Systemy informacji przestrzennej

06.10.2010r.

WPROWADZENIE DO SIP. HISTORIA. FUNKCJE I ZADNIA. ZASTOSOWANIA

Pojęcia podstawowe:

System informacji przestrzennej:

• Spatial information system- system pozyskiwania, gromadzenia, weryfikowania, integrowania, analizowania, transferowania i udostępniania danych przestrzennych, w szerokim rozumieniu obejmuje on metody, środki techniczne, w tym sprzęt i oprogramowanie, bazę danych przestrzennych, organizację, zasoby finansowe oraz ludzi zainteresowanych jego funkcjonowaniem.

Informacja przestrzenna- informacja uzyskana w drodze interpretacji danych przestrzennych.

Dane przestrzenne- dane dotyczące obiektów przestrzennych, w tym zjawisk i procesów znajdujących się lub zachodzących w przyjętym układzie współrzędnych.

Obiekt przestrzenny- abstrakcja obiektu geograficznego jako zjawiska świata rzeczywistego, stanowi figurę geometryczną utworzoną przez wyodrębniony zbiór punktów w rozpatrywanej przestrzeni dwuwymiarowej lub trójwymiarowej i opisany danymi przestrzennymi.

Obiekt graficzny- wyodrębniony element (zjawisko) świata rzeczywistego, który jest powiązany z powierzchnią ziemi i stanowi produkt (obiekt) przestrzegania i poznawania określony w przestrzeni i czasie: może mieć charakter naturalny lub antropogeniczny.

Informacja- wiedza uzyskiwana w drodze interpretacji danych, która w ustalonym kontekście ma określone znaczenie i dotyczy obiektów takich jak fakty, zdarzenia, przedmioty, procesy i idee.

Dane- reprezentacja informacji, właściwa do komunikowania się, interpretacji lub przetwarzania.

Dane występują w postaci znaków, w tym cyfrowych, literowych, symboli, obrazów i innych form rejestracji zrozumiałych dla człowieka lub nadających się do przetwarzania komputerowego oraz transakcji. W komputerze dane występują z reguły w postaci binarnej.

Systemy informacji przestrzennej (GIS)

System informacji przestrzennej dotyczący danych geograficznych, termin ten w liczbie mnogiej systemy informacji geograficznej stosowany jest również jako nazwa dziedziny zajmujący się geoinformacją oraz metodami i technikami GIS „dla małych skal”

Dane geograficzne- dane dotyczące obiektów geograficznych.

GEOINFORMACJA

1. Informacja uzyskana na drodze interpretacji danych geoprzestrzennych

2. Synonim; często używany strój informacji geograficznej stosowany również dla podkreślenia interdyscyplinarnego charakteru terminu nie ograniczającego się do geografi jako nauki.

Dane przestrzenne- dane dotyczące obiektów przestrzennych w tym zjawisk i procesów.

Systemy informacji o terenie (LIS)- system informacji przestrzennej dotyczący danych o terenie; „dla wielkich skal”

Dane o terenie- dane geoprzestrzenne o wysokim stopniu szczegółowości i dokładności np. dane katastralne.

Informacja geograficzna- informacja uzyskiwana w drodze interpretacji danych geograficznych.

SIP=GIS=SIT ?

SIP i GIS stosowane w literaturze, pakietach oprogramowania zamienne.

SIP/GIS

Pierwszy GIS- do tworzenia bazy danych geograficznych o zasobach naturalnych, potem termin stosowany w innych dziedzinach, ekspansja skrótu GIS na rynku.

SIT

Według definicji Międzynarodowej Federacji Geodetów (FIG), stosowanej już w latach osiemdziesiątych minionego stulecia, system informacji o terenie jest środkiem do podejmowania decyzji o charakterze prawnym, administracyjnym i gospodarczym oraz za pomocą w planowaniu i rozwoju; składa się on z bazy danych o terenie utworzonej dla określonego obszaru oraz metod i technik systematycznego pozyskiwania, aktualizowania i udostępniania danych a jego podstawą jest jednolity sposób identyfikacji przestrzennej, służący również do łącznia danych systemu z danymi innych systemów.

Systemy informacyjne/ systemy informatyczne

Pod pojęciem systemu informacyjnego należy rozumieć każdy system umożliwiający rejestrowanie, przetwarzanie. Przechowywanie i udostępnianie lub przekazywanie informacji.

Nie wymaga automatyzacji, może być realizowany manualnie.

System informacyjny, dla każdego zastosowano środki i metody informatyki jest systemem informatycznym.

System informatyczny- to zestawienie lub sposób zorganizowania pewnych elementów, aby osiągnąć ustalony cel dzięki przetwarzaniu informacji.

System składa się z kilku podstawowych elementów:

• Oprogramowania- czyli programy komputerowe, struktur danych i dokumentów, które pomagają w realizowaniu wymaganych metod i procedur.

• Sprzętu- czyli elektronicznych urządzeń komunikacyjnych i elektromechanicznych, które stanowią otoczenie systemu.

• Ludzie- użytkownicy i operatorzy sprzętu i oprogramowania

• Baz danych- uporządkowanych zbiorów informacji udostępnianych z pośrednictwem oprogramowania

• Dokumentacji- sposobu działania i użytkowania systemu

• Procedur- kroków określających sposób użycia elementów systemu lub kontekst, w którym ma działać system

FUNKCJE SIP

• Przeglądanie mapy

• Płynne powiększanie/ pomniejszanie

• Filtrowanie danych umieszczonych na mapie

• Wyszukiwanie obiektów należących do pewnej kategorii

• Znajdowanie obiektów o określonych atrybutach opisowych

• Analizy przestrzenne

• Edycja mapy: wprowadzanie, weryfikowanie danych

• Przechowywanie danych w bazie danych, zarządzanie bazą danych

• Przetwarzanie danych

ZADANIA SIP/GIS

• Skupić warstwy informacyjne w jakimś miejscu, zdarzeniu, albo umożliwić lepsze zrozumienie jego istoty

• Pomoc w podejmowaniu decyzji o pewnych elementach na powierzchni Ziemi

• Zarządzanie danymi o otaczającej nas przestrzeni

ZASTOSOWANIA SIP:

1. Administracja publiczna

2. Gestorzy sieci uzbrojenia terenu

3. Służby szybkiego reagowania

4. Leśnictwo i służby ochrony przyrody

5. Gospodarka wodna

6. Drogownictwo

KRYTERIA PODZIAŁU SYSTEMU INFORMACJI PRZESTRZENNEJ

1. Kryterium obszaru:

• Systemy lokalne

• Systemy regionalne

• Systemy krajowe

• Systemy o zasięgu międzynarodowym

• Systemy globalne

2. Kryterium źródła informacji:

• Systemy informacji pierwotnej

• Systemy informacji wtórnej

3. Kryterium zakresu użytkownika:

• Systemy nastawione na obsługę tylko jednego klienta

• Systemy wykorzystywane przez wiele użytkowników

4. Kryterium struktury funkcjonalnej:

• Systemy scentralizowane

• Systemy rozproszone

5. Kryterium głównego przeznaczenia:

• Systemy ewidencyjne

• Systemy redakcji i produkcji map

• Systemy planowania przestrzennego

• Systemy gospodarki terenowej

• Systemy monitorowania środowiska przyrodniczego

• Systemy o innych przeznaczeniach

13.10.2010r.

MODEL DANYCH SIP

Pojęcia dotyczące modelu danych SIP

1. Obiekty mają przyporządkowane sobie atrybuty

2. Każdy atrybut przybiera wartości należące do określonej dziedziny i może być charakteryzowany odpowiadającą mu skalą pomiaru.

3. Atrybuty dzieli się na:

• Przestrzenne- określają położenie, wielkość i geometryczny kształt obiektów oraz ich topologiczne relacje

• Nie przestrzenne (opisowe)- określają inne właściwości obiektów oraz ich relacje nie topologiczne.

4. Obiekty są wzajemnie powiązane relacjami, które posiadają swój opis.

OGÓLNY MODEL DANYCH

SKALE POMIARU:

1. Nominalna- dopuszcza się w niej tylko sprawdzenie równoważności (np. atrybut o wartości „murowany”)

2. Porządkowa- wprowadza się dodatkowo uporządkowanie i dopuszcza porównanie (np. atrybut o wartości „mały”)

3. Interwałowa- istnieje w niej dodawanie i odejmowanie (np. atrybut stanowiący różnicę temperatur)

4. Proporcjonalne- stanowi uogólnienie powierzchni i uwzględnia mnożenie i dzielenie

RELACJE

Relacje topologiczne- wyrażają powiązanie istniejące między sąsiednimi obiektami lub powiązania hierarchiczne obiektów zawierające inne

Obiekty

Relacje nie topologiczne- określają związki klasyfikacyjne np. klasa „las” obejmuje podklasy „las liściasty” i „las iglasty”

Klasa- jest to uogólnienie obiektów

POJĘCIE MODELU DANYCH

Model danych

1. Abstrakcja świata realnego, która uwzględnia wybrane jego elementy i jest opisana danymi

2. Opis danych oraz ich powiązań odzwierciadlający strukturę informacyjną w danej organizacji lub dziedzinie

3. Wzorzec struktury danych w bazie danych

Obiekt - rzecz przedmiot identyfikowalny w rozpatrywanej dziedzinie przedmiotowej

Atrybut- cecha właściwość obiektu stanowiąca jego charakterystykę

Relacja - związek znaczeniowy lub taksonomiczny miedzy dwoma obiektami lub obiektem samym z sobą

Przykład związku znaczeniowego - związek między obrębem ewidencyjnym a jednostką ewidencyjną

Przykład związku taksonomicznego (klasyfikacyjny) - podział drzew,

Atrybuty przestrzenne - określają położenie, wielkość i geometryczny kształt obiektów oraz ich topologiczne relacje

Atrybut przestrzenny - wyrażany jest w bazie danych za pomocą prostego elementu geometrycznego (punkty, krzywa, powierzchnia )

Atrybuty opisowe (nie przestrzenne) - określają inne właściwości obiektów

Podejście oparte na danych (MDA)

model pojęciowy	Schemat aplikacyjny
Model logiczny	Np. Skrypt SQL
Model fizyczny	Np. Ms Access (obiekty, instancje)

Typy obiektów- grupa obiektów o tych samych właściwościach, relacjach

Typ obiektu a obiekt (instancja typu obiektu )

BAZA DANYCH- zbiór powiązanych danych z pewnej dziedziny zorganizowanych w sposób dogodny do korzystania z nich, a zwłaszcza do szybkiego wyszukiwania danych potrzebnych w jednym lub wielu zastosowaniach.

• Metajęzyk (pojęcia i terminologia) do mówienia o danych systemach baz danych i o przetwarzaniu danych

• Sposób zrozumienia organizacji danych i ideologiczne lub techniczne ograniczenia w zakresie konstrukcji, organizacji i dostępu do danych

• Języki opisu i przetwarzania danych: diagramy struktur danych, języki opisu danych i języki zapytań

• Ogólne założenia dotyczące architektury i języków systemu baz danych

• Ograniczenia, ideologie lub teorie (matematyczne) dotyczące struktur danych i dostępu do danych

RODZAJE MODELU DANYCH

• Model krajobrazowy danych geograficznych- modele opisujące położenie, topologię i charakterystykę

• Kartograficzny model danych- sposób prezentacji obiektów w postaci zbioru symboli.

MODEL DANYCH, A STRUKTURA DANYCH

Struktura danych- forma pośrednia między modelami danych a reprezentacją danych w pamięci komputera.

Na strukturach danych wykonuje się operację.

Struktura danych

Element danych (określonego typu liczby lub ciągi znaków alfanumerycznych) są łączone tworząc struktury danych.

TYPY STRUKTUR DANYCH

• Tablica- zbiór elementów uporządkowanych tego samego typu. Elementy są identyfikowane za pośrednictwem q indeksów

(q- określa wymiar tablicy). Tablica jednowymiarowa jest reprezentacją wektora, tablica dwuwymiarowa- macierzy.

• Rekord- zbiór q elementów, które mogą być w różnych typów i są zapisywane w ustalonej kolejności. Element rekordu (a także przeznaczone dla niego miejsce zapisu) nazywa się polem. Zbiór rekordów tworzy plik.

• Drzewo- ustala hierarchię elementów. Każdy element jest podporządkowany jednemu tylko elementowi nadrzędnemu i ma pewną liczbę elementów podrzędnych. Elementy u szczytu drzewa nie ma elementu nadrzędnego, a elementy u dołu nie mają elementów podrzędnych. Połączenia między elementami są określone wskaźnikami.

• Graf- klasa struktur reprezentujących sieć elementów. Każdy element może być połączony z dowolnym innym elementem grafu.

ŹRÓDŁA DANYCH GEOGRAFICZNYCH

1. Mapy- abstrakcyjne modele przestrzennych aspektów rzeczywistości, podobnych określonym transformacjom przedstawiające w sposób bezpośredni lub pośredni takie informacje jak: lokalizacja, kierunek, wysokość, nachylenie, forma,…, zmniejszone uogólnienie obrazowo- znakowe powierzchni Ziemi lub jej fragmentu na płaszczyźnie i matematyczna zależność między współrzędnymi geograficznymi a współrzędnymi płaskimi.

Źródła danych geograficznych

Podział: ze względu na skalę/ wielko-, średnio-, mało- skalowe); ogólno geograficzne (topograficzne) i tematyczne (społeczno- gospodarcze i przyrodnicze) - instrukcja 0-2

Mapy topologiczne: wojskowe i cywilne- różne skale, odmienne powierzchnie odniesienia, odwzorowania kartograficzne, podział na arkusze (południkowo- równoleżnikowy, prostokątny)

Dla większości kraju nieaktualne (20lat)

Aktualny stan zasobu- GUGiK

Mapy analogowe- (papier, klisze, folie) i cyfrowe

Inne rodzaje wykorzystywanych map:

• Geologiczne

• Geomorfologiczne

• Hydrograficzne

• Glebowo- rolnicze

• Leśne

• Mapa przeglądowa potencjalnej roślinności naturalnej Polski

• Sozologiczne

2. Zdjęcia lotnicze- fotograficzny obraz terenu wykonywany ze swobodnego stanowiska nad ziemią z samolotu za pomocą specjalnej kamery lub skanera zamontowanego w samolocie

Obraz zarejestrowany na zdjęciu jest rzutem środkowym powierzchni terenu na płaszczyznę zdjęcia, która jest do tej płaszczyzny równoległa. Powoduje to przesunięcie obrazu obiektu na zdjęciu, które jest korygowane w procesie przetwarzania.

Cechy rozpoznawcze obiektów: bezpośrednie (kształt, wielkość, struktura) i pośrednie (cień własny, rzucany).

Podział zdjęć lotniczych: rodzaj filmu (jego światłoczułości spektralnej)- czarno- białe i barwne; kąt nachylenia (kąt orientacji)- pionowe, nachylone, perspektywistyczne.

Ponadto zdjęcia wielospektralne- informacja zostaje zarejestrowana na całej długości widma; hiperspektralna w ponad 100 kanałowa

3. Zdjęcia naziemne- kamery naziemne

4. Zdjęcia satelitarne- wykorzystywana technologia multispektralna, kanały widzialne (panchromatyczne i barwne), podczerwone i obrazowania radarowe.

Zawierają informacje radiometryczne i geometryczne.

Lata 90. Rosja komercyjnie udostępniła z. s. o terenowej rozdzielczości 2-3m, Stany Zjednoczone- rozwój satelitów obrazujących powierzchnię Ziemi z 1m dokładnością

IKONOS- z- dokładność 1m

QuickBira- z- dokładność 0,61m

LAndstat- 30m

SPOT- 10m

5. Odbiorniki GPS- rejestracja danych w różnych trybach pomiaru

W celu uzyskania max dokładności pomiarów stosuje się dodatkowe opracowanie danych z odbiorników i uzyskanych w tym samym czasie danych ze stacji referencyjnej (np. drugiego odbiornika pracującego w tym samym czasie i stojącego nieruchomo)- tzw. Postprocesing.

6. Automatyczne stacje pomiarowe- urządzenia i podłączone czynniki, obserwacja i rejestracja danych

Zapamiętywanie w postaci numerycznej i do bezpośredniego (lub po transformacji) zastosowania w bazach danych SIP/GIS

7. Pomiary geodezyjne- dane ewidencyjne sieci uzbrojenia terenu, szczegóły sytuacyjne

8. Obserwacje terenowe i wywiady: w celu bezpośredniego i dokładnego zapoznania się z terenem.

9. Bazy danych wektorowe- tworzone przez państwowe służby geodezyjne i kartograficzne, inne instytucje i organizacje

1. Zbiory państwowej służby geodezyjnej i kartograficznej: Ewidencja Gruntów i Budynków EGiB, Geodezyjna Ewidencja Uzbrojenia terenu GESUT, Baza Danych Topograficznych TBD, Bazy tworzone w ramach porozumień NATO Map, Bazy Danych Ogólnogeograficznych BDO, Państwowy Rejestr Granic PRG, Państwowy Rejestr Nazw Geograficznych PRNG, Dane referencyjne, pozwalające na lokalizację innych obiektów i zjawisk, Georeferencyjna Baza Danych Obiektów Topograficznych GBOT wraz z Krajowym Systemem Zarządzania. Inne Opracowania służby geodezyjnej i kartograficznej, Baza Danych Hydrograficznych, Baza Danych Sozologicznych.

2. Inne służby:

Baza TERYT Głównego Urzędu Statystycznego

Baza MPHP (mapa podziału hydrograficznego Polski) Instytutu Meteorologii i Gospodarki Wodnej

Bazy Danych Państwowego Instytutu Geologicznego

Bank Danych Drogowych generalnej Dyrekcji Dróg Krajowych z Autostrad

Bazy tworzone przez państwową służbę leśną

3. Komercyjne Bazy Danych:

Dostarczone w typowych formatach lub zintegrowanych z odpowiednim oprogramowaniem

Geosystem, IMAGIS, Techmex

TeleAtlas

Z powyższych podział: źródła komr=ercyjne i urzędowe

10. Inne materiały publikowane: roczniki statystyczne, inwentarze, dzienniki pomiarowe, rejestry

Dystrybucja danych geograficznych:

Cechy:

• Uży zasób baz danych, źródeł danych

• Rozproszenie

• Zasób nieskatalogowany

• Częścią systemów branżowych lub dla określonego, jednego wykorzystania

• Problem z odstępczością

• Brak standardów w zakresie dokładności wprowadzania danych

Dostęp do źródeł danych:

• Zakup danych

• Zakup licencji na korzystanie z danych/ na określony czas, do określonych celów/

• Zlecenie pomiaru danych (firmie, osobie, pracownikom własnej firmy) lub osobiste wykonanie pomiaru

• Podgląd danych za pomocą serwisów internetowych

• Dostęp za pomocą usług sieciowych

Podział źródeł danych:

1. Urzędowe, komercyjne

2. Z pomiarów bezpośrednich (pomiary pośrednie)

3. Płatne, bezpłatne

4. Wektorowe, rastrowe

5. Geodezyjne, fotogrametryczne i teledetekcyjne, i inne branżowe

27.10.2010r.

Infrastruktura danych przestrzennych (Spatial Data Infrastructure) (SDI)

Jest inicjatywą mającą na celu ułatwienie dostępu w Internecie do danych przestrzennych oraz optymalizację wykorzystania zasobów polegających na ograniczaniu duplikowania danych i prac związanych z ich pozyskaniem

Realizacja infrastruktury poprzez:

• Budowę baz danych referencyjnych, stanowiące jednolite odniesienie przestrzenne dla wszystkich systemów tematycznych

• Tworzenie bez meta danych pozwalających efektywnie wyszukać w sieci dane oraz ocenić ich przydatność do realizacji zamierzonych działań

• Budowanie geoportalu- witryn internetowych będących głównymi punktami dostępowymi do danych przestrzennych dla internautów

• Interoperacyjność (współdziałanie)- zdolność łączenia danych i systemów w sposób gwarantujący uniezależnienie od sprzętu i oprogramowania

Celowość SDI:

• Możliwość integracji baz pochodzących z różnych źródeł

• Zapobieganie powielaniu tych samych danych w różnych instytucjach i resortach

• Proces wypracowania porozumień instytucjonalnych i regulacji prawnych (budowy baz danych i udostępnianie danych)

• Ograniczenie kosztów pozyskiwania danych i ich aktualizacji

• Zagwarantowanie spójności danych w poszczególnych bazach

Korzyści z utworzenia infrastruktury danych przestrzennych

1. Ekonomiczne

• Pobudzenie wewnętrznego rynku na produkty i usługi geoinformacyjne

• Większa konkurencyjność oraz większe możliwości eksportowania usług i produktów geoinformacyjnych

• Nowe możliwości stosowania geoinformacji w sektorze prywatnym

2. Społeczne:

• Poprawa możliwości funkcjonowania grup społecznych i rozwoju obszarów o „specjalnych potrzebach”

• Szybkie działanie w sytuacjach kryzysowych

3. Środowiskowe:

-Wspomaganie zrównoważonego rozwoju

-Usprawnienie monitoringu środowiska i zarządzania zasobami naturalnymi

INSPIRE

Infrastructure for Spatial Information European Community

Infrastruktura Informacji Przestrzennej we wspólnocie europejskiej

Projekt zgłoszony przez komisję Europejską w 2004r. Prace nad dyrektywą, konsultacje z krajami członkowskimi oraz uzgodnienia z UE na trzy lata.

Dyrektywa weszła w życie w maju 2007r.

Dyrektywa określa ogólne zasady mające na celu ustanowienie infrastruktury informacji przestrzennej dla celów wspólnotowej polityki środowiskowej, a także polityki lub działań, które mogą mieć wpływ na środowisko.

Dane opracowane w ramach projektu mają być udostępniane na potrzeby administracji publicznej bezpłatnie lub przy minimalnych kosztach.

Zobowiązuje się kraje członkowskie do budowy geoportali oraz serwerów katalogowych (baz meta danych)- krajowych infrastruktur danych przestrzennych, na podstawie których tworzona jest infrastruktura europejska.

Istotą dyrektywy jest tworzenie zharmonizowanych baz danych przestrzennych w krajach członkowskich oraz uzgodnienie jednolitych zasad wymiany danych przestrzennych.

Infrastruktura Informacji Przestrzennej oznacza meta dane, zbiory danych przestrzennych oraz usługi danych przestrzennych, usługi i technologie sieciowe, porozumienia w sprawie wspólnego korzystania dostępu i użytkownika oraz mechanizmy kontroli i monitorowania,

Dyrektywa zawiera trzy załączniki określające zakres tematyczny infrastruktury:

Załącznik1: 9 zakresów, m.in.: systemy odniesień za pomocą współrzędnych, nazwy geograficzne, działki katastralne, hydrografia, obszary

Chronione

Załącznik2: 4 zakresy: ukształtowanie terenu, użytkowanie terenu, sporządzanie ortoobrazów, geologia

Załącznik3: 21 zakresów, m.in.: gleba, zdrowie i bezpieczeństwo ludzi, obiekty rolnicze oraz akwakultury, regiony biogeograficzne.

Krajowa Infrastruktura Danych Przestrzennych (KIIP)

Impementacja NSDI wymaga wiele działań:

• Zdefiniowanie polityki państwa w zakresie geoinformacji

• Dostosowanie prawa do potrzeb budowy infrastruktury

• Powołanie między rejestrowych grup eksperckich do opracowania norm i standardów i krajowego profilu meta danych

• Porządkowanie rejestrów publicznych gromadzących informację przestrzenną

• Pozyskanie danych referencyjnych, które stanowią odniesienie przestrzenne dla wszystkich opracowań tematycznych

• Budowa krajowego geoportalu stanowiącego główny punkt dostępowy do usług i danych przestrzennych

Polska Infrastruktura Danych Przestrzennych (PIDP)

Początki lata 70 ubiegłego wieku- projekt państwowego systemu informatycznego TEREN

Rok 1994- zgłoszenie przez Głównego Geodetę Kraju projektu Krajowego Systemu Informacji o Terenie- częścią opracowanie i wdrożenie

standardu wymagany danych SWING

1991-1995- prace nad odwzorowaniem 1992, Rejestrem Nazw Geograficznych, Bazą Danych Topograficznych. Bazami tematycznymi SOZO

i HYDRO.

Rok 2001- rozporządzenie Ministra Rozwoju Regionalnego i Budownictwa w sprawie szczególnych zasad i trybu założenia i prowadzenia

krajowego systemu informacji o terenie

2003-2004- prace nad połączeniem Krajowego Systemu Informacji Geograficznej, zintegrowanego systemu katastralnego i projektu Aktywnej

Sieci Geodezyjnej i ortofotomapy opracowanej dla Agencji Restrukturyzacji i Modernizacji Rolnictwa, stworzenie planów

wprowadzenia standardów oraz budowy systemu baz meta danych, Główny Geodeta Kraju powołał międzyrejestrowy zespół ds.

budowy Krajowej Infrastruktury Informacji Przestrzennej

Do 2010 roku opracowano m.in. Polski Krajowy profil meta danych w zakresie geoinformacji, przeprowadzono prace nad identyfikacją zbiorów

i usług danych przestrzennych dla pierwszej i drugiej grupy tematycznej INSPIRE, przeprowadzenie monitorowania i

raportowania odnośnie stanu realizacji Infrastruktury Informacji Przestrzennej, transpozycja dyrektywy do prawa polskiego-

ustawa o IIP, która weszła w życie w dniu 7 czerwca 2010r.

KIIP ma obejmować wszystkie szczeble administracji publicznej oraz służyć wszystkim użytkownikom geoinformacji publicznej w kraju. W jej ramach mogą być realizowane inicjatywy tworzenia infrastruktur regionalnych, lokalnych oraz resortowych pod warunkiem zachowania standardów umożliwiających interoperacyjność.

Na jej kształt ma wpływ architektura informacji geodezyjnej i kartograficznej.

Polska infrastruktura Informacji geodezyjnej i Kartograficznej

Budowa infrastruktury informacji geodezyjnej i kartograficznej przez głównego Geodetę Kreju wiąże się z wykonaniem następujących działań:

-zmiany regulacji prawnych

-tworzenie baz danych referencyjnych w tym georeferencyjnej bazy danych obiektów topograficznych, która będzie stanowiła podstawowe odniesienie przestrzenne dla opracowań tematycznych

-Harmonizację różnych rejestrów publicznych zawierających informacje odnoszące sie do przestrzeni

-Prace standaryzacyjne i normalizacyjne w tym opracowanie profilu metadanych oraz implementacji standardów WMS i WFS w celu udostępniania danych z państwowego zasobu geodezyjnego i kartograficznego

03.11.2010r.

Rozporządzenie Ministra Rozwoju Regionalnego i Budownictwa

Dz. U. z 2001r, Nr 80, poz 866

Dotyczy: Szczegółowych zasad zakładania i prowadzenia krajowego systemu informacji o terenie

Geodezyjna ewidencja sieci uzbrojenia terenu- GESUTinstrukcja G-7 katalog obiektów GESUT

- podział zasobu

- kto prowadzi i zakłada na danym szczeblu

- które zbiory danych prowadzone są na każdym szczeblu (zbiory obligatoryjne z 1.podpunktu)

- na czym polega prowadzenie zasobu

Monitor Polski Nr 26, poz. 432

Odwzorowany kartograficznie zbiór informacji- mapa

Ustawa o infrastrukturze informacji przestrzennej

Dz. U. z 2010r., Nr 76, poz. 489

- o czym jest ustawa

-definicje: infrastruktura, interoperacyjność art. 3 współdziałanie

- cały art. 1, art. 4.1, art. 4.2 ( co to są dane wersji referencyjnej) cały art. 5 (meta dane czego dotyczą)

-art. 9.1 ( rodzaje usług: wyszukiwanie, przeglądanie, pobieranie, przekształcenie, uruchamianie)

Rozdział 5 art. 14, art. 15.1

Rozdział 6 art. 17.1 (kto tworzy, utrzymuje i rozwija)

Art. 18.1 (kto koordynuje wymierzone czynności)

Art. 18.2 (kto przekazuje informacje infrastruktury przestrzennej komisji Europejskiej)

Rozdział 8 *art. 2.9

*Dyrektywa Infrastruktury Informacji Przestrzennej we wspólnocie Europejskiej INSPIRE)

Transpozycja- wpisanie do prawa, przeniesienie

Art. 2 na czym się opiera

10.11.2010r.

Typy obiektów

• punkt - obiekt 0-wymiarowy, jego położenie opisuje para współrzędnych (x,y), a wizualizowany jest za pomocą symbolu.

Najczęściej przedstawia się te obiekty terenowe, których wymiary rzeczywiste są bardzo małe w porównaniu do skali, w jakiej modelowana jest rzeczywistość: np. pojedyncze drzewo, słup, wieża ...

• Linia - reprezentuje obiekty jednowymiarowe (np. droga, linia kolejowa, rzeka); położenie określone ciągiem par współrzędnych (x_i,y_i).

Linia może być reprezentowana przez:

• odcinek

• wektor

• łamaną otwartą

• krzywą

• łamaną zamkniętą

• Powierzchnia - używana do reprezentacji obiektów 2-wymiarowych (np. jezioro, obszar chroniony, działka) i wyznaczana jest przez łamaną zamkniętą.

Reprezentacja powierzchni:

- Wielobok

Położenie obiektów liniowych i powierzchniowych wyznacza ciąg współrzędnych punktów charakterystycznych linii: początek, koniec, punkty załamania.

Podział obiektów

• proste - zapisane przy pomocy punktów, linii i wieloboków z w zależności od typu obiektu.

• złożone - (kompleksowe) - zapisane przy pomocy kilku reprezentacji. Przykładem ulica: pas-wielobok, krawężniki-linie, skrzyżowania-

punkty.

Model wektorowy - rodzaje

W zależności od tego, czy w bazie danych zapisane są tylko współrzędne, czy też związki topologiczne:

• prosty model wektorowy

• topologiczny model wektorowy

Topologiczny element prosty

Według specyfikacji OGC, a także norm grupy ISO 19100 - obiekt topologiczny, który reprezentuje pojedynczy, niepodzielny element.

Odpowiada on wnętrzu geometrycznego elementu prostego o takiej samej wymiarowości. Wyróżnia się 4 podtypy topologicznych elementów prostych: węzeł, krawędź, powierzchnia topologiczna, bryła topologiczna.

Prosty model wektorowy

Zwany spaghetti

Obiekt liniowy zdefiniowany przez ciąg współrzędnych i zapisany w jednym logicznym rekordzie.

Położenie obiektu powierzchniowego wyznacza łamana zamknięta, będąca granicą obszaru. W bazie zapisywane są współrzędne kolejnych punktów łamanej, począwszy od punktu pierwszego i skończywszy na tym samym punkcie pierwszym.

Zalety prostego modelu wektorowego:

• prosty zapis pozwalający na odtworzenie położenia i kształtu obiektów

• Szybkie wyświetlanie danych na ekranie monitora

Wady prostego modelu wektorowego:

• wielokrotny zapis współrzędnych punktów należących do linii wspólnych

• nie przechowuje informacji o długości linii, powierzchni wieloboku ani zależnościach przestrzennych międz obiektami - wielkości te są obliczane metodami geometrii analitycznej.

Topologiczny model wektorowy

Topologia - zajmuje się własnościami geometrycznymi figur, które nie podlegają zmianom w wyniku przekształceń ciągłych takich jak: zmiana skali, obrót, przesunięcie i innych przekształceń afinicznych i deformacji ciągłych.

W topologicznym modelu wektorowym poza współrzędnymi punktów zapisywane są zależności topologiczne pomiędzy obiektami zgromadzonymi w bazie.

Do zależności należą: połączenia, zawieranie, graniczenie (przestrzenne przyleganie).

Podstawą rozważania związków topologicznych - teoria grafów:

Punktom - węzły

Liniom - krawędzie

Wielobokom - poligony

W bazie danych geograficznych, w formacie topologicznym jest zapisywany zbiór tablic, z których każda przeznaczona jest dla innego rodzaju obiektów topologicznych i związków między nimi.

Dla obiektów punktowych - węzłów: koduje się współrzędne.

Dla obiektów liniowych - krawędzi - buduje się dwa rodzaje tablic. W pierwszej zapisywany jest id linii, ciąg par współrzędnych opisujących przebieg obiektu liniowego, w drugiej opis połączeń topologicznych.

Informacja dla połączenia zapisywana jest w tablicy, w której jeden wiersz odpowiada jednej linii (krawędzi), a w kolumnach zapisywany jest id linii, id węzła początkowego i id węzła końcowego.

Aby spełniony był warunek połączenia, linia musi rozpoczynać się i kończyć w węźle, a każdy węzeł musi być punktem początkowym, końcowym lub jednym i drugim jakiejś linii.

Linie mogą przecinać się tylko w punktach węzłowych.

Warunek połączenia pozwala m.in. na zidentyfikowanie drogi pomiędzy dwoma punktami, umożliwia stworzenie sieci rzecznej, w której dopływ wpada do rzeki głównej.

17.11.2010r.

Topologiczny model wektorowy

ZAWIERANIE

pozwala na zdefiniowanie położenia obiektów powierzchniowych.

Obiekt powierzchniowy-wielobok- jest ograniczony krawędziami.

W bazie jednemu wielobokowi odpowiada jeden rekord o unikalnym id. W tablicy zapisuję się także nr krawędzi tworzących wielobok.

*zapis warunku zawierania

GRANICZENIE

wskazuje, które obiekty ze sobą graniczą i po której stronie się znajdują.

W bazie podaje się nr wieloboku znajdującego się po lewej stronie i nr wieloboku znajdującego się po prawej stronie krawędzi.

*zapis warunku graniczenia

Zalety:

• spójność danych wynikająca z jednokrotnego zapisu współrzędnych punktów należących do kilku obiektów - ułatwienie przy aktualizacji danych

Wady:

• Po modyfikacji geometrii obiektu (np. zmiana granic, usunięcie/dodanie obiektu) konieczna jest odbudowa zapisu topologii

• Zapis związków topologicznych przyśpiesza wykonywanie analiz przestrzennych

UKŁAD OBIEKTÓW W PRZESTRZENI

• OBIEKTY LINIOWE - przybierają strukturę sieciową (sieć dróg, sieć kolejowa) lub dendrytyczną (układ sieci

rzecznej)

• OBIEKTY POWIERZCHNIOWE - mogą mieć charakter rozłączny ( w przypadku danych o charakterze

dyskretnym) lub przylegający (np. przylegające działki terenu) albo

złożony (jezioro z wyspami)

Układy obiektów mogą tworzyć struktury regularne i nieregularne.

W otaczającej nas rzeczywistości dominują struktury nieregularne.

Typowym układem regularnym są drzewa w sadzie.

ATRYBUT - CZAS

Obiekty przestrzenne podlegają zmianom w czasie. Zmienia się ich położenie, kształt i wielkość, a także atrybuty opisowe.

Czas jest traktowany jako dodatkowy atrybut.

Opracowanie modelu czterowymiarowego.. wciąż aktualne.

WARSTOWY ZAPIS DANYCH

Dane grupowane są tematycznie tworząc warstwy tematyczne.

• Warstwa obejmuje obiekty mające wspólne cechy i może zawierać dane tylko jednego formatu: wektorowego lub rastrowego.

• Konieczność zapisu wielu informacji wiąże się z utworzeniem kilku warstw jednego typu: punktowych, liniowych, powierzchniowych

• Do wszystkich obiektów zgrupowanych w jednej warstwie przypisane są te same tabele atrybutów, co oznacza, że posiadają one informacje opisowe tego samego typu.

WARSTWA AKTYWNA- warstwa, na której można dokonywać analizy

FORMATY DANYCH WEKTOROWYCH

FORMAT DANYCH- sposób zapisu danych w pliku

• Z reguły każde oprogramowanie SIP m swój własny, zastrzeżony format danych, który często jest niemożliwy do odczytania przez inne programy.

• Format eksportowy ESRIe00- służy do transferu danych pomiędzy różnymi programami SIP, a dane zapisane są w kodzie ASCll lub w postaci binarnej

ARC/INFO Coverage - zbiór plików binarnych wykorzystywanych przez pakiety ESRI; zastrzeżony

SHP (Shapefile)- opracowany przez ESRI do zapisu danych wektorowych w postaci nie topologicznej ; składa się z

trzech plików shp- współrzędne plików, shx- plik indeksowy, bdf- informacje opisowe

DWG- AutoCAD Drawing File- AutoCad Drawing Files- plik zastrzeżony przez firmę AutoCad, zapis danych

Wektorowych w postaci nietopologicznej.

DXF

DGN- Microstation Design File

TAB- Map Info MapFiles- format MapInfo

MIF/MID- MapInfo Transwer Files

GAF- Geomedia Access

SVG- Scalable Vector Graphic

TIGER- Topologically Integrated Geographic Encoding and Referencing Files

tututututututusugnsdkjngsdfngsdnfgsndfgnsdfgsdnfsdnfgndfgldfgldfgdfdlglkdjgdkjfldgjdljgdgldfdlfgdfgdlgldojegjsglmbmclvkbbmvbntbjfbst,cmivhaovn

RASTROWY MODEL DANYCH GEOGRAFIZNYCH

Model powstający w wyniku TESELACJI przestrzeni za pomocą prostokątów lub kwadratów.

TESELACJA podział części płaszczyzny na elementarne obszary, które są figurami określonego kształtu.

Wynik takiego podziału, np. RASTER

Raster - struktura danych stanowiąca dwu wymiarową tablicę

Rastrem jest sieć kwadratów pokrywających część płaszczyzny i utworzonych przez dwie rodziny linii równoległych, równoodległych i wzajemnie prostopadłych.

GRID - zbiór węzłów wynikających z przecięcia poszczególnych linii

Węzły rastra

Cechy modelu rastrowego

1. Obiekty przedstawione w pewnym przybliżeniu związanym z wielkością komórki rastra.

2. Przybliżenie dotyczy: lokalizacji obiektu oraz szczegółów możliwych do odtworzenia.

3. Każdemu elementowi rastra przypisana jest wartość liczbowa ( lub kod znakowy) opowiadająca wartościom atrybutów w modelu wektorowym.

4. Każdy element rastra przechowuje tylko jedną wartość.

5. Postać rastrową mają także zeskanowane mapy i zdjęcia satelitarne.

6. Model rastrowy wykorzystywany jest do modelowania zjawisk geograficznych, których wartości zmieniają się w sposób ciągły np. wysokość terenu n.p.m. ) oraz do reprezentacji danych statystycznych (np. gęstość zaludnienia)

7. Położenie piksela (najmniejszej rozróżnialnej jednostki powierzchni) jest określone przez podanie nr wiersza i nr kolumny macierzy.

POJĘCIE OBIEKTU CIĄGŁEGO I DYSKRETNEGO

OBIEKT PRZESTRZENNY CIĄGŁY

• obiekt przestrzenny o charakterze pola (field), który jest zmienno-atrybutowy, tzn. ma co najmniej jeden uwzględniony atrybut opisowy przybierający wartości zależne od położenia punktów w tym obiekcie.

• Przykładem jest numeryczny model rzeźby terenu pewnego obszaru zdefiniowanego w układzie dwuwymiarowym, o wysokości h punktu terenowego x, y, traktowanej jako atrybut opisowy stanowiący funkcję h= f(x, y)

OBIEKT PRZESTRZENNY DYSKETNY

• obiekt przestrzenny, który jest stało-atrybutowy , co oznacza, że każdy z jego rozpatrywanych atrybutów opisywanych ma wartość ustaloną dotyczącą całego obiektu.

• Przykładem jest obiekt działka o rozpatrywanych atrybutach opisowych wartość i oznaczenie księgi wieczystej

SPOSÓB ZAPISU DANYCH RASTROWYCH

Duża liczba pikseli w zbiorze rastrowym wymaga dużej pojemności dyskowej.

Optymalizacja zapisu danych-kompresja.

KOMPRESJA DANYCH

przetworzenie danych mające na celu zmniejszenie ilości danych, które mają być zapamiętane lub transmitowane

Zależnie od stosowanej metody kompresji może być odwracalna, pozwalająca na odtworzenie postaci pierwotnej, albo nieodwracalna.

W zapisie skompresowanych elementy rastra mogą być ze sobą łączone zarówno w wierszach, jak i kolumnach oraz w hierarchicznych jednostkach powierzchniowych.

SPOSOBY ZAPISU DANYCH RASTROWYCH

1. Komórka po komórce (cell by cell)- zapis kolejnych elementów rastra w sekwencji wiersz po wierszu lub kolumna po kolumnie. Dodatkowo występuje nagłówek, w którym znajduje się informacja o liczbie kolumn i wierszy oraz wartościach, jakie mogą przyjmować elementy rastra.

a- zbiór wyświetlany na ekranie monitora

b- tabelaryczny sposób zapisu

c- struktura pliku rastrowego

2. Zapis skompresowany

1. Łańcuchowy (chain code)- zapis krawędzi obiektów. Krawędź jest definiowana przez sekwencję elementów rastra począwszy i skończywszy na tym samym elemencie, najczęściej jednym z narożników obiektu. W nagłówku- moment rozpoczęcia zapisu i ilość łańcuchów pliku.

2. Skompresowany zapis w wierszach (run length code)- zapis wiersz po wierszu grup elementów rastra, które przyjmują jednakowe wartości. W nagłówku podawany rozmiar tablicy (liczba kolumn i wierszy) oraz liczba obiektów (tzn. ile różnych wartości może być przypisanych do elementów rastra).

3. Blokowy (block encoding) - zapis grup elementów rastra, które przyjmuja takie same wartości (opisują ten sam typ obiektów). W celu jednoznacznej identyfikacji położenia poszczególnych bloków zapisywane są współrzędne górnego lewego narożnika (nr kolumny, nr wiersza)

4. Drzewo czwórkowe- struktura danych odpowiadająca rekurencyjnemu podziałowi obiektu dwuwymiarowego na kwadraty. Każdy kolejny kwadrat może być podzielony na cztery mniejsze kwadraty składowe, aż do momentu, gdy jeden kwadrat odpowiada jednemu pikselowi.

Metoda stosowana do kompresji danych oraz do rozwiązywania wielokrotnego problemu lokalizacji polegającego na wyszukiwaniu obiektów przestrzennych położonych wewnątrz prostokątów.

MODEL WEKTOROWY, RASTROWY- PORÓWNANIE

	MODEL WEKTOROWY	MODEL RASTROWY
Zastosowanie	-modelowanie zjawisk dyskretnych -precyzyjne odtwarzanie kształtu i położenia obiektów	-modelowanie zjawisk ciągłych -obrazy satelitarne -wyniki skanowania
Źródła danych	-dane pomiarowe -zdjęcia lotnicze i satelitarne -digitalizacja -wektoryzacja	-zdjęcia lotnicze i satelitarne -skanowanie -rasteryzacja
Sposób przechowywania	-pary współrzędnych x,y w kartezjańskim układzie współrzędnych -relacje topologiczne	-położenie piksela określa numer wiersza i kolumny

Reprezentacja	-punkty-małe obiekty -linie-obiekty liniowe -wieloboki-obiekty powierzchniowe	-punkty-pojedynczy piksel -linie-serie pikseli o jednakowej wartości -wieloboki-zbiór pikseli o jednakowej wartości
Analizy	-nakładanie -buforowanie -pytanie o lokalizację -analizy sieciowe	-analizy sąsiedztwa -analizy zgodności -analizy rozproszenia -analizy powierzchniowe -filtracje

Zalety	-spójna struktura danych -możliwość dołączenia wielu atrybutów -precyzyjne odtworzenie kształtu i położenia -dokładne obliczenie długości i powierzchni -łatwa aktualizacja	-prosta struktura danych -szybkości i łatwość analiz
Wady	- złożona struktura danych	-przybliżone wyniki obliczeń długości i powierzchni -utrudniona analiza struktur sieciowych -zmiana odwzorowania wymaga długich obliczeń

ANALIZY PRZESTRZENNE

Analiza przestrzenna- analiza danych przestrzennych mająca na celu ujawnienie lub uzyskanie nowej informacji przestrzennej.

Analiza przestrzenna umożliwia modelowanie złożonych zjawisk, relacji i procesów geograficznych, służąc ich monitorowaniu i prognozowaniu.

PODZIAŁ

Podział analiz przestrzennych ze względu na model danych geograficznych:

- Analizy przestrzenne danych wektorowych

- Analizy przestrzenne danych rastrowych

W wyniku analiz przestrzennych otrzymujemy informacje ilościowe i jakościowe.

Informacja może być zapisana w postaci nowych atrybutów istniejących obiektów lub nowych obiektów zgrupowanych na nowych warstwach tematycznych.

Analizy przestrzenne pozwalają udzielić odpowiedź na temat:

1. Lokalizacji obiektu

2. Trendów

3. Zależności przyczynowo-skutkowe pomiędzy obiektami

4. Wyników modelowania procesów i zjawisk

ANALIZY PRZESTRZENNE DANYCH WEKTOROWYCH

1.Wybór obiektów

Analizy wykonywane są na określonej grupie obiektów.

Wybór obiektów- podstawową operacją. Wybór polega na wskazaniu obiektów na mapie , a tabeli lub na określeniu kryteriów wyboru.

Wyszukiwanie obiektów może odbywać się na podstawie:

1. Wartości atrybutów- przy pomocy kreatorów zapytań logicznych, które znacznie ułatwiają konstrukcję zapytania. Wyrażenie logiczne buduję się w oparciu o operatory i łączniki logiczne.

Operatory logiczne: =, <>, >=, <=,>,<, zawieranie (contain), niezawieranie (not contain), like (znajduje ciągi alfanumeryczne o dowolnej

konfiguracji)

Łączniki logiczne: i (and), lub (or), lub z wykluczeniem jednej ze stron (nor)

2. Wyszukiwanie obiektów na podstawie relacji przestrzennych

Może odbywać się w ramach jednej warstwy tematycznej.

Wtedy selekcja dotyczy obiektów znajdujących się w określonej odległości od punktu lub przylegających do innych obiektów.

Może odbywać się w ramach kilku warstw tematycznych:

• Wybór obiektów znajdujących się w zadanej odległości od innych obiektów

• Wybór obiektów przecinających się z innymi obiektami

• Wybór obiektów zawierających się całkowicie lub częściowo w wielobokach

• Wybór obiektów mających wspólny element

• Wybór obiektów graniczących ze sobą

Operacje typu OVERLAY (*nakładanie)

Pozwala na określeniu zależności przestrzennych pomiędzy obiektami znajdującymi się na różnych warstwach tematycznych lub w różnych bazach danych. Co najmniej jedna warstwa musi zawierać obiekty powierzchniowe.

Warstwa wynikowa zawiera obiekty, których granice zostały wyznaczone w wyniku geometrycznego (przestrzennego) przecięcia obiektów pochodzących z obu warstw. Obiekty warstwy wynikowej dziedziczą atrybuty obu warstw wejściowych.

Rodzaje analiz: punkt-wielobok, linia-wielobok, wielobok-wielobok (obszar określony zasięgiem obu warstw- UNION; obszar wspólny- INTERSECT)

Operacja buforowania

Polega na wyznaczeniu ekwidystant o zadanej odległości wokół obiektów.

Ekwidystanta

linia na mapie łącząca punkty o jednakowej odległości od określonego punktu, linii lub obszaru, np. o jednakowej odległości od brzegu jeziora, od granicy państwowej

W wyniku operacji następuje podział przestrzeni na część znajdującą się wewnątrz i na zewnątrz bufora.

Bufory można tworzyć wokół wszystkich typów danych wektorowych.

Bufory interpretuje się najczęściej jako strefy zakazu lub nakazu oraz obszary wpływu, a także w analizach sąsiedztwa.

Analizy sieciowe

Mogą być realizowane na zbiorach połączonych obiektów liniowych.

Sieć jest zdefiniowana jako graf zorientowany G=(N,A) składający się z N wierzchołków (węzłów) i A krawędzi (linii) łączących wierzchołki.

Wyróżnia się trzy rodzaje funkcji sieciowych:

• Funkcja obciążania sieci- pozwala m.in. na modelowanie zatorów na drogach lub zatorów w kanalizacji burzowej

• Optymalizacja poruszania się po sieci- umożliwia znalezienie najkrótszej drogi pomiędzy dwoma punktami sieci, przy czym „najkrótszy” odnosi się do odległości lub czasu potrzebnego do pokonania tej drogi

• Funkcja alokacji zasobów- do wyznaczania obszarów pracy dla patroli policyjnych lub jednostek ratownictwa

01.12.2010r.

Analizy przestrzenne danych rastrowych

Analizy mogą być wykonywane zarówno na jednej, jak i kilku warstwach tematycznych.

Analizę na kilku warstwach tematycznych można wykonać nawet wówczas, gdy dysponujemy danymi o różnej rozdzielczości (różna wielkość komórki rastra).

Zmiana wielkości komórki rastra wymaga albo połączenia kilku komórek w jedną, albo podziału komórki.

Przepróbkowanie - (resampling) polega na obliczeniu wartości elementów rastra. Operacja wykonywana jest wtedy, gdy zmieniamy wielkość komórki lub jej lokalizację przestrzenną. Obliczenie nowej wartości komórki rastra odbywa się jedną z trzech metod: 1) najbliższego sąsiedztwa, 2) interpolacja bilinearna, 3) metoda splotu sześciennego.

Reklasyfikacja - polega na przypisaniu nowych wartości komórkom rastra. Wykonywana jest w celu zmniejszenia liczby klas lub zastąpienia wartości wyrażonych w jednej skali wartościom wyrażonym w innej skali.

Operacje arytmetyczne, logiczne i matematyczne na jednej warstwie

Komórki rastra wynikowego przyjmują wartości obliczone zgodnie z zadeklarowaną formułą.

W przypadku operacji arytmetycznych wartości rastra mogą być mnożone lub dzielone przez podaną liczbę.

Operacją logiczną jest wyszukanie komórek rastra o określonej wartości i zapisanie wyników w nowej warstwie przyjmującej wartości 1 dla komórek spełniających warunek i 0 dla komórek nie spełniających warunku.

Przykładem operacji matematycznych jest obliczanie nachylenia i ekspozycji stoku. Obliczenia są możliwe, gdy w komórkach rastra jest zapisana informacja o wysokości terenu.

Operacje na kilku warstwach rastrowych

Operacje arytmetyczne odpowiadają nakładaniu warstw wektorowych.

Przed operacją należy doprowadzić do tego, aby wielkość podstawowych elementów rastra we wszystkich warstwach była jednakowa oraz aby wszystkie warstwy były zapisane w tym samym układzie współrzędnych.

W przypadku nakładania się logicznego z użyciem operatora logicznego i (and) w warstwie wynikowej wartości poszczególnych komórek mają wartości TRUE lub FALSE. Użycie tego operatora logicznego odpowiada operacji przecinania danych wektorowych (INTERSECT).

Operator logiczny lub (or) przypisuje wartość TRUE wtedy, gdy spełniony jest warunek dla jednej z warstw wejściowych. Wynik operacji z tym operatorem odpowiada operacji łączenia danych wektorowych (UNION).

W operacjach logicznych wykorzystywana jest także negacja (NOT) i wykluczenie (NOR).

Analiza bliskości.

Polega na znalezieniu tych komórek rastra, które znajdują się w określonej odległości od komórek należących do zadanej klasy. W wyniku powstaje nowa warstwa tematyczna, w której komórki przyjmują wartości zgodne z odległością od zadanej klasy

Odległość może być liczona jako odległość euklidesowa, odległość typu Manhattan (wzdluż krawędzi komórek rastra) lub jako bliskość od określonych elementów rastra.

Analiza sąsiedztwa.

Polega na analizie każdego elementu rastra w stosunku do otaczających go elementów i przypisania mu określonej wartości.

W tym celu po macierzy rastrowej przesuwa się okno (filtr) o zadanej wielkości, wewnątrz okna obliczona jest wartość zgodnie z zadeklarowanym algorytmem, która następnie jest przypisywana elementowi znajdującemu się w środku okna przeszukującego. Wynik analizy jest zapisywany w nowej warstwie tematycznej.

Zastosowanie analizy sąsiedztwa :

• Wykrywanie granic między klasami; w warstwie wynikowej zostają zapisane wartości tylko w miejscach, gdzie sąsiadujące komórki są przypisane do różnych klas.

• Określenie jednorodności danych; w wyniku w nowej warstwie jest zapisana wartość najczęściej występującej klasy.

• Określenie zróżnicowania danych; w warstwie wynikowej zapisana jest liczba klas (różnych wartości) istniejących w przeszukującym oknie.

Analiza zróżnicowania danych.

Polega na obliczeniu, ile różnych klas (różnych wartości piksela) znajduje się wokół każdego elementu rastra. Obliczenia są wykonywane w oknie o zadanej wielkości, które przemieszcza się po całym obrazie. Wartości zróżnicowania obliczone są dla centralnego punktu i zapisywane w rastrze wynikowym w miejscu odpowiadającym położeniu punktu centralnego okna.

Architektura systemów informacji przestrzennej

Pojęcie Architektury SIP

Projekt oprogramowania aplikacyjnego obejmującego m.in. protokoły, sposoby rozbudowy i współdziałanie z innymi programami.

Etapy rozwoju architektury SIP

1. Rozwiązanie typu desktop.

• w początkowych fazach rozwoju SIP;

• zamknięty, jednostanowiskowy SIP;

• funkcjonalność związana z lokalnie zainstalowanym specjalistycznym oprogramowaniem;

• zapis danych na dysku w pliku binarnym - nie było podziału na dane geometryczne i opisowe.

2. Architektura dwuwarstwowa klient-serwer.

• rozdzielenie części opisowej i geometrycznej;

• część geometryczna była zapisywana na serwerach w postaci plików binarnych, a część opisowa w relacyjnej bazie danych;

• oprogramowanie było klientem obu serwerów;

• możliwość efektywnego przechowywania danych, możliwość analiz przestrzennych i zarządzania danymi poprzez język SQL;

• powstanie systemów pozwalających na zasilanie bazy danych i aktualizację przez wielu operatorów.

3. Architektura wielowarstwowa.

• w wyniku rozwoju technologii informatycznych i powszechności Internetu;

• rozproszenie komponentów architektury w Internecie;

• dystrybucja danych za pomocą przeglądarki WWW;

• serwerem aplikacji jest oprogramowanie do wizualizacji i analizy danych przestrzennych;

• połączenie do wielu baz danych;

• cienki klient, średni klient, gruby klient.

Architektura wielowarstwowa w porównaniu do dwuwarstwowej:

• niższy koszt udostępniania danych,

• intuicyjna obsługa,

• szerszy zasięg,

• możliwość administrowania rozproszonym systemem z jednego miejsca,

• rozdzielenie funkcji systemu na niezależne moduły.

Wady architektury wielowarstwowej:

• ograniczone mozliwości wykonywania operacji na danych,

• wydłużony czas oczekiwania na mapę,

• możliwość nieuprawnionego pozyskiwania danych.

3a. Architektura trójwarstwowa.

• zawiera: aplikację tworzącą interfejs użytkownika, serwer aplikacji i bazę danych,

• klient obsługuje swój własny interfejs graficzny,

• interakcje klienta z bazą danych i obliczenia wykonuje warstwa pośrednia - serwer aplikacji.

4. Architektura zorientowana na usługi sieciowe.

• SOA (Service-Orieted-Architecture),

• Standaryzacja architektury usług sieciowych przez W3C WSA (Web Service Architecture),

• System informatyczny jako luźno powiązane usługi sieciowe,

• Usługa sieciowa (web service) umożliwia wymianę danych między różnymi punktami w sieci i zapewnia osiągnięcie interoperacyjności.

Interoperacyjność - możliwość współdziałania aplikacji niezależnie od tego jak zostały zbudowane i w jakim systemie operacyjnym działają.

Usługi mogą się łączyć - umożliwia to wykonywanie złożonych obliczeń

Etapy rozwoju Architektury SIP:

• dostawcy usług rejestrują usługi w serwisach katalogowych (opisy usług w języku WSDL)

• klient dzięki serwisom katalogowym może znaleźć usługi i połączyć używając protokołu SOAP

• standardy związane z serwisami sieciowymi: XML, SOAP, UDDI, WSDL.

• XML - język znaczników do definiowania formatu i struktury dokumentów

• SOAP - protokół dostępu do obiektów, wykorzystuje język XML\

• UDDI - specyfikacja bazy danych, w której dostawcy rejestrują swoje usługi za pomocą dokumentów WSDL

• WSDL - język do opisu usługi WWW.

5. Architektura zorientowana na geoinformacyjne usługi sieciowe.

• informacja przestrzenna wymagała dodatkowych standardów.

• Komponenty: dostawca usług i danych, klient usługi, katalog metadanych.

• Podstawowe usługi: udostępnianie danych on-line w postaci rastrowej WMS i WCS oraz wektorowej WFS.

• WCS: protokół dostarczenia danych rastrowych.

• WMS: specyfikacja, która określa sposób w jaki klient zamawia mapę (nazwa warstwy, rozmiar obrazu, współrzędne) oraz sposób opisu danych.

• WFS: usługa pozwalająca otrzymanie danych w postaci wektorowej w postaci GML.

Katalog metadanych (rejestr usługi UDDI)

Odszukaj 1.Opublikuj metadane

ISO 19115

Klient usługi Dostawca usług i danych

(przeglądarka WWW) (WMS, WFS, WCS)

Protokół OGC Web Services

WMS - usługa udostępniająca dane przede wszystkim w formacie obrazowym (jpg,tif,png)

WFS - usługa udostępniająca dane w postaci wektorowej (plik gml)

WCS - usługa udostępniająca dane rastrowe na których istnieje możliwość wykonywania analiz przestrzennych

Ogólny model danych SIP

(świat realny) wiedza tematyczna ----->schematy pojęciowe

Obiekty geograficzne --------------->Obiekty i metody implementowane ------------->SIP

Przejście od świata rzeczywistego do jego reprezentacji w komputerze wymaga m.in. opracowania modelu danych SIP

Integracja Danych

W architekturze klient-serwer najpierw integrowane są bazy danych w hurtowni GIS, a dopiero później są udostępniane.

W architekturze zorientowanej na geoinformacyjne usługi sieciowe dane są udostępniane on-line przez przeglądarkę WWW.

Cechy informacji geograficznej

• Wszechobecność.

• Różnorodność producentów, dysponentów i użytkowników.

• Różnorodność platform i systemów narzędziowych.

• Rozproszenie realizacji GIS.

• Udział w wielorakich procesach decyzyjnych,

• od długofalowych - np. planowanie przestrzenne,

• do procesów w czasie rzeczywistym - np. w sytuacjach kryzysowych.

Współdziałanie - przesłanki

• Podstawa funkcjonowania GIS: zapewnienie współdziałania w tak zróżnicowanych środowiskach.

• Ta sama informacja może istnieć jako dane w wielu różnych formach.

• Reguły interpretacyjne zależą od technologii.

• Współdziałanie wymaga rozwiązań na poziomie metodologii, czyli na poziomie struktur informacyjnych, a nie instancji danych.

Współdziałanie - definicje

Dyrektywa INSPIRE Parlamentu Europejskiego, marzec 2005:

• możliwość łącznego wykorzystania zbiorów danych przestrzennych oraz usług, zapewniająca spójną i podwyższoną wartość wyniku.

PN-EN ISO 19101:

• zdolność do zapewnienia udziału w IG zróżnicowanych środowisk narzędziowych, przedmiotowych, instytucjonalnych i innych:

• dostęp do danych i narzędzi do ich przetwarzania niezależnie od ich lokalizacji,

• akceptacja i stosowanie danych i narzędzi niezależnie od związanych z nimi platform i nośników,

• rozwój środowisk przetwarzających bez ograniczeń wprowadzonych przez dostawców danych,

• wspomaganie budowy infrastruktur informacyjnych w innych dziedzinach,

• udział w wymianie danych i usług wg potrzeb rynkowych.

Współdziałanie - wnioski

• „Znaczeniowe” komunikowanie informacji w miejsce „bezznaczeniowego” transferu danych.

• Umożliwienie komunikowania każdej informacji geograficznej (co do formy i treści) pomiędzy wszelkimi sensownymi i racjonalnymi realizacjami sprzętowo - programowymi GIS

• Normalizacja IG - racjonalny sposób i forma zapenienia współdziałania.

Standardy i normy

Standard - wzorzec powszechnie akceptowany i uznawany za najlepszy w danych okolicznościach.

Standaryzacja - niesterowane i żywiołowe wprowadzenie takich wzorców oraz postępowanie wg nich.

Norma wg PN-N-02000:1994 - dokument przyjęty na zasadzie konsensu i zatwierdzony przez upoważnioną jednostkę organizacyjną, dokument ustalający - do powszechnego i wielokrotnego stosowania - zasady, wytyczne lub charakterystyki odnoszące się do różnych rodzajów działalności lub ich wyników i zmierzający do uzyskania optymalnego stopnia uporządkowania w określonym zakresie.

• Normalizacja: - proces opracowywania, zatwierdzania, wprowadzania i upowszechniania norm.

działalność zmierzająca do uzyskania optymalnego w danych okolicznościach stopnia uporządkowania w określonym zakresie poprzez ustalenie postanowień przeznaczonych do powszechnego i wielokrotnego stosowania, dotyczących istniejących lub mogących wystąpić problemów

Normalizacja w IG: zespół środków informatycznych niezbędnych dla współdziałania oddzielnych realizacji GIS poprzez zapewnienie przepływu informacji pomiędzy odmiennymi środowiskami.

Norma a standard -

Standard to wzorzec pewnego postępowania w danej dziedzinie, przyjęty na podstawie sprawdzonych rozwiązań, dobrych praktyk natomiast norma to dokument zatwierdzony przez upoważnioną jednostkę normalizacyjną.

Charakterystyka norm serii iso 19100

normy te opisują szereg zagadnień dotyczących informacji geograficznej. Normy określają metody, narzędzia i usługi służące zarządzaniu informacją geograficzną.

Normy serii ISO 19100

• Normy ISO serii 19100 dotyczą IG i opisują pewne zagadnienia dotyczące obiektów (zjawisk), które są bezpośrednio lub pośrednio związane z położeniem względem Ziemi.

• Normy określają metody, narzędzia i usługi służące zarządzaniu IG, w tym:

• definicję, pozyskiwanie, analizę, dostęp, przedstawienie i przeniesienie danych pomiędzy różnymi użytkownikami, systemami i lokalizacjami.

• Normy mają charakter metodologiczny.

• Stosowanie norm nie jest obowiązkowe.

Cel norm serii ISO 19100

• Normy ISO 19100, odnoszące się do różnych aspektów opisywania i zarządzania informacją geograficzną oraz usług, mają na celu (Pachelski, 2004):

• Podwyższenie stopnia zrozumienia i wykorzystania IG w zróżnicowanych kręgach użytkowników;

• Promowanie sprawnego, skutecznego i ekonomicznego wykorzystania cyfrowej IG oraz stowarzyszonych z nią systemów sprzętowych i oprogramowań;

• Uczestniczenie w zjednoczonych działaniach na rzecz globalnych problemów ekonomicznych i humanitarnych.

Klasyfikacja norm

Normy serii ISO 19100

• Modele danych: klasyfikacja obiektów i ich charakterystyk (w tym geometrycznych i topologicznych) oraz charakterystyka w relacji między obiektami

(aspekty geometryczne i topologiczne, a także ich wzajemne relacje)

• Profile i normy funkcjonalne: technika doboru i łączenia odpowiednich pakietów i podziałów rozwiązań normatywnych z pełnego zbioru norm stosowanie do indywidualnych wymagań użytkowników i dziedzin zastosowań

• Podstawy metodyczne: stosowana terminologia, metodologia informacji geograficznej, testowanie produktów geoprzestrzennych na zgodność z normami (model odniesienia, język schematów pojęciowych, terminologię, zasady badania zgodności wyrobów z rodziną norma i testowania tej zgodności;)

• Usługi w zakresie informacji geograficznej: wyznaczanie położenia obiektów, metody prezentacji IG, metody kodowania dla celów transferu danych;

• Administrowanie danymi: tworzenie metadanych, opracowanie katalogów obiektów, procedury oceny jakości danych

(opisy jakości danych oraz procedury oceny jakości, metadane, katalogowanie obiektów.)

Organizację normalizacyjne:

a)między narodowa organizacja normalizacyjna (ISO)

w dziedzinie informacji geograficznej komitet techniczny (TC 211)

b) Europejski komitet normalizacyjny (CEN)

w dziedzinie informacji geograficznej komitet techniczny tc 287

c)Polski komitet normalizacyjny (PKN)

w dziedzinie informacji geograficznej komitet techniczny kt 297

w dziedzinie geodezji komitet techniczny kt 298

normy międzynarodowe oznaczane są skrótem ISO, normy europejskie EN, i polskie normy PN

do zbioru polskich norm włączona może być tylko norma przyjęta przez europejski komitet normalizacyjny.

normy mają charakter metodologiczny (prezentują szereg metod postępowania w zakresie zarządzania informacją geograficzną )

istnieje dobrowolność w zakresie stosowania norm

polskie normy wprowadzane są za pomocą dwóch metod:

a) metoda tłumaczenia

b) metoda uznania - normy przyjmowane są w trzech wersjach językowych (angielski, niemiecki, francuski)

Cel normalizacji w dziedzinie IG

-celem normalizacji w obszarze IG jest ułatwienia interoperacyjności współdziałania między różnorodnymi systemami informacji geograficznej

-celem normalizacji w odniesieniu do informacji geograficznej osiągane są poprzez:

-formułowanie modeli pojęciowych dla różnych dziedzin przedmiotowych, zasady i środki zgodnych implementacji (realizacji) modeli pojęciowych zróżnicowanych środowiskach narzędziowych, przedmiotowych i instytucjonalnych

-zapewnienie efektywnego przepływu i wykorzystania informacji geograficznej ( efektywna wymiana danych)

Wykorzystanie norm serii ISO 19100

1.Dyrektywa INSPIRE , rozporządzenia komisji wspólnoty europejskiej , przepisy implementacyjne INSPIRE (w tym specyfikacje danych przestrzennych)

Zasady i środki zgodnych implementacji

normy iso przedstawiają strategię budowy infrastruktury informacji przestrzennej, sposoby wymiany danych

Schemat aplikacyjny uml
Specyfikacja usługi dla sieci WEB		Specyfikacja tablicy w realizacyjnej bazie danych	Schemat XML transferu danych
Produkt A	Produkt B	Produkt C	ProduktD	ProduktE

Wykorzystanie norm iso w krajowej infrastrukturze przestrzennej

stosowanie norm przebiega dwu torowo:

a) wynika z obowiązków które nakłada na nas dyrektywa inspire

b)polega na wykorzystaniu norm w branżowych przepisach wykonawczych (tj. ustawy i rozporządzenia)

Standardy i specyfikacje OGC

The Open Geospatial Consortium, Inc (OGC) jest międzynarodowym konsorcjum skupiającym ponad 383 firm, agencji rządowych oraz uczelni, które uczestniczą w wypracowaniu standardów.

Abstract Specification

Opisują niezależny od platformy narzedziowej abstrakcyjny model dla większości dokumentów OGC. Stanowią model odniesienia dla rozwijanych standardów OpenGIS. Wiele z tych specyfikacji staje się normami serii ISO 19100.

OpenGIS Standards

Są to dokumenty przyjmowane na zasadzie konsensu i zaaprobowane przez członków OGC. Opisują reguły oraz wskazówki dla interfejsów i technik kodowania, które umożliwiają osiągnięcie interoperacyjności.

15.12.2010r.

SIP- System Informacji przestrzennej

SIT- System Informacji o terenie

GIS- System Informacji geograficznej

SIP dzieli się na SIT i GIS ze względu na skale opracowań.

SIP jest SIT

Wytwarza, systematyzuje, udostępnia informacje

SDI- Infrastruktura Danych Przestrzennych

Infrastruktura Informacji Przestrzennej- są to zbiory danych opisane meta danymi oraz stowarzyszone z nimi struktury.

05.01.2011r.

Oprogramowanie SIP/SIG

Funkcjonalność oprogramowania SIP/SIG

System informacyjny, dla którego zastosowano środki i metody informatyki jest systemem informatycznym.

System informatyczny to zestawienie lub sposób zorganizowania pewnych elementów, aby osiągnąć ustalony cel dzięki przetwarzaniu informacji.

System składa się z kilku podstawowych elementów:

• oprogramowania - czyli programów komputerowych, struktur danych i dokumentów, które pomagają w realizowaniu wymaganych metod i procedur;

• sprzętu - czyli elektronicznych urządzeń obliczeniowych, urządzeń komunikacyjnych i elektromechanicznych, które stanowią otoczenie systemu;

• ludzie - użytkownicy i operatorzy sprzętu i oprogramowania;

• baz danych - uporządkowanych zbiorów informacji udostępnianych z pośrednictwem oprogramowania;

• dokumentacji - sposobu działania i użytkowania systemu;

• procedur - kroków określających sposób użycia elementów systemu.

Funkcje SIP/GIS

• przeglądanie mapy

• płynne powiększanie / pomniejszanie

• filtrowanie danych umieszczonych na mapie

• wyszukiwanie obiektów należących do pewnej kategorii

• znajdowanie obiektów o określonych atrybutach opisowych

• analizy przestrzenne

• edycja mapy: wprowadzenie, weryfikowanie danych

• przechowywanie danych w bazie danych, zarządzanie bazą danych

• przetwarzanie danych

Wprowadzanie danych:

• Wprowadzanie danych pozyskanych z różnych źródeł.

• Wprowadzanie danych opisowych i operacji pomocniczych.

• Wykrywanie błędów i redagowanie danych przestrzennych.

• Wykrywanie błędów i redagowanie danych opisowych.

Zarządzanie bazą danych systemu:

• Definiowanie modelu danych przez określenie obiektów, relacji, atrybutów.

• Funkcje ogólne: wyszukiwanie danych, dostęp do danych za pomocą języka programowania.

Przetwarzanie danych:

• Konwersja i zamiana struktury danych.

• Transformacje.

• Operacje rastrowe.

• Analizy przestrzenne.

• Analizy statystyczne.

Wyprowadzanie danych:

• Funkcje ogólne: generowanie rysunków lub obrazów, wykonywanie kopii rysunków lub obrazu wyświetlanego na ekranie, zestawienia i wykresy.

• Sporządzanie map.

Łączność między operatorem i systemem:

• Formy łączności: komendy, technika menu, interaktywny język komend.

• Środki pomocnicze: informacje o błędach, programy instruktażowe, „help”.

Podział oprogramowania

I - zastosowanie

1. Uniwersalne zastosowanie (ARC/INFO - ArcGIS, GeoMedia).

2. Zastosowanie z zakresu infrastruktury technicznej i usług publicznych (MGE, GENASYS).

3. Ukierunkowanie na przetwarzanie informacji uzyskanych przy użyciu różnorodnych technik teledetekcyjnych (TNT - MIPS).

II - możliwości

Professional SIP/GIS: zaawansowane funkcje do przetwarzania danych, duże wymagania sprzętowe.

Desktop SIP/GIS: prostota obsługi przy dużej funkcjonalności, uniwersalność zastosowań.

Business SIP/GIS: do laików, prostota działania, w branżach zastosowanie, proste funkcje do analizy danych.

III - dostępność

1. Komercyjne - płatne, producenci mają wiele oprogramowań - komponentów, z których użytkownik może budować system w zależności od swoich potrzeb:

ESRI ArcGIS: ArcInfo, ArcView, ArcIMS ... ;

Integraph GeoMedia, Geomedia WebMap;

MapInfo, MapInfo MapXtreme;

Bentley Microstation Geographics, Bentley Geo Web Publisher - integracja SIP/GIS/CAD;

Autodesk GIS - desktop, web i mobile GIS.

2. Open Source - dostępne bezpłatnie łącznie z kodem, ale są ograniczenia: nie do zastosowań komercyjnych, dalsze rozpowszechnianie tylko z kodem - oprogramowanie w języku programowania (Java, C).

Zalety: niskie koszty korzystania, dostęp do kodów, szerokie możliwości dostosowania do własnych

potrzeb, oszczędność czasu (w porównaniu z tworzeniem własnego oprogramowania)

Wady: bariery psychologiczne, zatrudnienie specjalistów, mała liczba aplikacji.

GRASS, POSTGIS, Thuban, QGIS, GMT.

PostgreSQL/PostGIS

Kryteria wyróżnienia kategorii opracowania:

• Funkcjonalność

• Przeznaczenie

• Wykorzystywane technologie

• Model dystrybucji I licencjinowania

Licencje

GPL- nie można integrować się z komercyjnym oprogramowaniem, nie można rozpowszechniać pod zmienioną licencją I nie można modyfikować bez upublicznienia.

LGPL- można integrować się z komercyjnym oprogramowaniem

Porównywanie oprogramowania

1. Porównywanie cech:

A: Cena m modułu podstawowego

B: Postać danych przestrzennych przyjęta w systemie: wektorowa, rastrowa, hybrydowa.

C: Wymogów technicznych (parametry techniczne komputera)

D: Dziedzina zastosowania

2. Analiza funkcjonalności:

A:Wprowadzanie danych przestrzennych i opisowych: samodzielność przy pozyskaniu danych,

wykrywanie brakujących tekstów mapy, kontrola danych pod względem formalnym, redagowanie

danych opisowych.

B: Zarządzanie bazą danych

C: Przetwarzanie i analiza danych, możliwość konwersji i zamiany struktury danych, transformacje do

układów określonych współrzędnymi punktów, analizy przestrzenne

D: Wyprowadzanie danych: kompletność sporządzania map

E: Łączność operatora z systemem (interface, interfejs użytkownika): czy intuicyjnie można pracować

w programie.

Integracja danych pomiędzy pakietami oprogramowania

Integracja wewnętrzna pakietów

1. Integracja informacji: Możliwość wymiany różnych typów danych.

• gromadzenie danych w grupach, kompresja danych, typy danych ze względu na model danych i źródło danych

2. Integracja technologii obróbki informacji: możliwość przetwarzania danych.

• gromadzenie, analiza i prezentacja danych, dopasowanie, kompletność, automatyzacja.

Integracja zewnętrzna pakietów

1. Integracja oprogramowania i sprzętu komputerowego: wymagania sprzętowe.

• Integracja platform narzędziowych, aspekt systemów operacyjnych, zarządzanie różnymi bazami danych, korzystanie ze sprzętu różnych klas.

• Integracja organizacyjna: możliwości stosowania różnych SIP.

• Przepisy prawne, środowiska wykorzystujące i wytwarzające oprogramowanie.

METODY WDRAŻANIA SIP/GIS:

1. Samodzielne tworzenie systemu od samego początku

2. Zakup części oprogramowania

3. Zakup pełnego oprogramowania

4. Zakup pełnego oprogramowania i sprzętu

12.01.2011r.

Wizualizacja danych przestrzennych

Wizualizacja oznacza uczynienie pewnych cech widocznymi z tym samym umożliwienie ich poznania za pomocą wzroku.

Graficzna prezentacja pojęciowego modelu zjawiska.

Wizualizacja stosowana we wstępnej ocenie przestrzennego rozkładu badanego zjawiska, w trakcie analizy danych i do przedstawienia wyników analiz.

Wizualizacja to sprawne przekazywanie informacji przestrzennej za pomocą map wykonanych zgodnie ze sztuką kartograficzną.

W SIP proces wizualizacji jest postrzegany jako przetwarzanie danych przestrzennych z bazy danych do postaci graficznej widocznej na ekranie monitora.

Wizualizacja często jest produktem przejściowym, którego zadaniem jest wspieranie użytkownika w pracy z danymi przestrzennymi i może być realizowana w trakcie dowolnego etapu procesu przetwarzania danych przestrzennych.

W trakcie pozyskiwania danych wizualizacja może być wykorzystywana dl sprawdzenia zgodności procesu pozyskania lub nawet oceny struktury baz danych.

W procesach przetwarzania może służyć do przedstawiania wyników działania wykorzystywanych algorytmów.

Wizualizacja może przedstawiać obraz części bazy danych, prosty rysunek wektorowy, obraz rastrowy, wykres, a nawet zestawienie tabelaryczne.

Na etapie prezentacji wyników najczęściej posługujemy się mapami tematycznymi, chociaż programy GIS dostarczają na narzędzi do wizualizacji trójwymiarowej, animacji oraz tworzenia różnego rodzaju raportów.

Nieutrwalone na papierze mapy nazywa [się] mapami „wirtualnymi”, podkreślając ich chwilową naturę i możliwości interaktywnego zmieniania treści, skali, odwzorowania.

Wraz z rozwojem SIP i kartografii komputerowej mapa zaczęła ogrywać zupełnie nową rolę; przestała być tylko narzędziem komunikowania się, lecz także stała się narzędziem wspomagającym proces myślenia (wizualnego) ... .

Animacje

Animacje i hipermapy są metodami wizualizacji zjawisk związanymi z GIS i przekazem multimedialnym.

Animacja to proces sekwencyjnego wyświetlania obrazów, który wywołuje ruch.

Animacje komputerowe dzielimy na trzy rodzaje: klatka po klatce, klatka podstawowa, animacja algorytmiczna.

Podstawą opracowania animacji jest czas, w GIS najczęściej przechowywany w bazie jako atrybut charakteryzujący obiekty. Animacja pokazuje sukcesywną zmianę analizowanych obiektów, przy czym zmianie mogą podlegać atrybuty (np. liczba mieszkańców, wzrost poziomu wody w rzece) i lokalizacja (np. rozbudowa miasta, rozprzestrzenienie się powodzi.

W kartografii z animacjami wiąże się pojęcie zmiennych dynamicznych: trwanie, porządek i stopień zmiany, częstość, czas ekspozycji i synchronizację.

Hipermapy

Trwanie zapisane w postaci map możemy przeglądać w kolejności niesekwencyjnej, niezależnie od tego, w jakiej kolejności tematy były początkowo ułożone.

Środek multimedialny oparty na współrzędnych, pozwalający użytkownikowi na elastyczne przeglądanie informacji. Rola hipermapy polega na wprowadzeniu odniesień przestrzennych do wszystkich składników w systemie i ułatwienie przestrzennego oraz tematycznego przeszukiwania danych. W praktyce hipermapy są szeroko wykorzystywane w nauczaniu geografii, historii, w gospodarce i handlu nieruchomościami, w turystyce.

Mapy trójwymiarowe

Wizualizacja 3-wymiarowa, tak jak animacja i hipermapy, pojawiła się wraz z kartografią komputerową i GIS. Zapotrzebowanie na ten typ opracowań kartograficznych m ścisły związek z pojawieniem się gier komputerowych wykorzystujących wirtualne modele terenu oraz plastyczne postaci z urealnionym obrazem oddającym tekstury, cienie i kształty.

Wcześniej tworzono już mapy plastyczne lub mapy tyflologiczne dla niewidomych i słabowidzących, jednak ze względu na koszty nie były to mapy powszechnie stosowane.

Na mapach płaskich wrażenie trzeciego wymiaru uzyskuje się poprzez odpowiednie cieniowanie rzeźby terenu.

Wizualizacja trójwymiarowa jest często wykorzystywana w planowaniu przestrzennym, ochronie środowiska oraz dydaktyce. Wykorzystuje się ją przede wszystkim wtedy, gdy zależy nam, aby odbiorca szybko i poprawnie zinterpretował wynik analiz m.in. do pokazania obszaru widocznego z danego punktu, zobrazowania trasy przebiegu autostrady, pokazania, co i w jakim stopniu może zostać ziszczone w wyniku powodzi.

Zestawienia tabelaryczne i raporty

W wielu programach GIS dostępne są moduły do tworzenia raportów. W raportach takich można poza danymi liczbowymi, przedstawionymi najczęściej w tabeli, umieścić wykresy, diagramy i mapy. Wykres przedstawia graficzną zależność pomiędzy zmiennymi. Jedną zmienną jest zawsze liczbowa wartość zjawiska, drugą może być czas, powierzchnia, wiek itp. Wykresy najczęściej stosuje się jako uzupełnienie mapy umieszczając je na marginesach mapy lub oddzielnie w raportach.

W GIS istnieją narzędzia do tworzenia rożnych wykresów, można też wykresy importować z zewnętrznych programów statystycznych lub arkusza kalkulacyjnego. Najczęściej dostępne są następujące wykresy: liniowy, słupkowy, histogramowy, kropkowy, kołowy lub bryłowy.

Jeśli dodatkowo na wykresie chcemy przedstawić kierunek zmian, możemy zastosować wykres biegunowy. Najprostszym przykładem wykresu biegunowego jest róża wiatrów, przedstawiająca siłę i kierunek wiatru w określonym miejscu i czasie.

Mapy tematyczne

Problematyka związana z redagowaniem map jest niezwykle szeroka. Z punktu widzenia projektowania mapy najważniejsze jest pytanie o treść mapy, w tym m.in. o to, czy dane które mają być przedstawione na mapie, mają charakterystykę ilościową czy jakościową. Forma zawsze musi być podporządkowana treści.

Redakcję mapy rozpoczynamy od opracowania legendy i kompozycji graficznej mapy.

Projektujemy makietę mapy, w której zapewniamy miejsce na obszar mapy, legendę, tytuł oraz inne informacje dotyczące skali, odwzorowania, zbieżności południków itp., projektujemy ramkę zamykającą arkusz mapy.

W programie SIP wbudowane są kreatory ułatwiające opracowywanie makiety mapy. Utworzoną makietę można zapamiętać i wykorzystać wielokrotnie, np. do sporządzania map seryjnych.

Redagując mapę tematyczną należy również zwrócić uwagę na treść podkładową, która nie powinna ograniczać czytelności zagadnień tematycznych, a spełniać jedynie rolę tła dla ich prezentacji i łatwej percepcji.

Z reguły dane wykorzystywane jako treść podkładowa gromadzone są w oddzielnych bazach danych lub na odrębnych warstwach tematycznych tworząc zbiory danych bazowych, referencyjnych lub cyfrowe mapy podkładowe.

Dane bazy są systematyzowane według grup treści oraz stopnia szczegółowości, dzięki czemu można wygenerować informacje niezbędne do opracowania wielu różnych pod względem treści i skali map tematycznych.

Do treści podkładowej zaliczamy: siatkę kartograficzną, podział administracyjny, elementy sytuacyjne (m.in. linię brzegową, drogi, rzeki, granice zabudowy) oraz uproszczony rysunek poziomicowy.

19.01.2011r.

SIP

System informacji przestrzennej

• Meta dane CSW- usługa katalogowa

• Geoinformacje

• Obiekt przestrzenny (geograficzny)

• Geoportale

• Źródła danych

• INSPIRE

• Infrastruktura danych przestrzennych

• Mapa cyfrowa

• Tabela (baza danych)

• Funkcje SIP

• Analizy przestrzenne

• Usługa przestrzenna

• Ogólny model danych SIP

Obiekt geograficzny- obiekt występujący w świecie rzeczywistym

Obiekt przestrzenny- obiekt, który jest reprezentowany w tabeli

Infrastruktura Informacji Przestrzennej: - zbiory, usługi przestrzenne dla tych zbiorów

- metadane

- aspekty legislacyjne

Zbiory:

- mapa zasadnicza

- mapa ewidencyjna

- geodezyjne sieci uzbrojenia terenu

- osnowy szczegółowe

- osnowy podstawowe

- TBD- baza danych topograficznych

- baza danych obiektów ogólno geograficznych

- państwowy rejestr granic

- państwowy rejestr nazw geograficznych

Model wektorowy dzielimy na prosty i topologiczny

Analizy przestrzenne: - funkcje SIP

System zarządzania

Dane wejściowe: bazą danych: Dane wyjściowe:

- źródła danych - obiekt przestrzenny - metadane

- metadane - tabela (baza danych) - geoinformacja

- funkcje SIP - funkcje SIP - geoportale

- mapa cyfrowa - funkcje SIP

NA CO ZWRÓCIĆ UWAGĘ:

1. SIP- definicja, SIT, GIS, zadania SIP

2. Kryteria podziału systemu informacji przestrzennej, zastosowanie SIP

3. Model danych SIP- pojęcie, rysunek, cechy

4. Model danych, a struktura danych SIP

5. Proste elementy geometryczne i topologiczne

6. Obiekt przestrzenny- pojęcie, rodzaje: ciągły, dyskretny

7. Analizy przestrzenne- pojęcia, podział, cel

8. Ustawa o Infrastrukturze Informacji Przestrzennej

9. INSPIRE- pojęcie, cel, sposób realizacji, tematy danych przestrzennych

10. Wizualizacje danych przestrzennych

Dane referencyjne i tematyczne

dane geo referencyjne - dane które są odniesione przestrzennie do powierzchni ziemi (współrzędne, identyfikator geograficzny) i stanowią podstawę dla danych tematycznych

dane referencyjne zbierane są głównie przez służbę geodezyjną i kartograficzną

są to ( rozporządzenie ministra rozwoju regionalnego i budownictwa w sprawie szczegółowych zasad i trybu założenia i prowadzenia krajowego systemu informacji o terenie) :

1.System odniesień przestrzennych

2. Rejestr granic

3.Ewidencja gruntów i budynków

4.Rejestr nazw geograficznych

5.Ewidencja miejscowości, ulic i adresów

Wyróżnienie danych geoinformacyjnych wynika z założeń dyrektywy INSPIRE, ustawy o IIP(Infrastruktura informacji przestrzennej) i odpowiadają tematom z pierwszego załącznika danych przestrzennych

dane tematyczne - dane zbierane i przetwarzane w celu skupienia warstwy informacyjnej będącej przedmiotem określonej dziedziny zastosowania .

W kontekście infrastruktury informacji przestrzennej są to zbiory wymieniane w trzeciej grupie tematycznej np. gleba zagospodarowanie przestrzenne, obiekty produkcyjne i przemysłowe, rozmieszczenie ludności

Systemy informacji przestrzennej pozwalają na przygotowanie i przetworzenie oraz prezentację zarówno danych referencyjnych jak i tematycznych.

Rodzaje kartograficznych opracowań tematycznych i specjalnych prowadzonych przez służbę geodezyjną i kartograficzną

Rozporządzenie rady ministrów w sprawie rodzajów kartograficznych opracowań tematycznych i specjalnych

Paragraf drugi

W zakresie zasad opracowania mapy hydrograficznej polski 1:50 000 obowiązują wytyczne techniczne GIS-3 w zakresie zasad opracowania mapy sozologicznej polski w skali 1:50 000 opisują wytyczne techniczne GIS-4

Źródła danych wykorzystywanych w systemach informacji przestrzennej.

Klasyfikacja źródeł:

1.Mapy:

a)podział map ze względu na skale: -wielko- średnio- małoskalowe

b)przeznaczenie: ogólno geograficzne (topograficzne) i tematyczne (społeczno gospodarcze) i przyrodnicze

c)Format mapy analogowe, cyfrowe

d)temat mapy geologiczne geomorfologiczne hydrograficzne glebowo-rolnicze leśne mapa przeglądowa potencjalnej roślinności naturalnej Polski sozologiczne

2.Zdjęcia

a)lotnicze

b)naziemne

c)satelitarne

3.Odbiorniki GNSS

4.Automatyczne stacje pomiarowe - urządzenie i podłączone do niego czujniki w celu obserwacji i rejestracji danych

5.Pomiary geodezyjne: tachimetria, niwelacja,

6.Bazy danych wektorowych - tworzone przez państwowe służby geodezyjne i kartograficzne oraz inne instytucje i organizację

Cechy danych przestrzennych

Proces wprowadzania danych obejmujący m.in. zadanie harmonizacji i integracji danych wiąże się z koniecznością oceny jakości danych procedura oceny jakości danych wymaga określenia wskaźników (parametrów) i miar jakości. W trakcie oceny zasobu należy wziąć pod uwagę cechy danych.

Klasyfikacja cech danych

• Dokładność- bliskość wartości prawdziwej, określa się ją stosując pojęcia teorii błędów i statystyki matematycznej.

• Precyzja- zdolność dokładnego przedstawienia wielkości, wyrażająca się np. liczbą cyfr w zapisie liczby

• Powtarzalność- zdolność powtarzanej w określonych warunkach:

1. Rejestracji danej na wejściu do systemu

2. Prezentacji danej na wyjściu z systemu, zależy od błędów, które nie są stałe, określa się ją stosując pojęcia teorii błędów i statystyki matematycznej.

• Rozdzielczość- zdolność wykrywania lub różnicowania wielkości.

• Zmienność- jako miarę przyjmuje się przeciętny czas po jakim następuje zmiana wartości atrybutu w rzeczywistości.

• Aktualność- związana z odstępem czasu pomiędzy momentem zmiany wartości atrybutu jaka nastąpiła ostatnio w rzeczywistości, a momentem pobrania/zapisu danej z/w systemie, jest to różnica między okresem zmiany wartości atrybutu w rzeczywistości a czasem aktualizacji.

Czas aktualizacji to łącznie czas reakcji na zmianę i czas rejestracji zmiany,

Podział aktualizacji:

• Bieżąca- po każdorazowym zaistnieniu zmiany

• Okresowa- po zaistnieniu większej liczby zmian ( w ustalonych lub zmieniających okresach)

• Wiarygodność- zdolność w granicach błędów pomiarowych między informacją uzyskaną na podstawie danych systemu a stanem rzeczywistym w momencie pobrania danych. Brak zgodności z następstwem omyłek i braku aktualności.

• Dostępność- łatwość i szybkość uzyskiwania danych, zależna od użytkownika i rodzaju danych

• Kompletność- stosunek liczby danych w systemie do liczby danych, które powinny w nim być, można rozróżnić kompletność pod względem obszaru i treści

• Odpowiedniość- wyraża stopień zaspokojenia potrzeb informacyjnych użytkownika systemu

• Koszt- składa się z kosztów uzyskania, przetworzenia i dostarczania ich użytkownikom w określonej postaci

• Wartość- korzyść wynikająca z użycia uzyskanej informacji zamiast lub w uzupełnieniu do informacji posiadanych dotychczas lub stratę jaką mógłby użytkownik ponieść gdyby z informacji nie skorzystał

Klasyfikacja modeli danych

I Sposób prezentacji obiektów

a)model wektorowy

b)rastrowy

Model wektorowy

II ze względu na zapis położenia obiektu

położenie obiektu zapisane jest za pomocą współrzędnych ( geograficznych, płaskich)

model jest bliższy intuicyjnemu myśleniu o jednostkach przestrzennych które wyobrażamy sobie jako figury geometryczne

model charakteryzuje się dużą dokładnością położenia każdego obiektu i pozwala na definiowanie relacji między obiektami w sposób ścisły (związki topologiczne)

Punkt - położenie opisane za pomocą pary współrzędnych a wizualizowany za pomocą symboli

Linia - położenie określone ciągiem par współrzędnych (początek i koniec)

reprezentacja linii: odcinek, wektor, łamana (otwarta, zamknięta), krzywa

powierzchnia - położenia wykazywane przez ciąg współrzędnych punktów charakterystycznych, początek, punkty załamania, koniec pokrywa się z początkiem

reprezentacja powierzchni - wielobok

powierzchnia wyznaczana jest przez łamaną zamkniętą

złożoność obiektów:

a) obiekty proste zapisane przy pomocy punktów, linii, i wieloboków (wyrażone za pomocą prostych elementów geometrycznych )

b) obiekty kompleksowe ( złożone )

Rodzaje modeli wektorowych

w zależności od tego czy w bazie danych zapisane są tylko współrzędne czy też relacje topologiczne wyróżnia się:

a)prosty model wektorowy

b)topologiczny model wektorowy

Cechy prostego modelu wektorowego

w modelu występuje wielokrotne nadpisanie współrzędnych punktów które definiują różne obiekty np. obiekt powierzchniowy (działka)

w modelu tym występuje wielokrotny zapis współrzędnych punktów, model nie przechowuje informacji o długości linii, powierzchni wieloboku ani zależnościach przestrzennych między obiektami ( wielkości te są obliczane metodami geometrii analitycznej

Prosty zapis pozwalający na wierne odtworzenie położenia i kształtu obiektów oraz szybkie wyświetlenie danych na ekranie monitora

Cechy topologicznego modelu wektorowego

w modelu tym poza współrzędnymi zapisywane są zależności topologiczne między obiektami zgromadzonymi w bazie

odwzorowanie prostych elementów geometrycznych na proste elementy topologiczne

Punkty ---> węzły

linie ---> krawędzie

wielobok--->poligony (powierzchnia topologiczna)

relacje topologiczne na poziomi fizyczny przechowywane są w odpowiednich tabelach

Rodzaje relacji topologicznych

Model rastrowy - model powstający w wyniku peselacji ( podziału części płaszczyzny na elementarne obszary za pomocą prostokątów lub kwadratów

Wektorowy model danych geograficznych- formaty danych

Model danych przestrzennych - model danych dotyczy danych przestrzennych

Konkretny model danych przestrzennych może charakteryzować się cechami właściwymi dla:

• modelu zorientowanego graficznie,

• modelu topologicznego sieciowego,

• modelu topologicznego obszarowego,

• modelu obiektowego,

• modelu strukturalnego.

Rodzaje modeli danych

• Model zorientowany graficznie

Model danych przestrzennych, w którym rozpatruje się elementy graficzne przedstawiane na mapie: punkty linie, symbole, piksele.

• Model topologiczny sieciowy

Model danych przestrzennych uwzględniający zależności topologiczne sieci zawartej w płaszczyźnie utworzonej przez węzły oraz ich połączenia, które są nie przecinającymi się liniami łamanymi.

Sieć w której każde połączenie jest skierowane, tj. przebieg od węzła początkowego do końcowego tego połączenia, stanowi graf skierowany.

• Model topologiczny obszarowy

Model danych przestrzennych, w którym rozpatruje się płaszczyznę podzieloną liniami granicznymi na pewną liczbę obszarów. Linie graniczne, które ogólnie rzecz biorąc są łamanymi, nie mogą się przecinać są skierowane i łączą punkty zwane węzłami.

Rodzaje Relacji w SIP

• przynależność - np. odcinek Wisły pomiędzy jej dwoma dopływami należy do rzeki - obiektu

Wisła.

• Zawieranie - np. pomiędzy obiektami „miasto” i „województwo” - Kielce leżą w województwie

świętokrzyskim.

• Graniczenie - np. działka A graniczy z działką B.

Model wektorowy

W modelu tym położenie obiektu jest zapisywane w formie współrzędnych płaskich lub geograficznych.

Model wektorowy jest bliższy naszemu intuicyjnemu myśleniu o jednostkach przestrzennych, które wyobrażamy sobie jako figury geometryczne.

Model wektorowy zapewnia uzyskanie dużej dokładności o określeniu położenia każdego obiektu oraz umożliwia wprowadzenie informacji o związkach topologicznych między obiektami.

Wizualizacja danych przestrzennych

Pojęcie wizualizacji:

1.Graficzna prezentacja pojęciowego modelu zjawiska

2.Sprawne przekazywanie informacji przestrzennej za pomocą m.in. map wykonanych zgodnie ze sztuką kartograficzną

3.Uczynnienie pewnych cech widocznymi i tym samym umożliwienie ich poznania za pomocą wzroku

Zastosowanie wizualizacji w SIP

A) we wstępnej ocenie przestrzennego rozkładu badanego zjawiska

B) W trakcie analizy danych

C) Do przedstawienia wyników analiz

D) w trakcie pozyskiwania danych wizualizacja może być wykorzystywana do sprawdzenia zgodności procesu pozyskania danych lub do oceny struktury baz danych

Najczęściej proces wizualizacji postrzegany jest jako przetworzenie danych z baz danych do postaci graficznej widocznej na ekranie monitora

Typy wizualizacji:

1) obraz części bazy danych w postaci mapy tematycznej, rysunek wektorowy, obraz rastrowy, zestawienia tabelaryczne, wykresy, animacje, zobrazowania 3D, interaktywne mapy ( internetowe ). Wraz z rozwojem SIP i kartografii komputerowej, mapa zaczęła odgrywać nową rolę - przestała być tylko narzędziem komunikowania się lecz także stała się narzędziem wspomagającym proces myślenia wykorzystywany przez użytkowników, operatorów. Możliwości w zakresie przygotowywania różnych form wizualizacji uzależnione są od funkcjonalności stosowanego oprogramowania.

Przekaz multimedialny

Charakterystyka wizualizacji

1.Wizualizacje związane z przekazem multimedialnym

a) animacja - proces sekwencyjnego wyświetlania obrazów, który wywołuje ruch. Rodzaje animacji ze względu na sposób wyświetlania obrazu: klatka po klatce, klatka podstawowa, animacja algorytmiczna

b)hipermapy - mapy pozwalające użytkownikowi na elastyczne przeglądanie informacji ( dane możemy przeglądać w kolejności nie sekwencyjnej tj. nie zależnie od tego w jakiej kolejności tematy były początkowo ułożone). Rola hipermapy polega na wprowadzeniu odniesień przestrzennych do dziedziny przedmiotowej i ułatwienie przestrzennego oraz tematycznego przeszukiwania danych. W praktyce hipermapy są szeroko wykorzystywane w nauczaniu geografii, historii, turystyce, gospodarce nieruchomościami.

c)mapy trójwymiarowe - opracowanie które pojawiło się wraz z kartografią komputerową i systemami informacji przestrzennej. Opracowanie wykorzystuje wirtualne modele terenu oraz prezentacji obiektów 3D. W przeszłości przykładami opracowań trójwymiarowych były analogowe mapy plastyczne lub mapy tyflologiczne (opracowania dla niewidomych i słabo widzących

d)zestawienia tabelaryczne i raporty - w wielu programach geoinformacyjnych dostępne są specjalne moduły do tworzenia raportów. W raportach przedstawić można: dane liczbowe najczęściej w postaci tabeli, wykresy, diagramy

wykres - graficzna prezentacja zależności pomiędzy zmiennymi. Jedną zmienną jest zawsze liczbowa wartość zjawiska, druga może być czas powierzchnia wiek. Wykresy najczęściej stosuje się jako uzupełnienie mapy .

e)mapy tematyczne - problematyka związana z redagowaniem map jest szeroka. Z perspektywy projektowania mapy najważniejsze jest pytanie o treść mapy w tym czy dane które mają być przedstawione na mapie mają charakterystykę ilościową czy jakościową

w procesie redakcji mapy opracowana jest legenda i kompozycja graficzna mapy

makieta mapy - opracowywana w fazie projektowej; zawiera rozmieszczenia głównych elementów mapy: obszar mapy, legenda, tytuł, informacja dotyczące skali, odwzorowania. w programach SIP wbudowane są kreator y ułatwiające opracowanie makiety mapy utworzoną makietę można zapamiętać i wykorzystać wielokrotnie do sporządzenia map seryjnych.

Redagując mapę tematyczną należy również zwrócić uwagę na treść podkładową która nie powinna ograniczać czytelności zagadnień tematycznych a spełniać jedynie rolę tła dla ich prezentacji i łatwej percepcji.

Przykłady danych podkładowych: dane gromadzone w oddzielnych bazach danych lub na odrębnych warstwach tematycznych, referencyjnych, cyfrowe mapy podkładowe.

Analizy przestrzenne

Analiza przestrzenna - analiza danych przestrzennych mająca na celu ujawnienie lub uzyskanie nowej informacji przestrzennej. analiza przestrzenna umożliwia modelowanie złożonych zjawisk, relacji i procesów geograficznych służąc ich monitorowaniu i prognozowaniu.

Klasyfikacja analiz przestrzennych

biorąc pod uwagę model danych geograficznych analizy przestrzenne dzielimy na:

a)Analizy danych wektorowych

b)Analizy danych rastrowych

W wyniku analiz przestrzennych otrzymujemy informację ilościowe i jakościowe. Informacja wynikowa może być zapisana w postaci nowych atrybutów istniejących obiektów lub w postaci nowych obiektów zgrupowanych na nowych warstwach tematycznych. Analizy przestrzenne pozwalają udzielić odpowiedzi na temat:

-lokalizacji obiektów

-trendów, zjawisk i procesów

-zależności przyczynowo skutkowych pomiędzy obiektami

-wyników modelowania procesów i zjawisk

Przykłady analiz danych wektorowych

1.Wybór obiektów - podstawowa operacja która polega na wskazaniu obiektów na mapie albo w tabeli lub na określeniu kryteriów wyboru

2.Wyszukiwanie obiektów - operacja może odbywać się na podstawie:

-wartości atrybutów - przy pomocy kreatorów zapytań logicznych które ułatwiają konstrukcję zapytania. Wyrażenie logiczne buduję się w oparciu o operatory( =,>,<) i łączniki logiczne (i,lub,)

- wyszukiwanie obiektów na podstawie relacji przestrzennych. Wyszukiwanie może odbywać się w ramach jednej warstwy tematycznej. Wtedy selekcja dotyczy obiektów znajdujących się w określonej odległości od punktu lub przylegających do innych obiektów.

-wyszukiwanie może odbywać się także w ramach kilku warstw tematycznych:

a)wybór obiektów znajdujących się w zadanej odległości od innych obiektów

b)wybór obiektów przecinających się z innymi obiektami

c)wybór obiektów zawierających się całkowicie lub częściowo w wielobokach

d)wybór obiektów mających wspólny element

e) wybór obiektów graniczących ze sobą

3.Analizy sieciowe - dotyczą połączonych obiektów liniowych (sieć jest zdefiniowana jako graf zorientowany.).Wykorzystanie funkcji sieciowych

a)funkcja obciążenia sieci pozwala m.in. na modelowaniu zatorów na drogach lub zatorów kanalizacji burzowej

b)optymalizacja poruszania się po sieci - umożliwia znalezienie najkrótszej drogi pomiędzy dwoma punktami sieci.

c)funkcja alokacji zasobów - wykorzystywana do wyznaczania obszarów np. pracy dla patroli policyjnych lub jednostek ratownictwa

4)operacja buforowania - operacja polegająca na wyznaczaniu ekwidystant o zadanej odległości wokół obiektów

Ekwidystanta - linia na mapie łącząca punkty o jednakowej odległości od określonego punktu, linii lub obszaru ( np. o jednakowej odległości od brzegu rzeki, granicy państwowej

SIP ĆWICZENIA 25.10.2012

METADANE do 15.11.2012

Metadane - według norm serii 19100 (ISO 19115) są to dane o danych

Cel tworzenia metadanych:

a)ułatwienie wyszukania zasobów danych i nawiązanie kontaktu a ich dysponentem

b)określenie przydatności zbiorów pod względem wymagań użytkownika

c)promowanie dostępności danych i poszerzenie kręgu ich użytkowników

d)usprawnienie funkcjonowania systemów gromadzących dane

Usługa wyszukiwania (CSW) -pełni zasadniczą rolę w odnajdowaniu rozproszonych zasobów, ich zarządzaniu i utrzymaniu. Działanie usług katalogowych polega na wykorzystaniu metadanych.

Usługa wyszukiwania jest realizowana w części usługowej geoportalu.

Przedmiot opisu metadanymi:

a) zbiór danych - identyfikowalna kolekcja danych które posiadają te same właściwości i dotyczą tego samego zagadnienia (np. obręb ewidencyjny, pojedynczy arkusz zdjęcia lotniczego

b)seria - kolekcja zbiorów danych które są przygotowane zgodnie z określonymi wytycznymi, rozporządzeniami, specyfikacją produktu (np. kolekcja obrębów ewidencyjnych, kolekcja zdjęć lotniczych wykonana w ramach konkretnego zamówienia)

c)usługa danych przestrzennych (usługa geoinformacyjna)- Operacja która może być wykonywana przy użyciu oprogramowania na danych lub na powiązanych z nimi metadanych.

Etapy tworzenia metadanych:

1.w przypadku zbiorów które reprezentują dany temat danych przestrzennych należy zgłosić zbiór do ewidencji zbiorów i usług danych przestrzennych objętych infrastrukturą informacji przestrzennej

2.Określenie profilu metadanych i narzędzi do zarządzania metadanymi (w tym edytor metadanych)

3.Zebranie informacji potrzebnych do wypełnienia metadanych (ustalenie źródeł informacji)

4.Wypełnienie elementów metadanych w edytorze

5.Walidacja metadanych (sprawdzenie poprawności syntaktycznej)

6.Kontrola merytoryczna metadanych

7.Wygenerowanie pliku XML

8.Udostępnienie pliku XML w usłudze wyszukiwania (katalogowej)

Podział metadanych ze względu na obligatoryjność:

a)Metadane obowiązkowe (wymagane) - elementy metadanych dla których wartość musi być określona

b)Metadane nieobowiązkowe (fakultatywne/opcjonalne) - elementy metadanych dla których wartość może ale nie musi być podana

c)Metadane warunkowe - elementy metadanych których wystąpienie uzależnione jest od spełnienia określonego warunku

Źródła informacji dla metadanych

a)informację zawarte w dokumentacji przyjęcia danych do zasobów danych przestrzennych

b)informacje zawarte w systemach zarządzania bazami danych

c)metadane wykonane według innych profili metadanych

d)metryki opracowań geodezyjnych i kartograficznych

e)legenda i opisy poza ramkowe

f)regulaminy pracy

g)ustawy, rozporządzenia


Zasady tworzenia profilu metadanych wg normy ISO 19115 Profil metadanych




Profil metadanych - zestaw elementów meta danych przygotowanych dla określonej społeczności, organizacji, typu zasobu

Profil metadanych w zakresie działek ewidencyjnych

Polski Krajowy Profil w zakresie geoinformacji

Zarządzanie metadanymi- Proces obejmujący utworzenie metadanych, nadzór nad metadanymi, udostępnienie metadanych, aktualizacja metadanych.

Ćwiczenie kolejne

Projekt w programie Geomedia Pro

-założenia projektowe:

-do wykonania mapa tematyczna średnich cen transakcyjnych gruntów

-integracja danych z różnych źródeł (CAD)

-zapoznanie z funkcjami oprogramowania SIP w zakresie przetwarzania i prezentacji danych przestrzennych ( mapa, tabela, wykres)

Pojęcia:

Mapa tematyczna, kartograficzne opracowanie tematyczne i specjalne, klasyfikacja map tematycznych

1.Definicja geoprzestrzeni (plik .gws)

-określenie układu współrzędnych (układ 2000)

-zapis definicji układu współrzędnych ( plik .csf )

2.Definicja geohurtowni

a)typy połączeń

b)hurtownia domyślna: Access ( plik .mdb )

3.Defnicja klas obiektów i atrybutów

-ogólny model danych SIP (obiekt, atrybut, relacja) definicja klasy obiektów obejmuje: nazwa klasy, definicja geometrii (najczęściej w postaci prostego elementu geometrycznego tj. punkt krzywa powierzchnia), atrybuty opisowe.

-Definicja atrybutu obejmuje: nazwę, typ danych, ewentualnie definicję klucza podstawowego (głównego)

-definicje związane z bazą danych

baza danych - zbiór powiązanych danych z pewnej dziedziny zorganizowanych w sposób dogodny do korzystania z tych danych

tabela - podstawowa struktura bazy danych, która składa się z pól (atrybutów) i rekordów (krotek) tabela poświęcona jest obiektowi

klucz podstawowy (główny) - pole w tabeli które jednoznacznie identyfikuje dany rekord w tabeli

typy danych:

a)alfanumeryczne (tekstowe)

b)numeryczne (liczbowe)

c)data, czas

d)walutowe

e)logiczne

-zależność między modelem danych a bazą danych

Model danych SIP	Baza danych
Typ obiektu= Klasa obiektu= Grupa obiektu o tych samych właściwościach	tabela
Typ atrybutu	Kolumna (pole, atrybut)
Realizacja w geomedia Geohurtowania	Baza danych

Instancja typu obiektu = rekord w bazie danych

4.Pojęcia: www.ptip.org.pl

Krajobrazowy model danych, kartograficzny model danych, warstwa, dane wektorowe, dane rastrowe

Krajobrazowy model danych - baza zgodna z tym modelem ma za zadanie jak najwierniej przedstawić obiekty terenowe

Kartograficzny model danych - zawiera dane które poddawane są procesowi redakcji kartograficznej w celu przedstawienia obrazu terenu w postaci mapy

SQL - Strukturalny język zapytań relacyjnych baz danych

a)zastosowanie wyszukiwania danych

b)definiowanie danych

c)wykonywanie operacji na danych: (edycja, modyfikacja)

Polecenia SQL

a) polecenia DDL służą do definiowania struktury danych

b) polecenia DML służą do modyfikacji danych

Polecenie DDL

1)CREATE TABLE nazwa_tabeli

2)PRIMARY KEY nazwa_kolumny_2 typ_danych_2, ...

3)ALTER TABLE nazwa_tabeli ADD nazwa_kolumny_1 typ_danych_1, nazwa_kolumny_2 typ_danych_2

typ_zabudowy text

Błąd średni wpasowania rastra

Około 400 elementów metadanych ISO 19115

Bazowy zestaw metadanych

---