Microsoft Word - Lekawa_praca

WSTĘP.......................................................................................................................................... 4

ROZDZIAŁ 1. WPROWADZENIE DO SYSTEMÓW INFORMACJI PRZESTRZENNEJ ..... 7

1.1.

EFINICJA

YSTEMU

NFORMACJI

RZESTRZENNEJ

...................................................7

1.2.

ISTORIA

SIP .........................................................................................................8

1.3.

LEMENTY

YSTEMÓW

NFORMACJI

RZESTRZENNEJ

...............................................9

1.4.

OJĘCIA ZWIĄZANE Z INFORMACJĄ PRZESTRZENNĄ

.................................................10

1.4.1. Dane przestrzenne .......................................................................................10
1.4.2. Jakość danych .............................................................................................11
1.4.3. Triangulacja ................................................................................................12

1.5.

LASYFIKACJA SYSTEMÓW INFORMACJI PRZESTRZENNEJ

........................................13

1.6.

ODELE DANYCH PRZESTRZENNYCH

......................................................................14

1.6.1. Prosty model wektorowy .............................................................................15
1.6.2. Topologiczny model danych wektorowych..................................................16
1.6.3. Model rastrowy ...........................................................................................17
1.6.4. Model regularnej siatki kwadratów..............................................................17
1.6.5. Model siatki trójkątów (TIN).......................................................................18
1.6.6. Model warstwicowy ....................................................................................19

1.7.

ENERALIZACJA

....................................................................................................19

1.8.

RÓDŁA DANYCH

...................................................................................................21

1.8.1. Dane wektorowe..........................................................................................22
1.8.2. Dane rastrowe .............................................................................................24

ROZDZIAŁ 2. MAPY NUMERYCZNE ................................................................................... 27

2.1.

EFINICJA MAPY NUMERYCZNEJ

.............................................................................27

2.2.

OJĘCIA ZWIĄZANE Z MAPAMI

................................................................................29

2.2.1. Obiekty i atrybuty .......................................................................................29
2.2.2. Warstwa mapy ............................................................................................29
2.2.3. Mapa tematyczna ........................................................................................30
2.2.4. Skala mapy..................................................................................................30
2.2.5. Oznaczenia obiektów na mapach.................................................................31
2.2.6. Jednostki ewidencyjne.................................................................................32

2.3.

LASYFIKACJA MAP

...............................................................................................32

2.4.

NAKI KARTOGRAFICZNE

.......................................................................................32

2.5.

DWZOROWANIA KARTOGRAFICZNE

......................................................................34

2.5.1. Rodzaje odwzorowań kartograficznych .......................................................35

2.6.

KŁADY WSPÓŁRZĘDNYCH GEODEZYJNYCH

...........................................................36

2.7.

APA RASTROWA A MAPA WEKTOROWA

................................................................38

2.7.1. Mapa wektorowa.........................................................................................38
2.7.2. Mapa rastrowa.............................................................................................39

2.8.

APA W

NTERNECIE

GIS) ............................................................................40

ROZDZIAŁ 3. ANALIZA DANYCH PRZESTRZENNYCH................................................... 42

3.1.

ODSTAWY ANALIZY

..............................................................................................42

3.2.

LASYFIKACJA I WYSZUKIWANIE

...........................................................................45

3.2.1. Wskazywanie ..............................................................................................45
3.2.2. Selektywne wyszukiwanie...........................................................................46
3.2.3. Klasyfikacja ................................................................................................46

3.3.

OMIARY

...............................................................................................................47

3.4.

UNKCJE SĄSIEDZTWA

...........................................................................................48

3.5.

UNKCJE ŁĄCZENIA

...............................................................................................48

3.5.1. Funkcje ciągłości.........................................................................................49
3.5.2. Buforowanie................................................................................................49
3.5.3. Funkcje sieciowe.........................................................................................49

3.6.

UNKCJE NAKŁADANIA

..........................................................................................50

3.7.

UTOKOWARIANCJA GEOSTATYSTYCZNA

(

PRZESTRZENNA

) ....................................51

3.8.

ONWERSJA FORMATÓW DANYCH

..........................................................................51

ROZDZIAŁ 4. PRZEGLĄD NAJBARDZIEJ POPULARNYCH SYSTEMÓW SIP/GIS........ 53

4.1.

NFO

........................................................................................................53

4.2.

NFO

..............................................................................................................54

4.3.

MGE

ODULAR

GIS

NVIROMENT

).....................................................................55

4.4.

ICROSTATION

RAPHICS

..............................................................................56

4.5.

APA

500 ...........................................................................................................57

4.6.

TNT

MIPS

...............................................................................................................58

ROZDZIAŁ 5. ZAŁOŻENIA SYSTEMU EGB2000-SIP ......................................................... 59

5.1.

PIS SYSTEMU

EGB2000.......................................................................................59

5.2.

EL SYSTEMU

........................................................................................................61

5.3.

RZYJĘTE ZAŁOŻENIA

............................................................................................62

ROZDZIAŁ 6. IMPLEMENTACJA MODUŁU INTERNETOWEGO EGB2000–SIP ............ 64

6.1.

LATFORMA SYSTEMOWA

......................................................................................64

6.2.

YTE TECHNOLOGIE I NARZĘDZIA PROGRAMISTYCZNE

..........................................64

6.2.1. Technologia ASP (ang. Active Server Pages) ..............................................64
6.2.2. Bazy danych................................................................................................65
6.2.3. Dostęp do bazy danych................................................................................66
6.2.4. Biblioteka graficzna ....................................................................................66
6.2.5. Technologia ActiveX i COM.......................................................................66

6.3.

ASTOSOWANE ROZWIĄZANIA

...............................................................................68

6.3.1. Sposób działania EGB2000-SIP ..................................................................68
6.3.2. Baza danych................................................................................................69

6.4.

MPLEMENTACJA FUNKCJI ANALITYCZNYCH SYSTEMU

EGB2000–SIP.....................72

6.4.1. Analizy zewnętrzne .....................................................................................73
6.4.2. Analizy wewnętrzne....................................................................................77

6.5.

ODATKOWE OPCJE

...............................................................................................87

6.5.1. Lista wyświetlonych działek........................................................................87
6.5.2. Menadżer warstw ........................................................................................87
6.5.3. Nawigator ...................................................................................................88
6.5.4. Inne funkcje systemu...................................................................................89

PODSUMOWANIE.................................................................................................................... 92

BIBLIOGRAFIA ........................................................................................................................ 94

SPIS ILUSTRACJI ..................................................................................................................... 96

ZAŁĄCZNIK A. KLASYFIKACJA MAP TEMATYCZNYCH............................................... 98

ZAŁĄCZNIK B. ZESTAWIENIE PROGRAMÓW TYPU SIP/GIS. ..................................... 101

Wstęp

Systemy informacji przestrzennej (SIP) są jednym z najszybciej rozwijających

się działów informatyki, rośnie także liczba ich użytkowników. Postęp, jaki uczyniono

w grafice komputerowej, bazach danych, a także wzrost mocy obliczeniowej

komputerów sprawia, że sprzęt i oprogramowanie SIP ustanowiły swoiste standardy

gromadzenia i przetwarzania danych przestrzennych. Prognozy na najbliższe 20-30 lat

wskazują, iż wszyscy będziemy korzystali z SIP oraz uzyskanych dzięki nimi wyników

analiz przestrzennych.

Ilość danych gromadzonych na świecie wzrasta z roku na rok, jednak same dane

nie stanowią jeszcze na tyle cennej informacji, by móc na jej podstawie podejmować

różnego rodzaju strategiczne decyzje, typu gdzie postawić dom lub wybudować nowe

lotnisko. Aby taka informacja mogła być użyta musi być: prawdziwa, pełna i

przedstawiona w odpowiedniej formie. W tym celu należy przeprowadzić analizę

przestrzenną posiadanych danych. Klasyczne metody analizowania danych polegają na

wykorzystywaniu typowych pakietów analizy statystycznej, które nie uwzględniają w

procesie analizy lokalizacji danych. W tym celu należy użyć specjalistycznych analiz,

jakie oferują systemy informacji przestrzennej.

Lokalizacja jest cechą niemal wszystkich obiektów, o których zbierane są dane. Domy

mają adresy, które definiują ich lokalizację. Określenie stanu lasów, dróg lub terenów

zagrożonych przez powódź jest nierozerwalnie związane z lokalizacją tych obiektów.

Ze wzglądu na to, że lokalizacja najczęściej określana jest przez współrzędne

przestrzenne (geograficzne), systemy te zyskały nazwę systemów informacji

przestrzennej (SIP).

Najważniejszą cechą tych systemów jest bez wątpienia analiza danych. Jej

obecność odróżnia systemy SIP od systemów projektowania wspomaganego

komputerowo CAD, programów do automatycznego tworzenia map czy też

przetwarzania obrazu.

Celem pracy, jaki sobie postawiłem było dokonanie analizy i przeglądu Systemów

Informacji Przestrzennej oraz stosowanych metod analizy danych w tych systemach.

Ponadto zbudowałem system umożliwiający prowadzenie analiz przestrzennych na

wektorowej

mapie numerycznej. Budowa takiego systemu jest zadaniem ciekawym, ale

jednocześnie bardzo złożonym. Z jednej strony

konieczne jest

zapoznanie się z budową

mapy numerycznej, która będzie miejscem prowadzonych analiz. Z drugiej strony

należy zaimplementować techniki tworzenia i rozpoznawania obiektów, rodzajów i

metod analiz przestrzennych Dodatkowo dochodzi użycie przyjętych i cenionych

narzędzi jak SQL Server, Oracle.

Rozporządzenie ministra finansów z 2001 roku w sprawie ewidencji gruntów i

budynków wprowadziło potrzebę prowadzenia ewidencji tych obiektów. W tym celu

powstał system EGB2000, który wspomaga użytkownika w zarządzaniu jednostkami

rejestrowymi oraz budynkami i lokalami, które do nich należą. System posiada wersję

klient-serwer oraz internetową. Pierwsza z nich współpracuje z programem

Microstation, który pozwala na dalece posunięte operacje na mapie numerycznej,

jednak jest rozwiązaniem niezwykle drogim. W wersji internetowej EGB2000 brak było

możliwości, rysowania działek i prowadzenia analiz.

System EGB2000–SIP dostarcza funkcje umożliwiające obrazowanie obiektów

ewidencyjnych oraz dokonywanie dużej liczby złożonych analiz przestrzennych.

Posiada całą gamę funkcji niezbędnych przy zarządzaniu mapą numeryczną w systemie

typu SIP. Działa w sieci Internet, co sprawia, iż jest wzbogaceniem EGB2000 In6ternet

o możliwość tworzenia mapy numerycznej i prowadzenia analiz.

W pierwszym rozdziale znajdują się ogólne informacje o systemach SIP, ich

historia, klasyfikacja, specyficzne dla nich zagadnienia. Ponadto

przedstawiam

podstawowe pojęcia i problemy, które będą niezbędna dla dalszego zrozumienia pracy.

Następnie

omawiam

mapy numeryczne, ich charakterystykę, podział, różnice

między mapą wektorową a rastrowa oraz najważniejsze zagadnienia. Znajduje się tu

również opis zasady działania systemów SIP w sieci Internet.

W trzecim rozdziale zostały opisane analizy przestrzenne. Każdą z metod

scharakteryzowano i przestawiono dla niej możliwości i przykłady wykorzystania. Duża

część z omawianych tu metod analizy została zaimplementowana w systemie.

W kolejnym rozdziale przedstawiłem najpopularniejsze systemy SIP, które były

dla mnie wzorem przy realizacji mojego zadania. Wybrałem systemy różnej klasy od

prostszych do tych niezwykle złożonych i rozbudowanych.

W piątym rozdziale umieściłem informacje o założeniach systemu EGB2000-

SIP, jego powiązaniu z systemem ewidencji gruntów i budynków EGB 2000.

Rozdział 1. Wprowadzenie do systemów
informacji przestrzennej

1.1. Definicja Systemu Informacji Przestrzennej

System informacji przestrzennej nie ma precyzyjnej definicji. Zazwyczaj

SIP jest określany za pomocą zbioru narzędzi poddanych organizacji pracy

przeznaczonych albo do modelowania rzeczywistości, albo do zarządzania przestrzenią

rzeczywistą, czyli jest określony w sposób techniczno-socjologiczny. Z tych rozróżnień

wynikają z kolei różne aspekty jego definicji, jednak wszystkie one są zbieżne.

„System informacji przestrzennej(SIP) jest to system informatyczny zaprojektowany do

pracy z danymi, które są odniesione do przestrzennych lub geograficznych

współrzędnych. Innymi słowy SIP jest za-równo systemem bazodanowym z

możliwością przechowywania przestrzennie odniesionych danych, jak i zbiorem funkcji

przeznaczonych do przetwarzania tych danych.” [3]

„SIP to system składający się ze sprzętu, oprogramowania i procedur zaprojektowany

dla zbierania, zarządzania, manipulowania, analizowania, modelowania i wizualizacji

danych odniesionych przestrzennie, w celu rozwiązywania skomplikowanych

problemów planistycznych i organizacyjnych.” [2]

Systemy informacji przestrzennej mają wielofunkcyjny charakter; powstały w

różnych środowiskach zawodowych. Okoliczność ta oraz fakt, iż systemy te

ukształtowały się niedawno, spowodowała pewne niespójności, co do terminologii. W

rodowisku geografów funkcjonuje pojęcie systemu informacji geograficznej (GIS),

wśród geodetów spotykamy się z terminem systemy informacji terenowej (LIS).

Granica między tymi pojęciami nie jest jednoznaczna. Pojęcie GIS łączone jest z

małymi skalami, natomiast systemy terenowe przypisuje się do dużych skal.

GIS (ang. Geographical Information System) - Geograficzny System Informacyjny to

zorganizowany system składający się z komputera, oprogramowania, danych

geograficznych i obsługi, zaprojektowany w celu efektywnego przechowywania,

uaktualniania, przetwarzania, analizowania i wyświetlania wszystkich form informacji

mających odniesienie geograficzne.

LIS (ang. Land Information System) – System Informacji o Terenie zawiera on

informacje o podziale własności terenu. Systemy te są utrzymywane i zarządzane przez

jednostki administracji państwowej, które są prawnie zobligowane do przechowywania,

aktualizacji i udostępniania tych danych.

1.2. Historia SIP

Jako początek systemów SIP przyjmuje się późne lata pięćdziesiąte, wówczas to

nastąpiły pierwsze próby użycia komputerów do tworzenia map tematycznych, czyli

map przedstawiających jedno lub kilka zjawisk występujących na powierzchni Ziemi.

Wciąż rosnący rozwój techniki komputerowej sprzyjał zwiększeniu różnorodności

zastosowań w analizach danych przestrzennych.. Na początku lat sześćdziesiątych w

MIT (ang. Massachusette Institute of Technology) opracowano technikę kreślenia

komputerowego, w tym samym czasie szwedzki geograf T. Hagerstrand wprowadził

analizę ilościową do geografii, a w Wielkiej Brytanii wynaleziono digitalizer.

Wszystkie te wydarzenia wpłynęły na rozwój i powstanie pierwszych systemów SIP.

Funkcje pierwszych systemów ograniczały się do inwentaryzacji danych

przestrzennych. Pierwszy duży SIP o zdolnościach analitycznych powstał pod koniec lat

sześćdziesiątych (ang. TheCanadian Geographic Information System). System

gromadził dane o rolnictwie, leśnictwie oraz użytkowaniu ziemi. Posiadał on duże

ograniczenia, gdyż powstanie każdego nowego projektu wiązało się ze stworzeniem od

podstaw bazy danych przestrzennych, co wymagało sczytania ogromnej liczby

tradycyjnych map papierowych. Również możliwości graficznej prezentacji danych

były znacznie ograniczone.

Większość pionierskich prac nad oprogramowaniem SIP do analizy danych

przestrzennych pochodzi z komputerowego laboratorium w Harwardzie (ang.

Laboratory for Computer Graphics and Spatial Analysis

), które założono w 1965 r.

Opracowywano tam rozwiązani, które stanowiły wytyczne do dalszego rozwoju

systemów SIP, przykładem może być system SYMAP. Jedną z pierwszych firm

oferujących systemy SIP była M&S Computing, przekształcona później w Intergraph,

który do tej pory jest potentatem na rynku systemów przestrzennych. W ślad za nią

wiele innych firm wprowadziło do sprzedaży interakcyjne systemy SIP. Były to

systemy rastrowe, w których mapa przechowywana w bazie miała postać tablicy

wartości sczytanych w polach siatki nałożonej na tradycyjną mapę papierową. Pierwszy

system wektorowy, w którym wszystkie elementy zapisane są w postaci obiektów

powstał w firmie ESRI.

Lata siedemdziesiąte przyniosły gwałtowny rozwój technologii CAD (ang.

Computer-Aided Design

) i większość firm zainteresowała się tym kierunkiem. Ciągły

rozwój technologii komputerowej, pojawienie się zdjęć satelitarnych sprawiało, iż

dziedzina ta bardzo szybko się rozwijała. Na początku lat osiemdziesiątych połączono

bazy danych zawierające graficzny opis obiektów z bazami zawierającymi ich tekstowy

i numeryczny opis. Pozwoliło to na wprowadzenie dodatkowych, nowych funkcji

analitycznych i stało się kamieniem milowym w rozwoju obecnych systemów SIP.

1.3. Elementy Systemów Informacji Przestrzennej

Funkcjonalnie na pojęcie SIP składa się wiele elementów. Można założyć, iż

system powinien być budowany w celu spełnienia oczekiwań i potrzeb klienta. Cel, dla

którego budowany jest system, określa zakres danych, które muszą być w nim

gromadzone i przetwarzane. Rozmiar bazy danych, wymaga szybkości ich

przetwarzania, sposób emitowania danych oraz liczba użytkowników determinuje

przyjęte rozwiązania sprzętowe oraz pozwala określić, jakie oprogramowanie może być

użyte.

Możemy wyróżnić następujące elementy składowe SIP:

•

Ze względu na etapy tworzenia i funkcjonowania systemu

- pozyskiwanie danych

- gromadzenie danych

- korygowanie i przetwarzanie danych

- analizy danych – tworzenie informacji

- wizualizacja i udostępnianie danych

•

Ze względu na składniku materialne i intelektualne systemu

- sprzęt

- oprogramowanie

- dane

- personel

- organizacja wewnętrzna instytucji

1.4. Pojęcia związane z informacją przestrzenną

Przedstawię teraz pojęcia związane z informacja przestrzenna, które będą

niezbędne dla dokładnego zrozumienia dalszej części pracy.

1.4.1. Dane przestrzenne

Podstawową cechą danych przestrzennych jest to, że mają lokalizację, czyli

określone położenie na powierzchni Ziemi. Położenie określa się przy użyciu różnego

rodzaju układów współrzędnych, które to swoje korzenie mają w sferycznym lub

kartezjańskim układzie współrzędnych. Kolejną charakterystyczną cechą jest fakt, iż

mają kształt, tzn. są jedno- lub dwuwymiarowe, a także coraz częściej mówi się o

wprowadzeniu

obiektów

trójwymiarowych,

nawet

czterowymiarowych

uwzględniających zmiany w czasie.

Dane przestrzenne możemy podzielić na dwie grupy: dane ciągłe i nieciągłe.

Przykładem danych ciągłych jest wysokość nad poziomem morza, rozkład temperatur

lub opadów na powierzchni Ziemi, czyli wielkości określone w każdym punkcie

naszego globu. Danymi nieciągłymi będą wszystkie dane, które mają charakter

obiektów np.: budynki, lasy, drogi. Charakterystyczną cechą danych stanowiących

obiekty są ich kształt i rozmiar, które mogą podlegać pomiarowi np.: punkt ma

wysokość, linia – długość oraz kierunek.

Kolejną charakterystyczną własnością obiektów jest ich rozmieszczenie.

Rozmieszczenie obiektów w przestrzeni określa gęstość, czyli liczba elementów na

jednostkę powierzchni.

Dane systemu informacji przestrzennej, charakteryzowane są przez wiele parametrów, a

najważniejsze to:

Dokładność – zgodność z rzeczywistością

Precyzja – zdolność dokładnego przedstawienia wielkości, np.: liczba po

przecinku we współrzędnej

Rozdzielczość – zdolność rozróżniania wielkości, określenia najmniejszego

rozróżnialnego w systemie obiektu

Zmienność – średni czas, po jakim następuje zmiana obiektu w

rzeczywistości

Aktualność – czas, jaki upłynął pomiędzy zmianą obiektu w rzeczywistości

a pobraniem informacji o nim z systemu. Aktualność zależna jest od

procedur aktualizacji danych.

Wiarygodność – zgodność w granicach dopuszczalnych błędów pomiędzy

stanem rzeczywistym a ustalonym na podstawie systemu.

Wartość – określana na podstawie korzyści wynikających z uzyskania

danych z systemu w stosunku do innych metod pozyskiwania informacji.

Można ją porównać ze stratą, jaką użytkownik mógł ponieść gdyby z

systemu nie skorzystał.

W zależność od przyjętego modelu danych przestrzennych oraz parametrów

określonych powyżej system stanowi mniej lub bardziej wierne odbicie rzeczywistości.

1.4.2. Jakość danych

W systemach SIP, podobnie jak w każdym systemie wykorzystującym dane,

rezultat pracy zależy od jakości danych. Wprowadzanie bezwartościowych lub

błędnych danych powoduje, iż rezultat jest fałszywy bez względu na to jak pięknie

zostały one przedstawione.

Stopień dokładności danych jest różny w zależności od systemu, inna dokładność jest

wymagana przy systemach obsługujących mapy kartograficzne, a inna przy

analizujących procesy ludnościowe w kraju.

Dokładność danych można określić za pomocą różnych charakterystyk, z

których najbardziej istotne to: dokładność pozycji, dokładność atrybutu, logiczna

spójność i kompletność.

Dokładność pozycji określana jest jako oczekiwana różnica pomiędzy pozycją danej ze

zbioru danych i pozycją rzeczywistą. Najczęściej dokładność ta wyrażana jest za

pomocą średniego błędu kwadratowego:

∑

−

)

(

gdzie : x

– wartość prawdziwa,

– wartość znajdująca się w zbiorze danych

n– liczba danych

Dokładność atrybutu jest nieco bardziej trudniejsza do zdefiniowania, gdyż

atrybut może mieć zarówno charakter ciągły jak i dyskretny. Jako przykład wartości

ciągłej może posłużyć wysokość punktu nad poziomem morza. Wartością dyskretną jest

np.: rodzaj lasu (iglasty, liściasty). Dokładność atrybutów ciągłych możemy określić za

pomocą średniego błędu kwadratowego(podobnie jak dokładność pozycji). Natomiast

dokładność atrybutów dyskretnych jest znacznie trudniejsza do określenia, gdyż zależy

od sposobu wyznaczania danej klasyfikacji.

Logiczna spójność decyduje o zachowaniu logicznych relacji między

elementami. Jako przykład może posłużyć sytuacja, w której na jednej warstwie mamy

zaznaczone granice województw, a na drugiej sieć rzeczną, przy czym sieć ta wyznacza

granice województw. W tym przypadku odpowiednie odcinki granic i rzek muszą być

identyczne.

Kompletność danych precyzuje na ile model danej rzeczywistości uwzględnia

wszystkie elementy znajdujące się w terenie. Zbiór danych opisujących miasta w danym

kraju jest kompletny, jeżeli zawiera wszystkie miasta.

Jakość danych jest niezwykle istotna i powinna być kontrolowana na każdym

etapie przygotowywania, także sposób pozyskiwania danych(o sposobach pozyskiwania

danych więcej w rozdziale 21.8. Źródła danych) powinien być dopasowany do rodzaju

danych. Dane w systemach SIP niemal zawsze będą zawierały błędy z powodu

różnorodności i wielkości zbiorów danych. Powinny być jednak ciągle poddawane

kontroli, aby ich jakość nie miała dużego wpływu na uzyskaną informację.

1.4.3. Triangulacja

„Triangulacja jest to rodzaj pomiarów geodezyjnych, wykonywanych w celu

określenia położenia wybranych punktów w terenie”

Triangulacja to procesem generowania siatki, który ma najczęściej zastosowanie do

danych nie wymagających regionalnego uśredniania, jak na przykład wysokości terenu.

Powierzchnia, powstająca w wyniku procedury triangulacji, przecina wszystkie

zmierzone wartości danych punktowych generując przy tym miejsca niewielkiego

wypiętrzenia powyżej najwyższych i obniżenia poniżej najniższych wartości lokalnych.

za:

Wielka Internetowa Encyklopedia Multimedialna;www.wiem.pl

Triangulacja wykorzystuje tę właściwość trójkąta, że znajomość jednego boku

i dwu kątów wystarczy do konstrukcji całej figury, a pomiar terenowy kątów jest

znacznie prostszy niż odległości. Triangulację stosuje się m.in. do dokładnego pomiaru

terenu kraju, przy konstrukcji map topograficznych.

Została wynaleziona w 1615 przez W. Snella van Royena. Obecnie w triangulacji

wykorzystuje się najnowsze techniki, np. połączenia satelitarne (system GPS).

Proces triangulacji został szerzej przedstawiony w punkcie 1.6.5 Model siatki trójkątów

(TIN)

1.5. Klasyfikacja systemów informacji przestrzennej

Systemy informacji przestrzennej mogą być klasyfikowane według różnych

kryteriów. Wybrałem podział, który został zaproponowany przez J. Gaździckego [4],

gdyż wydaje mi się, iż jest najprostszym i w pełni intuicyjny:

Klasyfikacje SIP można dokonać według następujących kryteriów:

1. Obszar

•

systemy obiektowe

•

systemy lokalne

•

systemy regionalne

•

systemy krajowe

•

systemy międzynarodowe

•

systemy globalne

2. Źródłowość informacji

•

Systemy informacji pierwotnej

•

Systemy informacji wtórnej (zredagowanej)

3. Zakresu użytkowania

•

Systemy dla jednego konkretnego użytkownika

•

Systemy dla wielu użytkowników

4. Struktury funkcjonalnej

•

Systemy scentralizowane

•

Systemy rozproszone

5. Przeznaczenia

•

Systemy ewidencyjne

•

Systemy planowania przestrzennego

•

Systemy monitorowania środowiska

•

Systemy analiz marketingowych]

•

Inne systemy

1.6. Modele danych przestrzennych

Obserwując świat w sposób bezpośredni nie musimy wyodrębniać jego

składowych dopóki nie chcemy go opisać, czyli zamienić na informację. Dokonujemy

wtedy uproszczeń sprowadzających główne elementy naszych obserwacji do

odpowiednich pojęć, klasyfikując ich właściwości, wartościując ich znaczenie dla celu

naszej obserwacji oraz określając położenie i wzajemne relacje przestrzenne, np.: "za",

"przed", "pośrodku". W przypadku szczególnym naszej obserwacji - spojrzenia z lotu

ptaka, opis przestrzeni można uprościć sprowadzając obserwowane elementy do

prymitywnych obiektów geometrycznych typu: punkt, linia, powierzchnia. Zakodowaną

informację, np. w postaci słów, możemy przekazać odbiorcy licząc, że on, korzystając

ze znajomości znaczenia kodu odtworzy wiernie treść odebranej informacji.

Identyczny proces, ze względu na swoją ideę ma miejsce podczas tworzenia „bazy

przestrzennej” w komputerze. Z przestrzeni geograficznej wyodrębnia się najważniejsze

dla celu naszych badań obiekty (encje), określa się sposób ich reprezentacji

geometrycznej (punkt linia, poligon, piksel itd.) oraz przypisuje właściwości (atrybuty).

Rozszerzając nieco powyższe rozważania i przenosząc do terminologii SIP, ten etap

tworzenia „bazy przestrzennej” można określić terminem: poziom konceptualny (ang.

universe of discourse

). Na poziomie konceptualnym podstawowe znaczenia ma

składowa semantyczna (definicja znaczenia obiektów) i definicji danych ( format,

reprezentacja geometryczna i informacja tematyczna).

Istnieje wiele modeli reprezentacji danych przestrzennych [4], [7],[18] od prostych do

tych bardziej skomplikowanych. Poniżej przestawię najbardziej znane rozwiązania.

Należy jednak pamiętać, iż nie ma rozwiązania idealnego. Każdy z modeli ma swoje

zalety oraz ograniczenia. Wybór modelu należy dostosować do charakteru encji.

Intuicyjnie zakłada się, iż do mapowania zmienności ciągłej, jak rozkład zanieczyszczeń

lepszy będzie model rastrowy, podczas gdy do mapowania sztucznych granic np.:

granic administracyjnych lepiej skorzystać z modelu wektorowego. Drugim aspektem

wypływającym z przyjętego modelu danych będzie funkcjonalność „bazy

przestrzennej” oraz możliwości wykorzystania różnych technik analitycznych.

1.6.1. Prosty model wektorowy

Prosty model wektorowy(Rysunek 1) stanowi zbiór nie powiązanych ze sobą

obiektów punktowych, liniowych i powierzchniowych.

Rysunek 1. Obiekt punktowy (A), liniowy (B) i powierzchniowy (C) w prostym modelu wektorowym.

Obiekty przedstawione na rysunku mogą być opisane w następujący sposób:

- A, (x

, y

)

- B, (x

, y

, x

, y

, ... , x

, y

)

- C, (x

, y

, x

, y

, ... , x

, y

, x

, y

Tworzą one odpowiednio kodowaną listę, która jest przetwarzana przez program

komputerowy do postaci rysunku na monitorze.

Główną zaletą tego modelu jest prostota. Wykorzystywany jest powszechnie w

programach graficznych typu CAD. Model ten posiada również istotne wady:

- konieczność dublowania informacji na stykach obiektów, co powoduje

kłopoty przy aktualizacji, która może prowadzić do braku tożsamości

współrzędnych teoretycznych tych samych punktów

- utrudniona analiza związków przestrzennych zachodzących między

obiektami

1.6.2. Topologiczny model danych wektorowych

W topologicznym modelu danych(Rysunek 2), oprócz położenia obiektu,

definiowany jest jego związek z innymi obiektami.

Rysunek 2. Topologiczny model danych.

Model ten pozwala na zapis danych określających:

- obszary stykające się z danym obszarem

- linie graniczne

- punkty węzłowe

Topologiczny model przestrzeni gwarantuje zapisanie współrzędnych każdego punktu

tylko raz, nie ma więc powtarzania i niejednoznaczności danych. Bardzo łatwo można

dokonać aktualizacji danych. Zmiana położenia jednego z punktów charakterystycznych

automatycznie powoduje zmianę modelu. Ułatwione są wszelkie operacje przestrzenne,

np.: wyszukanie pewnego obszaru wymaga jedynie znalezienia wszystkich linii, które

po lewej lub prawej stronie mają przypisany ten obszar. Znalezienie takich linii oraz

dostęp do wszystkich ich punktów charakterystycznych umożliwia automatyczne i

jednoznaczne wyznaczenie długości obwodu i pola powierzchni badanego obszaru i ich

bieżącą aktualizację w przypadku wprowadzenia jakichkolwiek zmian.

Topologiczny model danych przestrzennych w znacznym stopniu upraszcza

algorytmy obliczeniowe, umożliwia wykonywanie różnorodnych analiz przestrzennych

łącznie z wzajemnym przecinaniem się warstw informacyjnych. Jest on powszechnie

wykorzystywany w zaawansowanych programach umożliwiających budowę SIP.

1.6.3. Model rastrowy

Model rastrowy składa się z siatki elementów, którymi są kwadraty bądź

prostokąty. Najmniejszym rozróżnialnym elementem modelu rastrowego jest oczko

rastra, czyli piksel. Położenie piksela określa jednoznacznie numer w matrycy. Model

ten jest niewrażliwy na zmiany granic obiektów przestrzennych, ułatwia więc analizy i

ich zmian w czasie. System ten charakteryzuje się ponadto dużym stopniem

zautomatyzowania procesu pozyskiwania danych.

Zazwyczaj model rastrowy zapisywany jest w postaci dwuwymiarowej

tablicy(Rysunek 3) A[i,j], gdzie elementami o danej wartości atrybutu są a

ij,

zaś

wskaźniki (i,j) określają położenie wiersz-kolumna elementu tablicy. Model ten może

być także reprezentowany w sposób wielowymiarowy A[i,j,k,...] ale zależy to od liczby

atrybutów określających elementy. Tutaj także wskaźniki (i,j) określają położenie

wiesz-kolumna, natomiast pozostałe są wskaźnikami odpowiednich atrybutów.

Rysunek 3. Rastrowy i wektorowy model danych.

Rastrowy model danych wykorzystywany jest głównie w systemach badających

przestrzeń przyrodniczą, pozwala śledzić różnorodne interakcje obiektów ekosystemu i

formułować odpowiedzi na pytania związane z funkcjonowaniem przyrody.

1.6.4. Model regularnej siatki kwadratów

Model ten bazuje na kwadracie jako podstawowym elemencie siatki. Jest to

prosty model składający się z siatki punktów węzłowych. Położenie punktów w takim

modelu związane jest jedynie z wielkością siatki. Nie odpowiada to w żaden sposób

ciślejszemu odwzorowaniu formy i szczegółów terenu. Wynika z tego, iż złożoność

tych szczegółów nie jest tu dostatecznie uwzględniona. W celu zwiększenia dokładności

odzwierciedlania modelu stosuje się proces zwiększanie gęstości siatki, który odnosi się

do całej powierzchni terenu. Powoduje to redundancje danych w miejscach gdzie

zwiększona gęstość nie jest wymagana.

Możliwość rozróżnienia szczegółów daje zmodyfikowana odmiana modelu siatki

kwadratów z zagęszczeniem w ściśle określonych miejscach.

1.6.5. Model siatki trójkątów (TIN)

Tworzenie siatki trójkątów, na których opary jest ten model, nazywa się

triangulacją.

Triangulacja stanowi proces, podczas którego oryginalne dane punktowe są łączone w

przestrzeń przy pomocy sieci złożonej z powierzchni trójkątnych, wyrysowanych z

zachowaniem priorytetu przybliżenia kształtu powierzchni do trójkątów równobocznych

zgodnie z zasadami tworzenia sieci nieregularnych trójkątów (TIN – ang. triangulated

irregular network

Łączenie punktów jest oparte o relację najbliższego sąsiedztwa (kryterium Delaunlay),

która wskazuje, że koło opisane na którymkolwiek trójkącie nie może zawierać

wierzchołków innego trójkąta(Rysunek 4). Metoda ta gwarantuje ciągłość i

wygładzenie powierzchni wzdłuż boków każdego z trójkątów i wygładzenie

powierzchni w obrębie każdego trójkąta.

Rysunek 4. Ilustracja triangulacji Delaunaya

1.6.6. Model warstwicowy

Model ten tworzą elementy, z których każdy jest ciągiem par współrzędnych:

, y

, x

, y

,…, x

, y

)

punktów pochodzących z odcinka o jednakowej i ustalonej wysokości.

Warstwice definiowane są jako linie powierzchni, zawierające określone geometrycznie

i tej samej wysokości punkty.

Rysunek 5. Warstwice; utworzone w programie Surfer 7.

1.7. Generalizacja

W przypadku obróbki danych przestrzennych generalizacja znajduje

zastosowanie w dwóch głównych obszarach. Pierwszym jest generowanie danych

tematycznych dla kompleksowych analiz w systemach GIS, drugim prezentacja danych

w różnych skalach. Oba wymagają wybrania podzbioru danych z bazy danych oraz

redukcji liczby szczegółów w celu spełnienia określonych wymagań. Generalizacja od

dawna uważana jest jako istotny składnik w procesie tworzenia map.

Muller [9] wyróżnia cztery powody, dla których wykonuje się generalizację:

wymogi ekonomiczne – nasza wiedza o środowisku jest empiryczna, a jej

zakres zależy od przyjętego programu badawczego. Pozyskiwanie

informacji z przyczyn technicznych jest zawsze ograniczone, dlatego

stosujemy zasadę uogólnienia – generalizacji

wiarygodność informacji – wszystkie dane przestrzenne są obarczone

błędem powstającym w trakcie ich, zapisu i przetwarzania. Źródłem błędów

jest niedoskonałość przyrządów, niewłaściwa metoda pomiarowa lub też

błąd spowodowany jest przez pomyłkę człowieka. W celu znalezienia

pewnej ogólnej tendencji, uzyskaniu wyniku o największym

prawdopodobieństwie, stosujemy generalizację

właściwości skalowe – wiele zjawisk przyrodniczych wykazuje właściwości

skalowe, tzn. pewne procesy widoczne są tylko w danej skali przestrzennej.

W celu wykrycia zjawisk skalowych informacja powinna być przetworzona

za pomocą generalizacji

czytelność przekazu graficznego – w kartografii jest to podstawowe

zastosowanie generalizacji. Mapy wielkoskalowe, które zawierają bardzo

szczegółową informację przestrzenną są nieczytelne i znacznie

przewyższają zdolności wizualnego odbioru. W tym celu stosuje się

generalizację, która polega na zagęszczeniu i selekcji danych.

Generalizacje należy rozumieć jako wybór i uproszczenie informacji

kartograficznej, dostosowane do skali i przeznaczenia mapy. Rozróżniamy generalizacje

automatyczną i ręczną. Generalizacja ręczna jest niezwykle czasochłonna.

Kartografowie usuwają obiekty nieistotne, upraszczając linie oraz granice, łącząc

obiekty powierzchniowe oraz rozwiązując konflikty powstałe przy rysowaniu. Rezultat

takich działań jest bez wątpienia zależny od wykonawcy.

Rozbudowa baz danych przestrzennych spowodowała, iż zaistniała potrzeba

zautomatyzowania procesu generalizacji. Dostawcy oprogramowania GIS/SIP wciąż

starają się określić problemy związane z komputerową generalizację oraz znaleźć ich

rozwiązania. Jednak żaden z istniejących systemów SIP nie dostarcza zestawu narzędzi,

które spełniałyby wymogi generalizacji, gdyż sam proces generalizacji automatycznej

jest niezmiernie skomplikowany.

Generalizacja obejmuje dużą liczbę analiz przestrzennych oraz decyzji: co

generalizować, jak generalizować oraz jak rozwiązywać konflikty między symbolami.

Skomplikowany proces generalizacji może być rozłożony na pojedyncze operatory,

które wykonywane w odpowiedniej kolejności dadzą oczekiwany wynik

W literaturze wyróżniane są następujące operatory generalizacyjne:

•

redukujące liczbę obiektów

- eliminacja - usuwanie wybranych obiektów, które są zbyt małe, zbyt

krótkie lub zbyt mało znaczące na wynikowej mapie, aby mogły być

przedstawione na wynikowej mapie.

- agregacja(grupowanie) – łączenie obiektów położonych blisko siebie

lub sąsiadujących ze sobą w nowe obiekty powierzchniowe

•

upraszczające kształt

- wygładzanie - eliminacja nieważnych szczegółów mapy

- karykaturyzacja – wyolbrzymianie, zwiększanie zajętych powierzchni

przez obiekt w celu zaakcentowania i zwiększenia czytelności lub

powiększenia istotnych szczegółów.

- zmiana wymiaru – wykonywana gdy niemożliwe jest przedstawienie

obiektu w jego dotychczasowej postaci np.: zmian obiektu

powierzchniowego na liniowy

•

poprawiające widoczność

- powiększenie - zwiększenie rozmiaru istotnego obiektu w celu

zachowania go na mapie

- rozwiązywanie konfliktów – wykrywanie między obiektami a

następnie przesuwanie lub zmiana wymiarów mniej znaczących,

Charakter generalizacji ma odmienny charakter w modelu wektorowym oraz

modelu rastrowym. Generalizacja wektorowa kartograficzna jest pomyślana głównie

jako narzędzie do upraszczania i wygładzania obiektów liniowych. Zagadnienie to jest

istotne gdyż należy pamiętać, iż większość symboli znajdujących się na typowej mapie

topograficznej stanowią linie. W modelu rastrowym generalizacja prowadzona jest na

atrybutach, w przeciwieństwie do zapisu wektorowego, gdzie przetwarzaniu podlega

informacja geometryczna

1.8. Źródła danych

Jedną z kluczowych cech systemów GIS jest ich zdolność do przyjmowania

danych z różnych źródeł, w różnych formatach i zbieranych w różnym czasie. W

zależności od rodzaju danych mamy odmienne metody pozyskiwania danych.

1.8.1. Dane wektorowe

Digitalizacja

W celu wprowadzenia danych wektorowych do bazy danych konieczne jest

podanie wartości współrzędnych obiektów oraz informacja o ich topologii. Źródłem

takiej informacji jest najczęściej mapa analogowa, a proces kwantowania danych

nazywany jest digitalizacją. W procesie digitalizacji wykorzystuje się urządzenie

elektromagnetyczne – digitizer.

Proces digitalizacji rozpoczyna się od umocowania mapy na specjalnym pulpicie.

Kolejną czynnością jest wprowadzenie punktów kontrolnych mapy, które dają

możliwość przeliczenia współrzędnych digitizera na współrzędne kartograficzne. Ta

operacja nazywana jest rejestracją mapy. Do rejestracji mapy używana jest empiryczna

funkcja wielomianu, która pozwala określić różnicę skali, przesunięcie, obrót obydwu

układów współrzędnych prostokątnych. Ten typ zależności to transformacja afiniczna

gdzie : x, y – współrzędne kartograficzne

v, u – współrzędne digitizera

Do rozwiązania powyższego układu równań wystarczą trzy punkty kontrolne, jednak

gdy zachodzi potrzeba uzyskania informacji o zniekształceniu mapy, wprowadza się

więcej punktów, parametry równań oblicza metodą najmniejszych kwadratów.

W trakcie procesu digitalizacji dane przesyłane są do komputera przez łącze szeregowe,

po czym zapisywane są na dysku i ewentualnie umieszczane w bazie danych.

Obecnie stosowane jest digitalizacja półautomatyczna oraz ręczna.

Cyfrowe instrumenty geodezyjne

Obecnie w geodezji do określenia położenia punktu używa się pomiarów kątów

i odległości we współrzędnych biegunowych, które później przeliczane są na

współrzędne wektorowe. Wykorzystanie instrumentów opto-elektronicznych pozwoliło

na uzyskanie znacznie dokładniejszego niż w procesie digitalizacji rysunku

analogowego.

Transfer danych wektorowych

Dane mogą być również pozyskiwane z zewnętrznej bazy danych, z której

przenosimy (importujemy) dane do systemu geoinformacyjnego.

W wielu krajach utworzono narodowe agencje kartograficzne, które zajmują się

opracowaniem cyfrowych map topograficznych.

Obecnie istnieje kilka dużych zbiorów map cyfrowych, z których najbardziej znane to:

GRID – opracowanie w małych skalach, które obejmuje cały świat

WDB I i II – opracowanie obejmujące świat w skali od 1:4 mln 1:1 mln

DCW – zbiór map świata w skali 1:1 mln i 1:2 mln, zajmuje około 1,7 GB

pamięci na dyskach CD-ROM

W Polsce również powstają zbiory wektorowo zapisanych danych przestrzennych.

Państwowy Instytut Geologiczny opracowuje obecnie cyfrową wersję szczegółowej

mapy geologicznej Polski w skali 1:50000.

Przy przenoszeniu danych pewnym problemem jest niekompletność danych (np.: brak

informacji o topologii) oraz różnorodność formatów, w jakich są one zapisywane.

Podejmowane są próby ujednolicenia tych formatów przez przyjęcie jednakowej

struktury pliku i modelu danych, co znacznie ułatwi wymianę i transmisję danych.

Obecnie istnieje bardzo wiele formatów wymiany danych wektorowych, jednak

najpopularniejsze to: NTF, DXF, DIGEST, SDTS, ARC, EPS oraz PLT.

Redakcja danych wektorowych

Podczas digitalizacji bardzo często powstają błędy, które to mogą zostać później

poprawione. Wykonuje się to przy pomocy programu digitalizacji, z odwołanie do

podkładu kartograficznego, obrazu rastrowego lub ekranu zawierającego wprowadzone

linie. Jako urządzenie wskazujące może być użyta myszka lub celownik digitizera.

Globalne wyznaczanie pozycji

Najnowszą metodą pozyskiwania danych jest pomiar GPS(ang. Global

Positioning System

). Dzięki zastosowaniu 29 sztucznych satelitów(dane na dzień

24.I.2002), dysponując odpowiednim odbiornikiem można określić pozycję obiektu(3

współrzędne).Jednak ze względów bezpieczeństwa właściciel satelitów(

Departament

Obrony USA) wprowadził pewne przekłamanie w dokładności – około 100 m. Jednak

stosując dwa odbiorniki oraz odpowiednie metody pomiarowe można uzyskać znacznie

lepszą dokładność do 5mm(dla tzw. Odbiorników geodezyjnych) oraz 20 cm – 5 m (dla

odbiorników popularnych).Dzięki odpowiedniemu oprogramowaniu istnieje możliwość

przeniesienia wyników pomiarów do bazy SIP.

1.8.2. Dane rastrowe

Skanowanie

Jedną z najpopularniejszych metod pozyskiwania danych rastrowych przez

zmianę obrazu analogowego na cyfrowy przy użyciu skanera jest skanowanie. W

skanerze obraz tworzony jest przez szereg elementów fotoczułych tworzących linię,

która systematycznie rejestruje intensywność światła odbitego od oryginalnego rysunku.

Cecha niekorzystną skanerów jest fakt, że rejestrują wszystko co jest w ich polu

widzenia, a więc nie potrafią selektywnie wczytywać np.: tylko przebieg dróg.

Teledetekcja

Zajmuje się bez-kontaktowym pozyskiwaniem, przetwarzaniem i interpretacją

informacji o obiektach, zjawiskach i procesach zachodzących na powierzchni Ziemi.

Najpopularniejszą techniką teledetekcji jest fotografia lotnicza ze względu na łatwość

wykonywania zdjęć lotniczych, a także stosunkowo niskie koszty. Najczęściej

wykonuje się zdjęcia czarno-białe na filmie panchromatycznym, głównie na potrzeby

fotogrametrii, do sporządzania różnoskalowych map topograficznych. Zdjęcia lotnicze

wykorzystuje się ponadto do badań budowy geologicznej terenu, obliczania wielkości

przepływów w rzekach, obliczania zasobów drewna w lasach, obliczania pogłowia

zwierząt dziko żyjących, szacowania wielkości zbiorów upraw rolnych, wyznaczania

prędkości ruchu pojazdów itp..

W zdalnych metodach badania środowiska wykorzystuje się również promieniowanie

podczerwone, w zakresie podczerwieni fotograficznej oraz część długofalowego

promieniowania podczerwonego. Promieniowanie to można rejestrować na

Rozdział 2. Mapy numeryczne

2.1. Definicja mapy numerycznej

Klasyczna mapa jest powszechnie stosowanym modelem analogowym

ukazującym obiekty przestrzenne. Stanowi ona pewne kartograficzne uogólnienie

rzeczywistości, jej dokładność i rozdzielczość zależą od zastosowanej skali

opracowania. Tradycyjna, redagowana w postaci graficznej, mapa jest trudna do

aktualizacji i automatycznego wyszukiwania danych. Wraz z rozwojem techniki

informatycznej powstała idea redagowania mapy w komputerze, czyli tworzenia mapy

numerycznej.

Mapę numeryczną można zdefiniować jako zbiór danych numerycznych, który

dzięki zastosowaniu specjalnych algorytmów i odpowiednich środków technicznych

umożliwia przedstawienie mapy w formie graficznej. Dane zawarte w systemie mogę

być selekcjonowane, lub grupowane, co daje możliwość, na podstawie jednego zestawu

danych, różnorodne (pod względem skali i treści) graficzne opracowanie tematyczne.

Do wykonania mapy numerycznej konieczne jest zebranie i zapisanie w bazie

danych systemu danych charakteryzujących położenie każdego elementu

sytuacyjnego(dwie lub trzy współrzędne) oraz zdefiniowania odpowiedniego schematu

połączeń punktów tworzących obiekty(np.: kolejność graniczników tworzących

działkę). Najczęściej stosowany jest prosty model wektorowy zapisu położenia

obiektów z wykorzystanie elementów punktowych i liniowych. Dla niektórych potrzeb

(np.: ewidencji gruntów) wydzielane są obiekty powierzchniowe, system umożliwia

emisję informacji o ich polu powierzchni, niekiedy także o cechach z nimi związanych.

Mapa numeryczna nie jest bazą danych informacji przestrzennej, ale może być do takiej

postaci przekształcona.

W Polsce zasady budowy mapy numerycznej, która posiada cechy dokumentu

formalno-prawnego regulują instrukcje techniczne wprowadzone przez Głównego

geodetę Kraju:

„System Informacji o Terenie, podstawowa mapa kraju, Instrukcja K-1”

„System informacji o terenie, Standard Wymiany Informacji Geodezyjnej”

2.2. Pojęcia związane z mapami

Przy mapach numerycznych spotykamy się z szeregiem pojęć. Poniżej

zostaną przedstawione najważniejsze terminy konieczne do zrozumienia istoty map.

2.2.1. Obiekty i atrybuty

Obiekt to składnik warstwy. Pojedynczym obiektem może być np.: las.

Obiekt to najmniejszy element, jaki można wyróżnić na mapie. Jest symbolicznym

przedstawieniem pewnego elementu ze świata rzeczywistego. Można go przedstawić za

pomocą symbolu graficznego lub figury geometrycznej. Na każdy obiekt składa się co

najmniej jeden punkt o zadanych współrzędnych, dzięki czemu można obiekt

umiejscowić w przestrzeni(czyli dokonać georeferencji). Informacja opisowa na temat

każdego obiektu przetrzymywana jest w bazie danych.

Każdy obiekt posiada pewne elementy opisujące go, czyli atrybuty. Każdy

obiekt można opisać dowolną ilością informacji dowolnego typu. Jest to bardzo ważna

własność, która odróżnia zwykłe programy graficzne od SIP.

2.2.2. Warstwa mapy

Idea mapy numerycznej polega m.in. na tym, iż każdy rodzaj informacji

znajduje się na osobnej warstwie. Warstwa jest więc pojęciem hierarchizującym

strukturę zapisu mapy. Zazwyczaj warstwa obejmuje obiekty mające wspólne cechy.

Np.: warstwa nosząca nazwę Budynki zawiera dane graficzne oraz opisowe na temat

wszystkich budynków(i tylko budynków). Każda warstwa oprócz atrybutów opisowych

posiada także grupę parametrów określających jej wygląd, czyli: kolor, grubość i typ

linii, typ wypełnienia polygonów itp.

Najczęściej przypisanie poszczególnych obiektów do warstw mapy odbywa się już w

procesie digitalizacji.

Warstwy mogą stanowić oddzielne mapy np.: można je oddzielnie wyświetlać czy

nawet drukować. Po nałożeniu na siebie warstw otrzymujemy zupełnie inną, nową

informację. Przykładem może być sytuacja, w której warstwa z samymi punktami

czerpania wody niewiele mówi, jednak gdy do tego dołączymy dodatkowo warstwę

dróg i cieków, pozwoli to na znacznie dokładniejszą orientację, przeprowadzenie

analizy i wyciągniecie wniosków.

2.2.6. Jednostki ewidencyjne

Arkusz – fragment mapy mieszczący się na karcie formatu A1 wytyczony po granicach

naturalnych.

Obręb – fragment mapy składający się z kilku arkuszy.

Gmina – jednostka terytorialna obejmująca pewną liczbę wsi, niewielkie miasto lub

część dużego miasta. Składa się z obrębów.

2.3. Klasyfikacja map

Najczęściej stosowany podział map odnosi się do ich skali. Zazwyczaj mapy

dzielone są na wielko-, średnio- i małoskalowe. Jednak klasyfikacja ta nie jest

jednoznaczna, ponieważ w różnych dziedzinach funkcjonują różne zakresy skal (skale

map w kartografii i geodezji są różne). Z tego powodu wprowadzono inny rodzaj

podziału; podział ze względu na treść mapy.

Pełna klasyfikacja map ze względu na treść znajduje się w załączniku A.

2.4. Znaki kartograficzne

Znaki kartograficzne są niezwykle istotne przy procesie tworzenia i czytania

mapy. Dzięki nim można przedstawić przedmioty i zjawiska nawet takie, które nie mają

wizualnego obrazu (np.: klimat, temperatura) lub są zbyt małe w zastosowanym

pomniejszeniu.

Definicja znaków kartograficznych przedstawia się w następujący sposób:

„Znaki kartograficzne – są to umowne graficzne oznaczenia stosowane na mapach w

celu przedstawienia rzeźby terenu (warstwice, szrafury), tzw. szczegółów

sytuacyjnych(sygnatury) i innych elementów.”

Możemy wyróżnić następujące rodzaje znaków kartograficznych:

•

Znaki punktowe (np.: punkty wysokości)

•

Znaki liniowe (np.: rzeki, drogi)

•

Znaki powierzchniowe (np.: lasy)

•

Znaki objaśniające

za:

Encyklopedia multimedialna FOGRA - 1999

Pierwsza grupa – znaki punktowe – obrazuje elementy, których rozmiar w naturze jest

tak niewielki, że nie da się ich zobrazować w skali map, gdyż byłyby na niej

niewidoczne. Znaki z tej grupy używane są do przedstawiania samotnych drzew,

drogowskazów. Poniżej znajdują się przykładowe znaki z tej grupy:

- samotne drzewo (iglaste)

- fabryka bez komina

- fabryka z kominem

- punk triangulacyjny

- młyn wodny

- stacja benzynowa

- transformator

Do grupy znaków liniowych zaliczamy wszystkie te znaki, które przy zastosowaniu

rzutu poziomego dają linię. W skali mapy nie jest możliwe wierne oddanie szerokości

obiektu, z tego względu przyjęto, że oś znaku odpowiada rzeczywistemu

umiejscowieniu obiektu w warunkach rzeczywistych. Znakami liniowymi opisujemy

drogi, rzeki, linie energetyczne, telefoniczne.

- droga gruntowa utrzymana

- kanał o szerokości pow. 10 m nie
dający przedstawić się w skali mapy

- ogrodzenie z prętów żelaznych lub
siatki

- ogrodzenie kamienne lub murowane o
- wysokości do 1 m

- linia telefoniczna lub telegraficzna

- linia wysokiego napięcia na słupach
drewnianych

Z kolei znaki powierzchniowe(konturowe) opisują obiekty, które możemy przedstawić

w skali mapy, czyli np.: lasy, bagna. Kształt obiektów na mapie odpowiada dokładnemu

kształtowi w terenie.

- sad z drzewami owocowymi

- łąka

- wysokie trawy

- kamieńsko (gołoborze)

- teren bagienny

- las rzadki

Ostatnie grupa to

znaki objaśniające

. Znaki te nie wyst

puj

samodzielnie, s

one

uzupełnieniem dla znaków przedstawionych powy

ej. Przykłady takich znaków to:

numer działki, rodzaj granicznika, nazwa ulicy.

2.5. Odwzorowania kartograficzne

Zasadnicz

cech

dej mapy jest jej kartometryczno

ść

. Własno

ść

oznacza, i

obraz mapy mo

e by

ywany do przeprowadzenia pomiarów w celu

okre

lenia cech ilo

ciowych ukazywanych zjawisk oraz obiektów(liczebno

ść

odległo

ść

). Odró

nia to map

od planów, które zazwyczaj nie maj

takiej własno

ci.

Kartometryczno

ść

mapy uzyskujemy przez zastosowanie

le okre

lonych formuł

matematycznych odzwierciedlaj

cych brył

Ziemi na płaszczy

nie mapy.

Zestaw tych reguł nosi nazw

odwzorowania kartograficznego

. Czyli, odwzorowanie

kartograficzne polega na przeniesieniu poło

enia punktów z powierzchni odniesienia,

któr

e by

kula ziemska lub elipsoida ziemska na płaszczyzn

mapy z

zastosowaniem okre

lonych reguł matematycznych. W praktyce jest to przeniesienie

siatki geograficznej, która słu

y jako podstawa okre

lenia poło

enia punktów na Ziemi.

Obraz siatki geograficznej przedstawiony na mapie przy zachowaniu zasad

odwzorowania tworzy siatk

kartograficzn

. Siatk

tak

emy uzyska

w wyniku

przelicze

matematycznych, które to okre

laj

poło

enie punktów przeci

cia

wybranych południków i równole

ników, albo dzi

ki zastosowaniu rzutowania

geometrycznego siatki geograficznej bezpo

rednio na płaszczyzn

lub figur

daj

rozwija

na płaszczy

nie np.: sto

ek.

Istnieje wiele odwzorowa

. Ka

de posiada swoje zalety i wady, wynikaj

ce przede

wszystkim z wyst

powania zniekształce

kartograficznych.

adne z dost

pnych

odwzorowa

nie oferuje mo

liwo

ci wiernego przedstawienia odległo

ci na całej

mapie. Istniej

odwzorowania, które zachowuj

odległo

ci tylko wzdłu

pewnych

kierunków, o których b

dzie mowa dalej.

2.5.1. Rodzaje odwzorowań kartograficznych

Istnieje bardzo wiele rodzajów odwzorowa

. Poni

ej przedstawi

najbardziej typowe i najszerzej wykorzystywane.

Mapa wykonana jest w pewnym odwzorowaniu, przyj

tym dla danego obszaru i

rodzaju mapy. Proces przekształcenia powierzchni elipsoidy na płaszczyzn

mapy

wprowadza zmian

relacji geometrycznej odwzorowywanego obrazu. Zniekształceniu

mog

ulec k

ty, odległo

ci, powierzchnie, kierunki.

Istniej

odwzorowania, które zachowuj

te wielko

ci niezmienione, s

to:

•

równopolowe –

zachowuje warto

ść

pól powierzchni. Wykorzystywane jest do

kartograficznych opracowa

drobnoskalowych np.: małoskalowe mapy

geograficzne

•

konforemne

– warto

ść

tów pomi

dzy kierunkami pozostaje niezmieniona.

Odwzorowanie

stosowane

opracowa

map

wielkoskalowych,

rednioskalowych i map nawigacyjnych.

•

równoodległościowe –

zachowuje niezmienione warto

ci pomi

dzy punktami

poło

onymi np.: na tym samym południku, równole

niku. Nie istnieje takie

odwzorowanie, które zachowuje tak

sam

skal

pomi

dzy dwoma dowolnie

wybranymi punktami odwzorowywanego obszaru.

•

azymutalne –

zachowuje kierunki.

Kolejn

metod

podziału odwzorowa

jest klasyfikacja ze wzgl

du na geometryczn

interpretacj

•

azymutalne

– powierzchnia odwzorowania jest płaska

•

walcowate –

odwzorowanie na boczn

powierzchni

walca

•

stożkowe –

na płaszczyzn

sto

de z powy

szych odwzorowa

, mo

na podzieli

ze wzgl

du na orientacj

powierzchni odwzorowuj

cej wzgl

dem powierzchni elipsoidy na (Rysunek 12):

•

biegunowe

(normalne)

•

równikowe

(poprzeczne)

•

horyzontalne

(uko

ne)

Rysunek 12. Kształt i orientacja powierzchni odwzorowujących.[4]

równie

odwzorowania, które nie zachowuj

adnych wymiarów. Stanowi

one

rodzaj kompromisu mi

dzy wyborem zniekształce

tów, odległo

ci i powierzchni.

Wygl

d powierzchni Ziemi jest wówczas zniekształcony w pewnym umiarkowanym

stopniu.

2.6. Układy współrzędnych geodezyjnych

Układ współrz

dnych okre

laj

dwa główne elementy; elispoida, okre

lona tak,

aby odzwierciedla

wła

ciwo

ci geometryczno-fizyczne geoidy w wybranym obszarze

ziemi oraz odwzorowanie kartograficzne powierzchni przyj

tej elipsoidy na

płaszczy

nie

Dla obszaru Polski zdefiniowano dwa systemy współrz

dnych geodezyjnych w oparciu,

o które wykonywano po roku 1945 mapy topograficzne:

•

PUŁKOWO’42

– wykorzystuje elipsoid

Krasowskiego

•

EURE

-89

– działa na geocentrycznej elipsoidzie GRS’80

Powy

sze systemy s

podstaw

stosowanych w Polsce układów współrz

dnych.

Na systemie PUŁKOWO’42 oparte s

nast

puj

ce układy:

•

1942 –

układ płaskich współrz

dnych prostok

tnych. Zastosowano w nim

odwzorowanie Gaussa-Krugera dla stref południkowych. Układ ten

przeznaczony jest dla map wieloskalowych (skala ponad 1:5000), wykazuje

maksymalne zniekształcenie odwzorowawcze na granicy stref rz

du 15 cm/km.

oraz dla skla mniejszych ni

1:5000, gdzie maksymalne zniekształcenie na

granicy stref wynosi 59cm/km.

•

1965

– układ współrz

dnych płaskich prostok

tnych wprowadzony w 1968

roku. Przeznaczony głownie dla map wieloskalowych. Obszar Polski został tu

podzielony na 5 stref:

Rysunek 13. Podział na strefy według 1965

•

GUGiK-80 -

układ

płaskich współrz

dnych prostok

tnych przeznaczony dla

map w małej skali 1:100000 i mniejszych. Maksymalne zniekształcenie liniowe

na granicach kraju wynosi 93cm/km. Układ ten został zastosowany jedynie przy

opracowaniu wydawanej w latach 1980-1984 topograficznej mapy Polski w

skali 1:100000.

Na systemie EUREF-89 oparte s

nast

puj

ce układy:

•

1992 –

układ płaskich współrz

dnych prostok

tny przeznaczony dla map

małoskalowych i

rednioskalowych. Wykorzystuje si

w nim kartograficzne

równok

tne odwzorowanie Gaussa-Krugera.

Warto

ci zniekształce

odwzorowawczych mieszcz

w zakresie od –70

cm/km na południku osiowym do 91cm/km na wschodniej granicy Polski.

•

2000 -

układ płaskich współrz

dnych prostok

tny przeznaczony dla map

wieloskalowych. Równie

wykorzystuje odwzorowanie Gaussa-Krugera.

Zniekształcenie liniowe zawiera si

w zakresie od –7.7 cm/km na południku

osiowym do 7 cm/km na brzegu ka

dej strefy.

•

UTM –

dzynarodowy, wojskowo-nawigacyjny układ współrz

dnych

płaskich stosuj

cy elipsoid

WGS84 i uniwersalne poprzeczne odwzorowanie

Mercator. W Polsce wykorzystywany od pocz

tku lat 90 do opracowywanie

map zgodnych ze standardami NATO.

2.7. Mapa rastrowa a mapa wektorowa

Najcz

ęś

ciej mapy numeryczne realizowane s

w postaci wektorowej oraz

rastrowej. Ka

da z tych metod posiada swoje wady i zalety, o których powiem nieco

szerzej.

2.7.1. Mapa wektorowa

Mapa w postaci wektorowej składa si

ze zbioru obiektów opisanych

współrz

dnymi w zadanym układzie współrz

dnych. Reprezentacja wektorowa bardzo

dobrze nadaje si

do przechowywania danych o charakterze dyskretnym, dla których

wymagana jest bardzo du

a dokładno

ść

. S

to np.: granice działek, ulice, budynki, sieci

elektryczne. Wektor posiada równie

bardzo wa

zalet

, jak

jest mo

liwo

ść

wyodr

bnienia poszczególnych obiektów. Dzi

ki temu mo

na do nich podł

cza

informacje pochodz

ce z bazy danych, co jest nie mo

liwe w przypadku mapy

rastrowej.

Zapis w postaci wektorowej jest powszechnie u

ywany w systemach CAD-owskich.

Jednak w tych systemach współrz

dne wyra

ane s

w lokalnych jednostkach np.:

centymetrach czy calach, a nie we współrz

dnych geograficznych.

żą

zalet

mapy wektorowe jest znacznie mniejsza obj

ść

, ni

eli mapy rastrowej

(ale zdarzaj

wyj

tki) oraz skalowalno

ść

. Jako

ść

mapy wektorowej nie zale

y od

skali w jakiej jest wizualizowana, w przeciwie

stwie do zapisu rastrowego, gdzie

najlepsz

jako

ść

uzyskujemy w skali zbli

onej do oryginału.

2.7.2. Mapa rastrowa

Mapa w postaci rastrowej jest porównywalna do fotografii. Stanowi ona

siatk

punktów zorganizowanych w wiersze i kolumny. Ka

dy z tych punktów mo

przyjmowa

ró

ne warto

ci(kolory), co w rezultacie tworzy obraz. Obiekty, jakie mamy

na mapie rastrowej s

nierozpoznawalne dla komputera, ale oczywiste dla u

ytkownika

np. drogi, budynki. Rysunek rastrowy tak

e zachowuje globalny układ współrz

dnych i

na go przedstawia

w ró

nych skalach. Mo

na go pomniejsza

i powi

ksza

rozs

dnych granicach(przewa

nie od +10 do –10).

Raster wykorzystywany jest przede wszystkim w nast

puj

cych przypadkach:

•

gdy spotykamy si

z obiektami o zmieniaj

cej si

powierzchni w sposób ci

gły

np.: rze

ba terenu

•

w celu zało

enia warstwy, która b

dzie stanowiła podkład dla innych warstw

wektorowych

Obraz rastrowy jest bardzo dokładny, ale niestety bardzo obszerny. Przy skalowaniu

traci du

o na jako

ci, co obrazuje Rysunek 14.

Rysunek 14. Fragment mapy rastrowej używanej jako podkład.

Rysunek 15. Część mapy z rys. 14 w dużym powiększeniu

2.8. Mapa w Internecie(Web GIS)

W sieci Internet oprócz powszechnie wszystkim znanych dokumentów

tekstowych i graficznych mo

emy znale

źć

ró

nego rodzaju mapy.

Istnieje wiele technik prezentacji mapy w Internecie. Najprostsza z nich to tzw.

technika „obrazów kartograficznych”(ang.

image maps

). Polega ona na podł

czeniu do

okre

lonych miejsc na mapie odno

ników odsyłaj

cych do innego rodzaju informacji.

Klikaj

c na te tzw. “hot spots” przechodzimy do innego dokumentu, zawieraj

cego

bardziej szczegółow

informacj

oraz zasoby zwi

zane z danym miejscem na mapie.

Bardzo dobry przykład tego typu mo

na znale

źć

na stronie [21].

Technika ta jest obecnie całkiem nie

le rozwini

ta, jednak

e ma swoje istotne

ograniczenia, gdy

ytkownik mo

e wykorzysta

tylko te odno

niki, które zostały

wpisane w map

przez jej autora.

Kluczem umo

liwiaj

cym przej

cie od statycznego uprzednio przygotowanego

dokumentu do interaktywnej platformy jest Web GIS. Jest to tradycyjny system

SIP/GIS, który mo

emy obsługiwa

za pomoc

przegl

darki. Najprostsze rozwi

zania

tego typu polegaj

na utworzeniu na serwerze obrazka (np.: w formacie JPG, GIF) na

podstawie przechowywanych na serwerze danych, a nast

pnie wy

wietlenie go w

przegl

darce. W takim przypadku rola przegl

darki internetowej sprowadza si

jedynie

do wy

wietlenia podanego przez serwer obrazka. Bardziej zaawansowane rozwi

zania

polegaj

na przesyłaniu do klienta informacji o budowie mapy, z których dopiero po

stronie przegl

darki tworzona jest mapa przy u

yciu apletu Javy lub „wtyczki”

ActiveX, które zostały wcze

niej

gni

ta na komputer klienta(Rysunek 16).

Dzi

ki takiemu rozwi

zaniu u

ytkownik ma mo

liwo

ść

korzystania z takich funkcji jak:

przegl

danie mapy

Rozdział 3. Analiza danych przestrzennych

Analiza danych przestrzennych polega na poszukiwaniu uporz

dkowania

lub odchylenia od regularnego rozkładu zmiennych w przestrzeni, a tak

e odnajdywaniu

zale

ci pomi

dzy zmiennymi w celu ustalenia zwi

zku przyczynowo-skutkowego.

Wykrycie zale

ci pomi

dzy poszczególnymi elementami, pozwala na budowanie

bardziej zło

onego modelu rzeczywisto

ci, jest tak

e podstaw

do klasyfikacji i

regionalizacji. „Analiza danych dostarcza nowe informacje, które pozwalaj

budowa

nowe hipotezy, planowa

wszelkiego rodzaju eksperymenty”[8]. Bardzo cz

sto na

podstawie kilku danych mo

na uzyska

now

jako

ciowo informacj

pozwalaj

podj

ąć

decyzj

lub dostrzec okre

lone procesy zachodz

ce w badanych otoczeniu.

Analiza mo

e dotyczy

danych zawartych w jednej lub kilku warstwach tematycznych,

w zale

ci od potrzeb.

Istnieje bardzo wiele metod analizy, w dalszej cz

ęś

ci tego rozdziału przedstawi

metody

analizy danych wykorzystywane w systemach informacji przestrzennej

3.1. Podstawy analizy

Analiza danych zwykle składa si

z dwóch etapów: wyboru danych oraz

działa

wykonywanych na tych danych. Przetwarzanie danych mo

e dotyczy

atrybutów obiektów

geometrycznych cech obiektów

atrybutów i cech geometrycznych jednocze

nie

Na ka

dym poziome analizy mo

na stosowa

operacje arytmetyczne, geometryczne,

logiczne oraz statystyczne.

Operacje arytmetyczne

Operatory te stosowane s

we wszystkich obliczeniach geometrycznych, które

maj

na celu okre

lenie odległo

ci, powierzchni, obj

ci czy kierunku, a tak

e w

procesie przetwarzania atrybutów. Ka

dy system geoinformacyjnym oferuje operatory:

dodawania, mno

enia, dzielenia, pot

gowania, pierwiastkowanie i inne. Jednak w

czasie wykonywania ci

gu operacji arytmetycznych na liczbach rzeczywistych cz

sto

mog

pojawia

bł

dy, dlatego w trakcie tworzenia systemu stosuje si

nast

puj

zasady, które pozwalaj

unikn

ąć

takich sytuacji:

unikanie działa

na danych wzajemnie skorelowanych

głównie stosuje si

dodawania

gdy nie mo

na dodawa

, wykonuje si

mno

enie lub odejmowanie

unikanie dzielenia i pot

gowania

Operacje logiczne

Stosowanie s

tradycyjne operatory relacji: równa si

(=), wi

ksze (>), mniejsze

(<) oraz zło

enia tych operatorów (>=, <=). Przykładem zastosowania operatorów

logicznych mo

e by

znalezienie obiektów, których atrybuty zawarte s

w pewnym

przedziale.

Algebra Boole’a

Główne operatory logiczne to: suma logiczna (OR), negacja (NOT), iloczyn

logiczny (AND), wykluczenie (NOR). Operatory te s

niezwykle istotne w systemach

przestrzennych, gdy

w poł

czeniu z operatorami relacji, pozwalaj

przeszukiwa

równocze

nie kilka warstw tematycznych i dokonywa

zło

one analizy.

Logika rozmyta

Znajduje zastosowanie wsz

dzie tam gdzie spotykamy si

z opisem modeli

rzeczywisto

ci o nieostrych granicach. W logice klasycznej ka

dy obiekt nale

y, albo

nie nale

y do zbioru. Nie mo

na natkn

ąć

na przypadek gdzie dany obiekt spełnia

pewien warunek, a jednocze

nie go nie spełnia. W logice rozmytej obiekty mog

ęś

ciowo nale

do zbioru rozmytego, a cz

ęś

ciowo do innych zbiorów rozł

cznych.

W przypadku zwykłych zbiorów jego granice s

ostre, podczas gdy granice zbiorów

rozmytych zanikaj

łagodnie, co sprawia, i

mog

one przydatne w analizie modeli

przestrzennych, które charakteryzuj

zmienno

granic. Stopie

rozmycia zbioru

okre

la pewien zakres wyst

pienia danych warunków, np.: stopie

zgodno

ci atrybutu

za zbiorem. Ponadto logika rozmyta wymaga,

eby suma stopni przynale

ci obiektu

do zbiorów rozł

cznych wynosiła 1. System logiki dwuwarto

ciowej upraszcza problem

zaokr

glaj

c, do zera lub jedynki stopie

przynale

ci zbioru.

Rysunek 17. Funkcja przynależności do zbioru (od lewej): w logice standardowej, w logice rozmytej

Logika rozmyta znajduje zastosowanie w procesie analizy, w warunkach istnienia

nieokre

lono

ci np.: przy modelowaniu zło

onych systemów przyrodniczych, których

nie jeste

my w stanie opisa

w sposób deterministyczny.

Operacje geometryczne

Wykorzystywane s

do pomiarów kartometrycznych, takich jak okre

lenie

odległo

ci, powierzchni i obj

ci. W zapisie wektorowym odległo

ść

jest obliczana na

podstawie współrz

dnych pocz

tku i ko

ca odcinka, natomiast w modelu rastrowym

jako liczba pikseli pomno

ona przez jednostk

rastra, czyli wielko

ść

piksela lub jego

przek

tnej. Powierzchnia i obwód obliczane s

w trakcie tworzenia wieloboków.

Operacje statystyczne

Operacje te odnosz

głównie do atrybutów, a tak

e niektórych cech

geometrycznych obiektów. Analiza statystyczna dostarcza podstawowych informacji o

zmienno

ci, rozkładzie i korelacji warto

ci w próbie; pozwala tak

e wykrywa

warto

obci

ąż

one bł

dem. Jednym z cz

sto stosowanych narz

dzi statystyki jest analiza

sto

ci. Wykres cz

sto

ci (histogram) jest obrazem liczby warto

ci wyst

puj

cych w

zło

onych przedziałach, pomaga on ustali

granice klas, a tak

e oceni

, czy próba ma

rozkład zbli

ony do normalnego, co ma du

e znaczenie w analizie przestrzennego

rozkładu zmiennej. Z rozkładem próby zwi

zana jest normalizacja(standaryzacja)

danych, do których nale

y logarytmowanie, transformacja wska

nikowa i rangowa.

Transformacja wska

nikowa dokonuje zmiany w próbie na zera lub jedynki, zale

nie od

tego, czy s

ksze, czy mniejsze od przyj

tej warto

ci granicznej. Transformacja

rangowa umo

liwia sortowanie warto

ci w próbie w porz

dku rosn

cym lub

malej

cym.

W metodach statystycznych stosowane s

równie

bardziej zło

one metody, jak analiza

korelacji dwóch zmiennych, która pomaga okre

przestrzenn

współzale

ść

dzy próbami.

Wykorzystuj

c opisane powy

ej rodzaje operacji mo

na przyst

do bardziej

zło

onych metod analizy danych przestrzennych, które zostan

przedstawione w dalszej

ęś

ci pracy.

3.2. Klasyfikacja i wyszukiwanie

Funkcje wyszukiwania i klasyfikacji s

najprostsz

grup

funkcji SIP, które

istniej

w ka

dym systemie tego typu. Charakterystyczn

cech

tych funkcji jest fakt, i

modyfikuj

wył

cznie dane atrybutowe. Dane graficzne nie ulegaj

adnym

przekształceniom i s

wykorzystywane jedynie w procesie wizualizacji.

3.2.1. Wskazywanie

Jest to najprostsza funkcja spo

ród wszystkich funkcji analizy danych.

Sprowadza si

do najechania przez u

ytkownika kursorem na dowolny obiekt

znajduj

cy si

na ekranie i wskazanie go np.: przez dwukrotne naci

cie klawisza

myszki. Najcz

ęś

ciej celem wskazywania obiektu jest wy

wietlenie jego danych

atrybutowych. Po najechaniu kursorem na działk

i dwukrotnym naci

ciu klawisza

myszki na ekranie ukazuj

dane atrybutowe np.: nazwa działki, nr działki,

powierzchnia, obj

ść

Rysunek 18. Funkcja wskazywania[23]

Innym celem wskazywania obiektu mo

e by

jego oznaczenie, wówczas w polu

oznaczenia b

dzie warto

ść

1. W ten sposób metod

interakcji mo

na oznaczy

dowolny

podzbiór obiektów, na którym potem mo

emy prowadzi

dalsze analizy.

3.2.2. Selektywne wyszukiwanie

Funkcja ta polega na wybraniu i zaznaczeniu obiektów, których atrybuty

spełniaj

pewien warunek logiczny. Przykładem mo

e by

funkcja, która wyznacza

działki, które maj

powierzchnie wi

ksz

od 200 m

3.2.3. Klasyfikacja

Klasyfikacja charakteryzuje si

podziałem obiektów na klasy. Bardzo cz

sto

stosuje si

to przy tworzeniu warstw i opisywaniu obiektów. Funkcja ta wyst

puje

zarówno w systemach wektorowych jak i rastrowych. Mo

na j

stosowa

do jednej

warstwy; wówczas mamy do czynienia z tzw. reklasyfikacj

(ang. r

eclassification

)

warto

ci komórek. Operacja polega na zmianie warto

ci komórek na nowe warto

według pewnego wzorca. Funkcj

na równie

stosowa

do działania na kilku

warstwach i wówczas jest równoznaczna funkcji nakładania. Przy nakładaniu na siebie

co najmniej dwóch warstw rastrowych warto

ść

komórki rastra nowej warstwy jest

wynikiem klasyfikacji warto

ci odpowiadaj

cych sobie komórek nakładanych na siebie

warstw.

Przykładem klasyfikacji jest podział obiektów na klasy w zale

ci od pewnej

cechy atrybutowej np.: podział działek na cztery klasy ze wzgl

du na „uzbrojenie”

działki.

Rysunek 19. Funkcja klasyfikacji wykonana na podstawie jednej cechy atrybutowej. Obrazuje ilość

klientów firmy X w poszczególnych województwach.[23]

3.3. Pomiary

Charakterystyczn

cech

tych funkcji jest wykonywanie pomiarów

dotycz

cych obiektów geograficznych. Pomiary, które najcz

ęś

ciej mo

na spotka

to:

pomiar odległo

ci, pola powierzchni poligonu, długo

ci linii. Pomiary w systemach

wektorowych mo

na wykonywa

na dwa sposoby. Pierwszy polega na wykonaniu

pomiarów interakcyjnie, np.: wskazuj

c obiekt na ekranie uzyskujemy jego pole

powierzchni. Drugi sposób to pomiary wykonywane automatycznie dla wszystkich lub

pewnego okre

lonego podzbioru obiektów. Sposób ten jest znacznie bardziej istotny,

gdy

umo

liwia ł

czenie pomiarów z innymi funkcjami.

Przy modelu wektorowym równie

spotykamy si

z funkcjami pomiaru. S

głównie pomiary odległo

ci pomi

dzy komórkami rastra lub pomiary powierzchni

podzbioru elementów rastra danej klasy.

Ciekawymi rodzajami pomiarów s

równie

pomiary kształtu. Składaj

one z

wielu funkcji mierz

cych relacje geometryczne elementów danego obiektu, np.:

stosunek obwodu do powierzchni. W procesie analizy sieci dróg u

ywa si

sto

funkcji okre

laj

cych „kr

ść

drogi”. Kr

ść

wyznacza si

jako stosunek długo

drogi do odcinka ł

cego pocz

tek i koniec drogi.

3.4. Funkcje sąsiedztwa

Funkcje te charakteryzuj

tym, i

na bada

za ich pomoc

otoczenie

wokół okre

lonego miejsca. Ka

da z funkcje tego typu powinna mie

okre

lone trzy

podstawowe parametry:

jeden lub kilka punktów centralnych

obszar wokół punktu centralnego

rodzaj operacji wykonywanej na obiektach znajduj

cych si

na tym obszarze

Istnieje wiele odmian funkcji s

siedztwa. Jednak najcz

ęś

ciej wykorzystywan

jest funkcja poszukiwania. Funkcja ta przypisuje pewien wynik, uzyskany w wyniku

charakterystyki otoczenia, do ka

dego celu(punktu centralnego). Celem mog

punkty, linie lub wieloboki, odległo

ść

e by

wyra

ona w jednostkach czasu,

ceny lub innych.

Przykładem wykorzystania takiej funkcji mo

e by

zadanie polegaj

ce na znalezieniu

parków usytuowanych nie dalej ni

300 m od szkół. W tym przykładzie, punktami

centralnymi b

szkoły, otoczeniem, czyli s

siedztwem, koło o promieniu 300 m, w

rodku, którego znajdzie si

szkoła. Operacj

dzie oznaczenie i liczenie parków.

dej szkole b

dzie przypisana liczba odpowiadaj

ca liczbie parków, które znajduj

w jej s

siedztwie.

3.5. Funkcje łączenia

Funkcja ł

czenia polegaj

na analizowaniu i zbieraniu informacji wzdłu

pewnej

drogi. Droga taka jest wyznaczana za pomoc

procedury zawieraj

cej zasad

wyboru.

da z funkcji ł

czenia ma nast

puj

ce cechy:

zdefiniowany jest sposób poł

czenia obiektów

ustalony jest sposób poruszania

ustalona jest wielko

ść

mierzona

Funkcje ł

czenia mo

emy podzieli

na nast

puj

ce grupy: funkcje ci

gło

ci (ang

contiguity

), buforowanie (ang.

proximity

)

funkcje sieciowe (ang.

network

), funkcje

rozprzestrzeniania (ang.

spread

)

i funkcje widoczno

ci terenu (ang.

intervisibility

3.5.1. Funkcje ciągłości

Pozwalaj

budowa

zbiory obiektów poł

czonych ze sob

i spełniaj

cych pewne

warunki odno

nie swoich cech. Przykładem mo

e by

znalezienie obszarów le

nych o

czne powierzchni ponad 100 km

3.5.2. Buforowanie

Funkcje buforowania tworz

bufory (ang.

buffer zone

). Bufory s

to polygony

otaczaj

ce dane obiekty w taki sposób,

e ich granice zachowuj

stał

odległo

ść

elementów otaczanego obiektu. Bufory mo

na tworzy

dookoła obiektów punktowych,

liniowych i poligonów.

Odległo

ść

od elementów obiektu do granicy bufora nosi nazw

rozmiaru bufora

(ang.

buffer setback

Tworzenie buforów jest wa

i przydatn

funkcj

w analizie przestrzennej.

Powoduje ona powstawanie nowej warstwy poligonów, któr

na wykorzysta

dalszej analizie. Typowym przykładem wykorzystania jest wyznaczenie obiektów lub

ich cz

ęś

ci, które znajduj

nie dalej ni

zadana odległo

ść

od wybranego obiektu.

Rysunek 20. Bufor utworzony wzdłuż obiektu liniowego

3.5.3. Funkcje sieciowe

Jest to typ funkcji realizowanych na zbiorach poł

czonych ze sob

obiektów

linowych, czy polilinii. Przykładem takich zbiorów s

ulice miast sie

wodna,

elektryczna, kolejowa.

W systemach SIP spotykamy si

z kilkoma odmianami funkcji sieciowych, s

to:

•

funkcje obci

ąż

enia sieci (ang.

network loading

)

Tego typu funkcja znajduje zastosowanie przy badaniu obci

ąż

enia ruchu

samochodów po ulicach miast. Po wprowadzeniu pewnej ilo

ci samochodów do

sieci b

dzie mo

na stwierdzi

jak efektywnie b

poruszały i przewidzie

w których miejscach mog

pojawi

zatory w ruchu.

•

optymalizacja poruszania si

po sieci (ang.

route optimalization

)

Typowym przykładem wykorzystania tego typu funkcji jest znalezienie

najkrótszej drogi ł

cej dwa punkty, przy czym „najkrótsza droga” mo

oznacza

drog

o najmniejszej długo

ci jak i drog

o najkrótszym czasie

przejazdu.

•

funkcja rozmieszczenia sił i

rodków (ang.

resource allocation

)

Funkcje te wykorzystywane s

do wyznaczania rejonów pracy patroli

policyjnych lub obszarów obsługiwanych przez poszczególne jednostki stra

arnej

3.6. Funkcje nakładania

Funkcje te pełni

bardzo wa

rol

w rastrowych i wektorowych

systemach SIP. Pozwalaj

na budowanie nowych warstw, ł

cych informacje z

warstw nakładanych. Nowe warstwy zawieraj

zarówno zbiór obiektów, jaki i zbiór

atrybutów powstały w wyniku przetworzenia warstw nakładanych. Funkcji tej nie

nale

y myli

z graficznym nakładaniem, które polega na kolejnym wy

wietlaniu

warstw. Operacja ta nie tworzy nowej warstwy, ale przedstawia jednocze

nie obraz z

kilku warstw.

Istnieje pewna ró

nica mi

dzy operacj

nakładania w systemie rastrowym i

wektorowym.

W modelu rastrowym jest ona bardzo prosta z technicznego punkt widzenia.

Nało

eniu podlegaj

kolejne komórki warstwy rastrowej, ka

na odpowiadaj

jej

komórk

w kolejnej warstwie. Nakładanie mo

na podzieli

na arytmetyczne, gdzie

nast

puje wykonanie operacji arytmetycznej na kolejnych odpowiadaj

cych sobie

komórkach dwóch tablic rastrowych. Wynikiem tej operacji jest utworzenie trzeciej

tablicy. Kolejny sposób nakładania to nakładanie logiczne, gdzie wyst

puje operacja

logiczna, której wynikiem jest równie

trzecia tablica. Nakładanie logiczne jest

równowa

ne z funkcj

klasyfikacji.

Proces nakładanie w przypadku modelu wektorowym jest znacznie bardzie

zło

ony, ze wzgl

du na ró

ne kształty nakładanych na siebie obiektów.

Nowa warstwa mo

e zosta

utworzona przez modyfikacj

starej warstwy, która mo

składa

z obiektów punktowych, liniowych lub polygonów. Modyfikacja taka mo

polega

na wyci

ciu, rozdzieleniu lub aktualizacji warstwy. Podstawow

grup

funkcji

nakładania s

funkcje wykonuj

ce operacje nakładania dwóch ró

nych warstw. Mo

e to

operacja nakładania warstwy punktów na warstw

poligonów. Rezultatem takiej

operacji jest nowa warstwa, która zawiera tylko te punkty, które weszły w skład grupy

oznaczonych poligonów. Mo

na równie

nało

warstw

linii na warstw

polygonów.

Przykładem takiej funkcji jest obliczenie długo

ci rzek w granicach danej jednostki

administracyjnej.

3.7. Autokowariancja geostatystyczna (przestrzenna)

W 1963 roku Matheron zaproponował metod

ilo

ciowego opisu zró

nicowania,

zwan

analiz

zmiennych regionalizowanych (ang.

regionalized variables

), której

podstaw

jest semiwariogram. Semiwariogram jest to funkcja obrazuj

autokowariancj

przestrzenn

, czyli podobie

stwo punktów pomiarowych w funkcji

odległo

ci. W metodzie tej zakładamy,

e ró

nice pomi

dzy punktami pomiarowymi

wzrastaj

w miar

oddalenia, a wszelkie podobie

stwo zanika po przekroczeniu

odległo

ci zwanej promieniem oddziaływania.

Pomiary wykonane t

metod

mog

zosta

zakłócone przez istnienie ogólnej tendencji

w rozkładzie próby, np.: dane o rozprzestrzenieniu si

zanieczyszcze

wody

podziemnej mog

wykazywa

dominuj

ce trendy wynikaj

ce z kierunku przepływu

wody w warstwie wodono

nej. W takie sytuacji nale

y najpierw dokona

analiz

trendu

i z rozkładu warto

ci wyeliminowa

składow

systematyczn

[8].

Metod

analizy autokowariancji przestrzennej mo

na u

ywa

do opisu zró

nicowania

wła

ciwo

ci gruntów, gleb, warstw wodono

nych i innych pól.[13]

3.8. Konwersja formatów danych

W celu przej

cia z modelu rastrowego na wektorowy lub odwrotnie nale

zastosowa

specjalne funkcje konwersji.

Konwersja danych rastrowych na wektorowe nazywana jest rasteryzacj

(ang.

rasterization

). Proces rasteryzacji składa si

z kilku etapów. Pierwszy etap polega na

wprowadzaniu danych opisuj

cych obraz wektorowy do komputera. W drugim etapie

tworzy si

tablice rastrow

, w której b

zapisywane wyniki rasteryzacji.

Najwa

niejsz

spraw

w czasie tego procesu jest okre

lenie wielko

ci elementu rastra.

Tablic

tak

na umiejscowi

w pami

ci komputera lub, je

eli jest zbyt du

zapisa

tylko poło

enie elementów rastra, które zawieraj

elementy obrazu

wektorowego. Rasteryzacja jest równoznaczna z rozwi

zaniem procesem rysowania

odcinka na ekranie. Znaj

c punkt pocz

tku i ko

ca odcinka jeste

my w stanie okre

które elementy rastra powinny by

wypełnione. Ka

dy z obiektów liniowych i

powierzchniowych zbudowany jest z odcinków, co sprawia, i

łatwo mo

na je

przenosi

do postaci rastrowej.

Praktycznym przykładem zastosowania tego rodzaju konwersji mo

e by

operacja nakładania dwóch warstw wektorowych. W przypadku bardzo du

zło

ono

ci warstw, mo

e si

okaza

, i

bardziej opłacalne b

dzie wykonanie rasteryzcji

obu warstw, a nast

pnie nało

enie ich jako warstw rastrowych.

Rysunek 21. Rasteryzacja - zmiana linii na raster

Konwersja formatu rastrowego na wektorowy nosi nazw

wektoryzacji i jest to

znacznie bardziej zło

ony proces od poprzedniego. Jednak ze wzgl

du na łatwo

ść

skalowania takich map coraz bardziej ro

nie potrzeba wykonywania tego typu operacji.

Podobnie jak proces rasteryzacji, wektoryzacja składa si

z kilku etapów. W pierwszym

etapie nast

puje zmniejszenie grubo

ci linii obrazu rastrowego, nast

pnie dochodzi do

wyodr

bnienie linii z obrazu. Odbywa si

to przez wyznaczenie punktów, przez które

przebiega

linie rysunku. Ostatni etap polega na wyodr

bnieniu w

złów, czyli

punktów, w których linie si

, ko

lub zaczynaj

Rozdział 4. Przegląd najbardziej
popularnych systemów SIP/GIS.

W rozdziale tym zaprezentuje najpopularniejsze programy typu SIP/GIS, jakie

na spotka

na polskim rynku. Pełne zestawienie programów znajduje si

zał

czniku B. Wszystkie programy pracuj

w wektorowym oraz rastrowym modelu

danych.

4.1. PC Arc/Info

Jest to oprogramowanie firmy ESRI, która stanowi czołówk

firm zajmuj

cych

tematyk

systemów informacji przestrzennej. Swego czasu było to najpopularniejsze

oprogramowanie na

wiecie.

PC ArcInfo

jest zbiorem sze

ciu zintegrowanych modułów

oprogramowania, które obejmuj

podstawowe funkcje SIP oraz narz

dzia do

projektowania map, wprowadzania i edycji danych, konwersji danych oraz analiz

przestrzennych.

ywaj

ArcInfo

emy :

automatycznie pozyskiwa

i zarz

dza

danymi geograficznymi i opisowymi

analizowa

dane kartograficzne

dokonywa

jednoczesnej analizy danych przestrzennych i opisowych

wykonywa

analizy sieciowe

Produkt firmy ESRI składa si

z sze

ciu zintegrowanych modułów:

PC STARTER KIT

- podstawowy moduł obejmuj

cy narz

dzia digitalizacji i

tworzenia map, tworzenia struktury topologicznej danych, tworzenia tabel

danych opisowych, plotowania map, tworzenia aplikacji i interfejsów

ytkownika oraz komunikacji z serwerem sieciowym

PC ARCPLOT

- odpowiada za wła

ciw

jako

ść

graficzn

zarówno obrazów

wietlanych

ekranie

monitora,

jak

równie

produktów

kartograficznych, a tak

e umo

liwia działanie funkcji analiz przestrzennych.

PC ARCEDIT

- umo

liwia edycj

obiektów oraz jednoczesn

przetwarzanie

i edycj

warstw graficznych i danych opisowych

PC ARCEDIT - umo

liwia edycj

obiektów oraz jednoczesn

przetwarzanie

i edycj

warstw graficznych i danych opisowych

PC DATA CONVERSION

- obejmuje narz

dzia słu

żą

ce transferowi danych

pomi

dzy warstwami ArcInfo i innymi formatami danych geograficznych.

PC OVERLAY

- udost

pnia zaawansowane funkcje analiz przestrzennych

obejmuj

ce m.in.: nakładanie poligonów, buforowanie i wiele innych

PC NETWORK

- udost

pnia zaawansowane funkcje analiz sieciowych i

geokodowanie(Rysunek 22).

Rysunek 22. Moduł PC Network systemu ArcInfo [26]

ArcInfo

posiada wewn

trzny j

zyk polece

SML(ang.

Simple Macro Language

)

umo

liwiaj

cy tworzenie aplikacji u

ytkownika.

Ogromn

zalet

tego oprogramowania jest, mo

liwo

ść

instalacja na kilkunastu typach

komputerów, od „mainfram” po komputery osobiste, oraz kompleksowo

ść

gromadzenia

i przetwarzania danych wektorowych i rastrowych w powi

zaniu z relacyjnymi bazami

danych.

4.2. MapInfo

Jest to sztandarowy produkt firmy MapInfo dost

pny w wersji

Desktop

oraz

Professional

. Jest to rozbudowane

rodowisko do zarz

dzania danymi przestrzennymi,

jednak charakteryzuje si

bardzo łatw

obsług

Sił

analityczn

MapInfo

jest bogactwo map tematycznych. To dzi

ki nim mo

liwa jest

łatwa analiza danych przestrzennych. Ich wyniki w postaci barwnych map s

sugestywnymi narz

dziami wspierania decyzji(Rysunek 23).

Rysunek 23. Klasyfikacja mapy w systemie MapInfo Professional [23]

Program współpracuje ze wszystkimi popularnymi formatami baz danych.

Bezpo

rednio czyta pliki utworzone w MS Access, MS Excel, Lotus 1-2-3, pliki

tekstowe. Aplikacja oferuje równie

szeroki dost

p do plików rastrowych. Mo

liwy jest

tak

e import map wektorowych, danych oraz siatek rastrowych utworzonych w innych

systemach.

MapInfo

posiada wewn

trzny j

zyk MapBasic, który umo

liwia poszerzenie

funkcjonalno

ci oraz integracj

z innymi aplikacjami. Na rynku jest wiele aplikacji

wspomagaj

cych pakiet MapInfo. Na uwag

zasługuj

Vertical Mapper – program

obsługuj

cy dane trójwymiarowe lub RouteView – aplikacja do analiz sieciowych.

4.3. MGE (Modular GIS Enviroment)

Jest to modularne

rodowisko GIS pracuj

ce zarówno na wektorowym, jak I

rastrowym modelu danych.

MGE

firmy Intergraph jest najwi

kszym konkurentem

ArcInfro

. Jego najwi

ksz

zalet

jest dobrej jako

ci grafika oraz łatwo

ść

obsługi.

Moduły zawarte w systemie dotycz

szerokiego zakresu zagadnie

, takich jak: analiza

zdj

ęć

satelitarnych i lotniczych, wspomaganie prac geodezyjnych, kartografia,

modelowanie terenu i wspomaganie prac geologicznych.

Wszystkie moduły systemu s

zintegrowane i za ich pomoc

na tworzy

narz

dzia

przeznaczone do konkretnych zada

. Program pracuje zarówno w

rodowisku Unix jaki

i Windows NT. Podstawowym modułem jest

MGE Basic Nucleus

, który słu

y do

tworzenia projektu i wywołania programów zawartych w innych modułach. Kolejne

moduły to:

MGE Analyst

– zawiera zestaw funkcji do pracy na danych wektorowych,

przy wykorzystaniu ich topologii(Rysunek 24)

MGE GRID Analyst –

zawiera funkcje analizy modelu rastrowego

MGE Terrain Modeler

– posiada zestaw funkcji pracuj

cy w modelu

TIN(nieregularnej siatki trójk

tów)

MGE Administrator

– moduł zarz

dzania baz

danych w projekcie

MGE Base Mapper

– posiada narz

dzia do zbierania i manipulacji danymi

SIP w

rodowisku MGE

Rysunek 24 MGE Analyst [25]

Wykorzystuj

c zewn

trzn

baz

danych(relacyjn

) MGE umo

liwia wybór

dowolnej bazy danych(SQL Server, Oracle, Access, Informix, DB2). Komunikacja

pomi

dzy aplikacjami odbywa si

przy u

yciu RIS(ang.

Relational Interface System)

lub ODBC(ang.

Open Data Base Connection

)

4.4. Microstation GeoGraphics

Jest to oprogramowanie firmy Bentley, które stanowi SIP-ow

wersje CAD-

owsiego programu

Microstation.

Moduł graficzny stanowi uznany program

crostation,

który

przeznaczony jest głównie do komputerowego wspomagania

projektowania.

GeoGraphics posiada wiele rozszerze

znacznie ułatwiaj

cych korzystanie z baz

danych. W

ród nich s

narz

dzia do wyszukiwania i edycji własno

graficznych obiektów oraz danych opisowych – przez ODBC(Access, SQL

Server, Oracle, Informix).

Rysunek 25. Przykład użycia Microstation Geographics [27]

Razem z pakietem dostarczane s

procedury j

zyka MCL. Daje to dost

p do

wewn

trznych funkcji GeoGraphics i umo

liwia budowanie zupełnie nowych

aplikacji opartych na Microstation. Mo

liwe jest te

tworzenie makr w module

Microstation BASIC.

Niestety program nie posiada mo

liwo

ci przeprowadzania analiz w rodzaju

map tematycznych. Do tych celów słu

y osobna przegl

darka GIS –

Microstation GeoOutlook. Posiada ona wygodne funkcje tworzenia zapyta

SQL, klasyfikacji danych i prezentacji w formie map tematycznych.

4.5. Mapa - 500

Jest to zbiór narz

dzie zwi

zanych z systemem AutoCAD słu

żą

cym do

tworzenia geodezyjnej mapy numerycznej. Podstaw

systemu jest Prototyp Mapa – 500,

który jest rysunkiem AutoCad-u zawieraj

cym definicje wszystkich elementów mapy,

które mog

pojawia

na mapie. Aplikacja składa si

z dwóch modułów:

GEO_POLA

– umo

liwia wprowadzanie współrz

dnych punktów, ich

poł

cze

oraz wst

weryfikacj

Rozdział 5. Założenia systemu EGB2000-SIP

System EGB2000–SIP stanowi moduł systemu Ewidencji Gruntów, Budynków i

Lokali EGB2000. W dalszej cz

ęś

ci tego rozdziału przedstawi

zarys systemu EGB2000

oraz zało

enia systemu realizuj

cego analizy przestrzenne EGB2000-SIP.

5.1. Opis systemu EGB2000

Zgodnie z nowym rozporz

dzeniem Ministra Rozwoju Regionalnego i

Budownictwa z dnia 29.03.2001r. w sprawie ewidencji gruntów i budynków zaistniała

potrzeba prowadzenia ewidencji gruntów i lokali. W tym celu powstał system

EGB2000, który wspomaga operatora w przyporz

dkowaniu budynków i lokali do ich

odpowiednich jednostek rejestrowych oraz zapewnia wgl

d do powi

zanych za sob

gruntów, budynków i lokali.

System EGB2000 funkcjonuje w

rodowisku Windows jako aplikacja klient-serwer

oraz jako system internetowy. Mo

e współpracowa

zarówno z baz

danych SQL

Server 2000 jak i Oracle 9i. Wersja internetowa systemu działa w technologii ASP(ang.

Active Server Pages

) na serwerze internetowym IIS, który wchodzi w skład systemu

Windows NT/2000/XP.

Wersja aplikacyjna(klient-serwer) posiada nast

puj

ce własno

ci:

uwzgl

dnia najnowsze przepisy prawne dotycz

ce ewidencji gruntów,

budynków i lokali

pozwala na ewidencj

i udost

pnianie informacji o :

gruntach, budynkach i lokalach

prawach podmiotów i władaj

cych do nieruchomo

warto

ci działek, budynków i lokali

umo

liwia generowanie du

ej liczby raportów i zestawie

zapewnia wysoki stopie

bezpiecze

stwa, zarówno przed nieuprawnionym

dost

pem jak i utrat

danych

umo

liwia zadawanie zaawansowanych zapyta

, przegl

danie i drukowanie

uzyskanych danych

umo

liwia sporz

dzenie wypisu z rejestru gruntów, budynków i lokali

Internetowa wersja systemu została zrealizowana w ramach pracy magisterskiej przy

Zakładzie Systemów Informacyjnych Politechniki Wrocławskiej [16]. System pozwala

uprawnionym jednostkom organizacyjnym i osobom na zdalnym dost

p do danych

ewidencji gruntów w sieci intranet w ramach wybranego urz

du, jak i z dowolnego

miejsca na

wiecie poprzez sie

Internet. Jest to bardzo wygodne rozwi

zanie gdy

nie

wymaga, aby na ka

dym stanowisku była zainstalowana aplikacja, wystarczy jedynie

przegl

darka internetowa. Skraca to równie

czas instalacji systemu oraz obni

a koszty

zwi

zane z przeszkoleniem pracowników. U

ytkownik dostaje dost

p do wybranych

elementów systemu, nie musi si

uczy

zło

onej cz

ęś

ci klient-serwer.

Rysunek 27. Główne okno EGB2000 Internet

System umo

liwia dokonywanie nast

puj

cych operacji:

generowanie raportów

umo

liwia rzeczoznawcom maj

tkowym zdalne wprowadzanie wycen

nieruchomo

rejestrowanie oraz logowanie u

ytkownika do systemu. Ka

dy u

ytkownik

jest nadzorowany tzn. zapisywane s

informacje o czynno

ciach, które

wykonywał

jednostki i osoby upowa

nione mog

uzyska

nast

puj

ce zestawienia i

raporty:

stan wyszukanych jednostek rejestrowych

wykaz wła

cicieli i władaj

cych wyszukanych gruntów

zestawienie danych dotycz

cych obrotu wyszukanymi

nieruchomo

ciami

Ponadto wersja klient-serwer umo

liwia zobrazowanie danych graficznych w aplikacji

Microstation GeoGraphics firmy Bentley. Microstation udost

pnia du

żą

liczba opcji

zwi

zanych z zarz

dzaniem danymi przestrzennymi a tak

e pozwala za edycj

danych

przestrzennych i ich zapis w bazie danych. Rozwi

zanie to posiada jednak pewn

wad

cen

Wersja internetowa EGB 2000 pozwala generowa

żą

liczb

raportów, jednak nie ma

liwo

ci generowania mapy i prowadzenia analiz. System EGB2000–SIP stanowi

rozszerzenie wersji Internetowej systemu EGB2000 o mo

liwo

ść

zarz

dzania map

numeryczn

. Dodatkow

zalet

systemu jest fakt, i

po niewielkiej modyfikacji sposobu

pobierania danych mo

e zosta

zaimplementowany w wersji klient-serwer systemu. Jest

to mo

liwe dzi

ki temu, i

zbudowany jest w postaci kontrolki ActiveX.

5.2. Cel systemu

Wyobra

my sobie sytuacj

. Pan X posiada pewn

sum

pieni

dzy, za któr

chciałby naby

działk

, na której mógłby wybudowa

dom. Niestety ka

dy z członków

rodziny pana X ma inne upodobania. Pan X chciałby działk

, której powierzchnia

przekracza 200 m kw., natomiast jego

ona chciałaby mieszka

z dala od ruchu

ulicznego. Aby rozwi

problem, który tkwi w tym gdzie powinna znajdowa

owa

działka, nale

y u

systemu SIP, który pozwoli na dokonanie stosownych analiz. Ich

wynikiem b

dzie informacja, dzi

ki której mo

liwe b

dzie podj

cie odpowiedniej

decyzji. Tego typu systemem jest EGB2000–SIP. Na wej

ciu aplikacja dostaje zbiór

obiektów, którym mo

e by

zawarto

ść

całego arkusza mapy

obiekty zawarte w prostok

cie o zadanych wymiarach

pojedynczy obiekt wraz z obiektami granicznymi

zadana lista obiektów, wraz z obiektami granicznymi

wybrane obiekty na tle arkusza

Po czym mo

liwe jest zarz

dzanie danymi zobrazowanymi w postaci mapy i

dokonywanie analiz przestrzennych (szczegółowy wykaz funkcji analitycznych znajdzie

w dalszej cz

ęś

ci pracy). Ponadto system posiada szereg mechanizmów, które

ułatwiaj

prac

, jak: powi

kszanie i pomniejszanie obiektów, obroty wokół własnej osi

oraz narz

dzia dodatkowe jak „nawigator”, który ułatwia nawigowanie po mapie przy

ej liczbie obiektów.

EGB2000–SIP stanowi alternatywne rozwi

zanie dla aplikacji typu Microstation

GeoGraphics firmy Bentley, czy tez Geomedia firmy Intergraph, których cena wynosi

kilka tysi

cy dolarów. (Szczegółowy wykaz programów wraz z cenami mo

na znale

źć

w zał

czniku B). Posiada przy tym podobn

funkcjonalno

ść

oraz zdolno

ci analityczne.

5.3. Przyjęte założenia

Od strony technicznej zostały przyj

te pewne zało

enia. System reprezentuje

wektorowy model danych, gdzie ka

dy obiekt posiada pewn

okre

lon

lokalizacj

jest rozró

nialny. Informacje wy

wietlane na mapie podzielono na poszczególne

warstwy tematyczne, co zapewnia łatwiejsz

obsług

systemu, a jednocze

nie pozwala

na dogł

bne analizowane danych. Mo

na wyró

warstw

: działek, numerów działek,

budynków oraz etykiet. Informacje te tworz

pełn

i warto

ciow

pod wzgl

dem

merytorycznym map

. W pracy skupiłem si

na warstwie działek, na które prowadzone

wszystkie analizy. Pozostałe elementy tworz

tło, jednak s

niezb

dne dla ka

dej

mapy ewidencyjnej.

Mapa wy

wietlana jest w taki sposób, aby w cało

ci zmie

na ekranie

monitora w rozdzielczo

ci 1024x768. Dzi

ki temu tu

po wy

wietleniu, widzimy j

cało

ci. Sytuacja ta powoduje, i

skala mapy nie jest zgodna z rzeczywisto

Operacja powi

kszania i pomniejszania wykonywana jest procentowo (+-5%).

Utrzymanie dokładnej skali jest niezwykle trudne ze wzgl

du na ró

ne parametry

monitorów, rozdzielczo

ść

ytkownika. Ukazywanie mapy w wy

ej opisany sposób

wydaje si

słuszne. W przypadku du

ej liczby obiektów mapa jest pomniejszana,

natomiast w sytuacji odwrotnej jest powi

kszana. U

ytkownik od pocz

tku widzi map

w cało

ci, a przy u

yciu dost

pnych narz

dzi mo

e dokonywa

na niej dowolne

operacje

EGB2000–SIP został zaprojektowany do pracy w sieci Intranet, w obr

bie

danego urz

du. W takim

rodowisku mo

liwo

ść

wydostania si

danych poza urz

d, w

którym pracuje system jest znikoma. W przypadku działania przez sie

Internet nale

zastanowi

, czy bezpiecze

stwem jest wystarczaj

ce. Zastosowano rozwi

zania,

które pozwalaj

na zwi

kszenie ich, jak np.: minimalizacji liczby poł

cze

z baz

danych(szerzej w dalszej cz

ęś

ci pracy). Temat bezpiecze

stwa znakomicie nadaje si

dalszego rozwoju pracy.

Rozdział 6. Implementacja modułu
internetowego EGB2000–SIP

6.1. Platforma systemowa

System zaprojektowany został do pracy z komputerami klasy PC, które

wyposa

one s

system operacyjny z rodziny Microsoft Windows.

Pracuje w sieci Internet, co sprawia, i

dy u

ytkownik musi posiada

przegl

dark

internetow

(najlepiej Microsoft Internet Explorer), by móc poł

czy

z serwerem

oferuj

cym usługi rysowania i analizowania danych przestrzennych.

Na serwerze znajduje si

serwer bazy danych w wersji MS SQL Server 7.0 oraz

Oracle9i.

6.2. Użyte technologie i narzędzia programistyczne

W punkcie tym przedstawi

kluczowe technologie, które zostały u

yte przy

realizacji systemu.

6.2.1. Technologia ASP (ang. Active Server Pages)

System działa w oparciu o technologie ASP, która wykorzystywana jest do

wywołania odpowiedniego zapytania w graficznej bazie wiedzy oraz słu

y do

inicjalizacji obiektu ActiveX.

ASP (ang.

Active Server Pages

)

jest technologi

firmy Microsoft i wchodzi w

skład platformy „Active”. Strony ASP stanowi

element j

zyka HTML, tekstu i komend

zyka skryptowego (VBScript, JScript). Wykonywane s

w cało

ci na serwerze

WWW, wi

c gdy u

ytkownik klika w przegl

darce na link do strony z rozszerzeniem

*.asp, serwer przekształca kod skryptu (uwzgl

dniaj

c ewentualne przekazane

parametry) i wysyła do przegl

darki gotow

stron

zawieraj

tylko "czysty"

format HTML. Dzi

ki takiemu działaniu cały ci

ęż

ar przetwarzania pozostaje na

serwerze, gdzie dodatkowo przy wykorzystaniu mechanizmów ActiveX, skrypty ASP

mog

pobiera

dane z baz danych oraz wykonywa

inne zadania wymagaj

ce du

mocy lub centralnego przetwarzania.

Skrypty ASP obsługiwane s

przez serwer IIS. Du

żą

zalet

tej technologii jest

liwo

ść

wywoływania w prosty sposób obiektów ActiveX oraz DLL.

6.2.2. Bazy danych

Dost

pne s

dwie bazy danych SQL Server oraz Oracle. W zale

ci od

potrzeb mo

liwe jest uruchomienie aplikacji na jednym z dwóch wymienionych

systemów bazodanowych. Dlaczego SQL Server i Oracle?

Obecnie s

to jedne z najlepszych i najcz

ęś

ciej stosowanych rozwi

. Od lat

trwa walka o prymat w dziedzinie baz danych mi

dzy firm

Microsft i Oracle.

MS SQL Server 2000 jest przeznaczony do pracy w systemie Windows i mo

e by

wykorzystany we wszystkich

rodowiskach sprz

towych, na których funkcjonuje

system operacyjny. Serwer ten oferuje wsparcie dla obiektowej technologii

internetowych baz danych i ich opisu w j

zyku XML oraz przetwarzania transakcyjnego

T-SQL (Transact SQL) przeznaczonego dla technologii XML. System nadaje si

tworzenia dowolnie du

ych systemów hurtowni danych, systemów OLAP(ang.

On Line

Analyrtical Processing

) oraz rozwi

zaliczanych do Business Inteligence. Obejmuje

to systemy zarz

dzania firmami oraz kontaktami z klientami CRM.

Baza danych Oracle 9i ustanowiła nowy standard w technologii przetwarzania

danych, jakim jest model relacyjno – obiektowy. Nowa metoda definiowania struktur

danych umo

liwia projektantom aplikacji odwzorowanie obiektów

wiata

rzeczywistego, takich jak zamówienia czy stany magazynowe, bezpo

rednio na obiekty

bazy Oracle9i. Taka technika skraca czas produkcji nowych aplikacji i ułatwia

utrzymanie gotowych systemów.

Dzi

ki zastosowaniu bazy Oracle przedsi

biorstwa w pełni wykorzystuj

inwestycje w

rozwój, wdro

enie i utrzymanie systemów informacyjnych przedsi

biorstwa. Oracle9i

zapewnia zintegrowane, bezpieczne i niezawodne

rodowisko tworzenia zarówno

scentralizowanych, jak i rozproszonych, otwartych systemów informacyjnych.

Skalowalna i wysoce niezawodna architektura Oracle9i zapewnia najwy

wydajno

ść

pracy w krytycznych systemach przetwarzania transakcji. Oracle9i optymalnie korzysta

z dost

pnych zasobów systemowych, zarówno na prostych maszynach

jednoprocesorowych, jak równie

na maszynach przetwarzania równoległego SMP i

MPP.

6.2.3. Dostęp do bazy danych

Dost

p do bazy danych realizowany jest za pomoc

OLE DB. Jest to interfejs

pomi

dzy dostawc

danych, a aplikacjami klienta.

Kluczow

dla działania OLE DB ide

jest wydzielenie konsumenta i dostawcy (ang.

consumer

provider

Konsument to nic innego, jak zwykły klient, natomiast dostawca

odpowiedzialny jest za sformatowanie danych do postaci tablicy i przekazanie ich do

klienta.

Dostawca jest zbiorem komponentów COM, zawieraj

cych zestaw interfejsów.

Poniewa

to interfejsy standardowe, ka

dy klient OLE DB mo

e czerpa

dane za

rednictwem dowolnego providera. Skoro za

dostawcy s

obiektami COM, mo

przy tym korzysta

z dowolnych j

zyków (C++, Basic, Java).

Dostawca danych mo

e je dostarcza

w dowolnej postaci – od relacyjnych baz danych,

poprzez arkusze kalkulacyjne do zwykłych plików.

6.2.4. Biblioteka graficzna

Moduł rysuj

cy oraz analizuj

cy dane pochodz

ce z bazy danych został oparta

na dynamicznej bibliotece DLL o nazwie VeCAD ver. 5.2. Mo

na powiedzie

, i

jest

ona sercem całego systemu Biblioteka ta mo

e by

ywana z aplikacjami napisanymi

w takich j

zykach jak: Visual Basic, Delphi, C++ oraz Visual C++. Oferuje bardzo

szerok

gam

funkcji umo

liwiaj

cych prac

na obiektach graficznych, np.: rysowanie

linii, poligonu, powi

kszanie, pomniejszanie, które s

niezb

dne przy realizacji systemu

wektorowego. Jej dodatkowym atutem jest niska cena.

6.2.5. Technologia ActiveX i COM

Projekt został wykonany jako system typu WEB-GIS, czyli dost

pny jest z

poziomu przegl

darki internetowej. Aby tego typu operacja była mo

liwa konieczne

było utworzenie kontrolki ActiveX. Stanowi ona serce całego systemu, pozwala na

wietla

dane oraz zawierała mechanizmy dokonuj

ce analiz przestrzennych. Czym

jest technologia ActiveX? Jest to pełnowarto

ciowy program wczytywany z Internetu i

uruchamiany na komputerze u

ytkownika. Podstaw

tej technologii jest COM (ang.

Component Object Model

Sedno modelu COM polega na umo

liwieniu aplikacjom nawi

zania ł

czno

ci z innymi

aplikacjami COM i wzajemnym wykorzystywaniu przez nie swoich mo

liwo

ci bez

wzgl

du na j

zyk, w jakim je napisano. Wykorzystuj

c technologi

COM mo

tworzy

programy typu plug-and-play. Główny moduł programu obsługuje wszystkie

podstawowe funkcje, natomiast elementy dodatkowe wczytywane s

yczenie

ytkownika. Rozwi

zanie to jest ju

stosowane w Wordzie czy Excelu - przykładem

e by

edytor tabel. Taki sposób tworzenia aplikacji pozwala znacznie zwi

kszy

elastyczno

ść

i u

yteczno

ść

produktów, zmniejszy

koszty wytworzenia oraz skróci

czas kodowania.

Technologie COM mo

na okre

jako klej, przy u

yciu, którego budowany jest

Windows i jego aplikacje. Pozwala zł

czy

obiekty pochodz

ce od ró

nych

producentów i wykorzysta

je we własnych aplikacjach.

Sukces tej technologii w rozwi

zaniach lokalnych sprawił, i

zacz

to zastanawia

wykorzystaniem tego rozwi

zania w sieci i tym samym zapewnienie tych samych usług.

W ten sposób narodziła si

technologia DCOM, która jest rozproszon

wersj

technologii COM, pracuj

ca w

rodowisku sieciowym. W ten sposób klient mo

wywoływa

metody komponentu bez zwracania uwagi na to, gdzie dany komponent si

znajduje. W modelu DCOM klient ł

czy si

z zast

pczym komponentem. Nast

pnie

żą

danie wywołania danej metody zostaje przekazane do prawdziwego obiektu i od

niego wraca wynik działania.

liwo

ci kontrolek ActiveX z punktu widzenia programisty s

bardzo du

mog

robi

wszystko to, co zwykła biblioteka dynamiczna DLL, oprócz

udost

pniania obiektów publicznych innych ni

sama kontrolka oraz nie

wspieraj

wielow

tkowo

ci; kontrolka ActiveX jest jednow

tkowa

maj

własny interfejs u

ytkownika wy

wietlany w ramach okna w którym

została osadzona kontrolka. Mo

liwa jest interakcja kontrolki z aplikacj

, w

której została osadzona

posiadaj

wsparcie dla standartowych wła

ciwo

ci przegl

darek (ang.

Property browser

)

Podsumowuj

c, kontrolki ActiveX składaj

z: komponentów zawieraj

cych kod,

interfejsu u

ytkownika oraz wła

ciwo

ci umo

liwiaj

cych osadzanie.

Jako narz

dzia programistycznego u

yłem Microsoft Visual Basic 6.0, z pakietu Visual

Studio, który znakomicie nadaje si

do tworzenia obiektów osadzanych.

6.3. Zastosowane rozwiązania

W punkcie tym zaprezentuj

rozwi

zania, jakie przyj

to w realizowanym

systemie.

6.3.1. Sposób działania EGB2000-SIP

System EGB2000-SIP posiada budow

modularn

i składa si

bazy danych

modułu przetwarzaj

modułu generuj

kontrolki ActiveX (główna cz

ęść

systemu)

Rysunek 28. Schemat działania systemu EGB2000-SIP

Aplikacja internetowa EGB2000 wysyła

żą

danie wy

wietlenia danych

graficznych do modułu przetwarzaj

cego (Rysunek 28) w warstwie biznesowej. W

kolejnym kroku moduł przetwarzaj

cy, zbudowany w technologii ASP wykonuje

odpowiednie zapytanie do bazy danych. Wynikiem jest zbiór rekordów posiadaj

informacje o budowie poszczególnych obiektów oraz ich umiejscowieniu na mapie.

Nast

pnie dane te zostaj

poddany “obróbce” w module generuj

cym (bibliotece

dynamicznej DLL). Z uzyskanych danych generowany jest plik w formacie ASP, gdzie

zawarte s

wszystkie niezb

dne informacje do utworzenia mapy.

W ostatnim etapie, kontrolka ActiveX pobiera dane z pliku wynikowego i na ich

podstawie dochodzi do wygenerowania mapy.

Taki sposób pobierania danych zapewnia du

y stopie

bezpiecze

stwa, gdy

dane przesyłane s

do klienta razem z kontrolka. Komunikacja z baz

danych jest

ograniczona i wyst

puje tylko po stronie serwera. S

jednak przypadki, gdy dochodzi

do poł

czenia z baz

danych z wn

trza kontrolki ActiveX. Wyst

puje to przy

ganiu

szczegółowych informacji o obiektach i analizach na nich. Zastosowanie takiego

rozwi

zanie było konieczne, ze wzgl

du na to, i

przesyłanie tak du

ej liczby informacji

w trakcie generowania kontrolki bardzo mocno spowalniało ładowanie komponentu.

Ponadto na powy

szym rysunku wida

, i

system posiada architektur

trójwarstwow

. Mo

na wyró

nast

puj

ce warstwy: danych, biznesow

, prezentacji.

W pierwszej warstwie dane na temat wszystkich obiektów. W warstwie biznesowej

pobrane dane zostaj

przetworzone na format rozpoznawalny przez kontrolk

ActiveX.

Warstwa prezentacji prezentuje wynik działa z dwóch wcze

niejszych warstw w postaci

mapy numerycznej. Na której prowadzone s

wewn

trzne analizy.

6.3.2. Baza danych

Baza danych systemu EGB2000 została podzielona na dwie cz

ęś

ci: cz

ęść

graficzn

oraz cz

ęść

opisow

. Pierwsza z nich zawiera informacje o budowie obiektów

tworz

cych map

, natomiast cz

ęść

opisowa przechowuje informacje opisuj

ce grunty,

budynki oraz lokale. Jak ju

wcze

niej wspomniano dost

pne s

dwa systemy

bazodanowe: SQL Server oraz Oracle. Struktura bazy danych w obu przypadkach jest

identyczna, zmienia si

jedynie metoda poł

czenia z baz

danych. Jest to mo

liwe

dzi

ki temu, i

wszystkie zapytania zastały napisane w taki sposób, by obsłu

oba

systemu (zapytania zgodne z ANSI SQL).

Poni

ej przedstawi

tabele, które dodałem do systemu oraz tabele, które były dla mnie

kluczowe przy tworzeniu cz

ęś

ci SIP’owej systemu.

Wykaz najwa

niejszy tabel z punktu widzenia analiz przestrzennych:

•

G_DzialkiNaglowki(

IdDzialki, IdGminy, IdObrebu, Arkusz, NazwaUlicy,

NrDomu, NrDzialki, Xnrdz, Ynrdz, NazwaWlasnaDzialki, Xnazdz, Ynazdz,

Knazdz,

NrAdresowyDzialki)

Tabela zawiera identyfikatory wszystkich działek, jakie znajduj

systemie. Dodatkowo dla ka

dej działki okre

lone s

takie informacje jak

arkusz, gmina oraz obr

b. Pola

NrDzialki, Arkusz, Gmina, Obreb

stanowi

klucz, który ł

czy baz

danych graficznych z baz

danych opisowych systemu

EGB2000.

•

G_DzialkiGraniczniki(

IdDzialki, IdGranicznika, Kolejnosc

)

Tabela okre

laj

ca zale

ci pomi

dzy identyfikatorem działki a jej

granicznikam oraz kolejno

ść

graniczników. Pole

Kolejnosc

okre

la kolejno

ść

graniczników w działce i niezb

dne w procesie tworzenia obiektów.

•

G_Graniczniki(

IdGranicznika, Xgranicz, Xgranicz, Ygranicz, NrGranicznika,

CzyStabilizowany, CzyGranicaPanstwa, Status, DataWpisuG, OperatorWpisuG,

DataSkasowaniaG, OperatorSkasowaniaG, DataWpisuO, OperatorWpisuO,

DataSkasowaniaO, OperatorSkasowaniaO)

Tabela zawiera graniczniki, z których budowane s

działki. Pola

Xgranicz

oraz

Ygranicz

okre

laj

współrz

dne granicznika w dwuwymiarowym układzie

współrz

dnych. Dodatkowo tabela posiada szereg dodatkowych parametrów,

które nie s

ywane w systemie EGB2000–SIP, ale maj

zastosowanie w

przypadku współpracy aplikacji EGB2000 z programem Microstation

GeoGraphics, gdzie mo

liwa jest edycja danych.

•

G_GraniceGraniczniki(

IdGranicyD, IdGranicznika, LpGranicznika

)

W tabeli tej zawarte s

informacje o tym czy granicznik tworzy wi

cej ni

jedn

granic

. Informacja ta umo

liwia prawidłowe skonstruowanie obiektu na

ekranie. Gdy

bardzo cz

sto wyst

puje sytuacja, w której jeden granicznik mo

wchodzi

w skład kilku działek. Wyst

puje to w przypadku, gdy działki s

siebie przyległe. Pole

LpGranicznika

okre

la, który w kolejno

ci jest to

granicznik.

•

Obreby(

IdObrebu,IdGminy,KodObrebu, NazwaObrebu, CzyDzialkiWArkuszach,

PowEwidencyjna, Miasto_Wies

)

Tabela zawiera definicje obr

bów wchodz

cych w skład Gminy. Ka

obr

b ma takie parametry jak: nazwa, powierzchnie ewidencyjn

, a tak

e nazwa

miasta lub wsi, w której wyst

puje.

•

Gminy(

IdGminy, KodGminy, NazwaGminy, Miasto_Wies, PowEwidencyjna,

Powiatu, NazwaPowiatu, IdWojew, NazwaWojew

)

Zawiera wykaz Gmin, którymi posługuje si

system. Ka

da z gmin ma

zdefiniowan

nazw

, powierzchni

ewidencyjn

, nazw

powiatu oraz

województwa.

•

G_Classification(

id_classyfiaction, id_dzialki, id_type, ival, fval, sval

)

Tabela okre

la warto

ci, jakie przyjmuj

poszczególne rodzaje klasyfikacji

wykorzystywane w procesie analizy danych. Mo

liwe s

warto

ci typu:

całkowitego(

ival

), rzeczywistego(

flav

) oraz w postaci ci

gu znakowego(

sval

Dzi

ki temu tabela ma charakter uniwersalny i mo

e przyjmowa

dy typ

danych.

•

G_Classification_type (

id_type

name, status

)

W tabeli tej definiowane s

nowe rodzaje klasyfikacji. Pole

status

oznacza

czy dany typ klasyfikacji ma by

dost

pny dla u

ytkownika systemu.

Ponadto w systemie istnieje znacznie wi

cej dodatkowych tabel, których nie

wymieniłem.

6.4. Implementacja funkcji analitycznych systemu EGB2000–

SIP

Główne okno programu przedstawia map

numeryczn

, na której widoczne s

działki - kolor czarny

numery działek – symbole koloru czarnego

budynki - kolor czerwony

etykiety – symbole koloru zielonego

dy z tych elementów umieszczony jest na innej warstwie. W górnej cz

ęś

głównego okna znajduje si

pasek narz

dziowy. W lewym dolnym roku umieszczone s

współrz

dne wska

nika myszki, co ułatwia nawigowanie po mapie.

Rysunek 29. Główne okno programu EGB2000–SIP

Ze wzgl

du na mnogo

ść

obiektów, przy nast

pnych rysunkach pochodz

cych z systemu

warstwa budynków i etykiet nie b

dzie wy

wietlana, co zapewni lepsz

widoczno

ść

EGB2000-SIP oferuje podstawowe funkcje analityczne, jakie posiada ka

dy z

systemów klasy SIP. Ze wzgl

du na ich du

żą

licz

podzieliłem je na dwie cz

ęś

ci:

analizy zewn

trzne realizowane w module przetwarzaj

cym oraz analizy wewn

trzne

wykonywane w komponencie na mapie numerycznej.

6.4.1. Analizy zewnętrzne

Jako analizy wewn

trzne nale

y rozumie

operacje wykonywane po stronie

serwera na bazie danych w warstwie biznesowej. Polegaj

one na zadaniu

odpowiedniego zapytania do bazy danych, którego wynikiem jest zbiór danych.

Nast

pnie dane te s

prezentowane w postaci mapy numerycznej.

na wyró

nast

puj

ce rodzaje analiz wewn

trznych:

•

pobranie arkusza danych

Operacja ta polega na wybraniu wszystkich danych z arkusza. Jako dane

wej

ciowe nale

y poda

: gmin

, obr

b oraz arkusz. Wynikiem jest mapa

numeryczna ukazuj

ca wszystkie obiekty zawarte w wybranym arkuszu.

Rysunek 30. Wyświetlenie arkusza danych.

•

wybrane działki z arkusza

Operacja ta polega na pobraniu działek z arkusza spełniaj

cych okre

lone

kryteria wyszukiwania. Dodatkowo istnieje mo

liwo

ść

okre

lenia, które z

wyszukanych działek b

wyodr

bnione na mapie.

Wynikiem jest mapa numeryczna prezentuj

ca arkusz, na którym wyszukane

działki oznaczone s

szrafur

Rysunek 31. Arkusz z wybranymi dzialkiami.

Kryteria wyszukiwania działek:

Pola obowi

zkowe (Gmina, Obr

b, Arkusz)

Pola opcjonalne

Kryteria podmiotowe (Osoba fizyczna/prawna, Regon/Pesel,

Nazwisko, Imi

, Nr jednostki rejestrowej, Nazwa skrócona)

Kryteria przedmiotowe (Ulica, Nr domu, Działka, Powierzchnia od –

do, KW działki)

•

pojedyncza działka z otoczeniem

Operacja ta polega na pobraniu pojedynczej działki wraz z działkami j

otaczaj

cymi. Jako dane wej

ciowe nale

y poda

: gmin

, obr

b, arkusz oraz

numer działki. Wynikiem jest mapa numeryczna prezentuj

ca działk

szukan

oraz działki do niej przyległe. Działka szukana oznaczona jest szrafur

Rysunek 32. Pojedyncza działka z otoczeniem.

•

jednostka rejestrowa

Jako jednostk

rejestrow

nale

y rozumie

cej ni

jedn

działka. Proces

analizy polega na wy

wietleniu listy działek wraz z ich otoczeniem. Z tym,

działki mog

pochodzi

z odr

bnych arkuszy.

Jako dane wej

ciowe nale

y poda

gmin

oraz obr

b. Po czym okre

la si

jednostk

rejestrow

, która ma zosta

wietlona w postaci mapy

numerycznej.

Działki wy

wietlane w ramach jednostki rejestrowej bardzo cz

sto s

rozrzucone

po mapie. W takim przypadku niezwykle przydatne okazuje si

narz

dzie

nawigator, które pozwala na du

żą

swobod

przy poruszaniu si

na mapie(wi

cej

o tym narz

dzi u dalszej cz

ęś

ci pracy).

Rysunek 33. Jednostka rejestrowa.

•

według współrz

dnych

Operacja sprowadza si

do pobrania i wy

wietlenia działek wchodz

cych w

skład prostok

ta o zadanych współrz

dnych. Działka zawarta jest w prostok

cie,

eli którakolwiek z granic znalazła si

w zadanym obszarze. Jako dane

wej

ciowe nale

y poda

: gmin

, obr

b, arkusz oraz współrz

dne

prostok

ta(dwóch przeciwległych ko

ców). Wynikiem jest mapa numeryczna z

działkami, które jedn

z granic przeci

ły si

z prostok

tem.

Rysunek 34. Działki zawarte w prostokącie o zadanych wymiarach.

6.4.2. Analizy wewnętrzne

Tworzenie i wyświetlanie obiektów

System EGB2000-SIP jest systemem wektorowym opieraj

cym si

obiektach. Ka

dy element na mapie jest rozró

nialny i posiada swoje własno

ci, co

zapewnia szybko

ść

działania oraz mo

liwo

ść

prowadzenia ró

norodnych analiz

przestrzennych.

Dane graficzne, które „przychodz

” do kontrolki ActiveX dzielone s

warstwy oraz kolekcje. Ka

da z warstw reprezentuje inny rodzaj obiektów;

wyró

niamy:

warstw

działek

warstw

numerów działek

warstw

budynków

warstw

etykiet

Na ka

dej z wymienionych warstw rysowane s

odr

bne obiekty, które reprezentuj

topologiczny model danych.

Pojedyncza działka jest polygonem, który zbudowany jest z graniczników poł

czonych

liniami prostymi, natomiast numery działek s

etykietami tekstowymi.

Nowo utworzony obiekt dodawany jest do kolekcji reprezentuj

cej pojedyncz

warstw

. Taka kolekcja zawiera identyfikator obiektu pochodz

ce z bazy danych oraz

identyfikator biblioteki VeCAD, dzi

ki któremu mo

liwe b

dzie pó

niejsze

zlokalizowanie obiektu.

Wskazywanie

Jest to jeden z prostszych sposobów analizy. Sprowadza si

do najechania

przez u

ytkownika na wybrany obiekt, w tym przypadku działk

. Po dwukrotnym

klikni

ciu na obiekt zmienia on barw

i ukazuje si

dodatkowe okienko z informacjami

o tym obiekcie (Rysunek 35).

Rysunek 35. Przykład użycia funkcji wskazywania w systemie.

Dane o działce zostały podzielone na cztery odr

bne zakładki:

podmioty

Osoby fizyczne lub prawne, które mog

mie

prawa i obowi

zki. Osoby te

maj

pewne

le wydzielony udział w wybranej działce. Dost

pne

informacje to: charakter władania, udział, grupa rejestrowa, nazwisko lub

nazwa.

dane ewidencyjne

to informacje maj

ce charakter ogólny, nale

żą

do nich: nazwa gminy,

nazwa obr

bu, numer arkusza, numer działki, jednostka rejestrowa, ulica,

numer domu, powierzchnia ewidencyjna, KW, warto

ść

, data okre

lenia

warto

ci, rejestr zabytków oraz rejon statystyczne.

dane geodezyjne

Informacje maj

charakter

le geodezyjna, a s

to: nazwa gminy, nazwa

obr

bu, nr działki, powierzchnia geodezyjna, liczba graniczników.

ytki

Dane dodatkowe na temat samego obiektu, które stanowi

etykiet

działki;

oznaczenie konturu, oznaczenie sposobu u

ytku, powierzchnia konturu.

Od strony technicznej działanie funkcji przedstawia si

nast

puj

co:

•

krok 1 : pobranie pozycji myszki z ekranu przegl

darki internetowej. Do tego

celu posłu

yła biblioteka VeCAD. Zbudowałem funkcj

o nazwie

DwgProc

, z

nast

puj

cymi atrybutami:

hDwg –

identyfikator osadzonego obiektu VeCAD

Msg

– typ funkcji, jaka ma zosta

wykonana. W tym przypadku jest to

VM_LBDBLCLK, która pobiera pozycj

myszki po dwukrotnym

klikni

ciu

Prm1 – Prm5 –

dodatkowe parametry, które nale

y przekaza

do funkcji

identyfikowanej przez

Msg.

•

kroku 2: nale

y sprawdzi

czy pobrany punkt o współrz

dnych (x,y) znajduje

wewn

trz jednego z wy

wietlonych obiektów. Proces ten realizuje funkcja

PointInPolygon,

z nast

puj

cymi atrybutami:

– współrz

dna x ekranu

– współrz

dna y ekranu

poly

– identyfikator obiektu

Wyszukiwanie działek

W systemie istniej

dwa rodzaje wyszukiwania:

•

wyszukiwanie wg numerów

Wyszukiwanie według numerów polega na wyszukaniu na mapie działki o

zadanym numerze. Funkcja daje mo

liwo

ść

zdefiniowania koloru oznaczenia

oraz typu oznaczenia działki(wypełnienie lub szrafura); Rysunek 36.

Rysunek 36. Wyszukiwanie wg numerów; działka o numerze 4.

Funkcja wykonywana jest w kilku etapach:

z bazy danych pobierany jest identyfikator działki o zadanym numerze

w kolekcji reprezentuj

cej warstw

działek wyszukiwany jest element o

identyfikatorze pobranym z bazy danych.

wyszukana działka posiada identyfikator programowy, dzi

ki któremu

liwa jest lokalizacja obiektu na mapie

oznaczenie działki wybranym kolorem i typem oznaczenia

Mechanizm jest bardzo pomocny i przydatny, poniewa

na dowolnie du

mapie pozwala zlokalizowa

działk

, która interesuje u

ytkownika. Wystarcz

poda

numer działki, wybra

kolor i typ selekcji, a system sam zaznaczy działk

•

Wyszukiwanie wg powierzchni (selektywne wyszukiwanie)

Jest to operacja polegaj

ca na wybraniu działek, których powierzchnia spełnia

pewne kryterium. Mo

liwe kryteria wyszukiwania wg powierzchni to

powierzchnia:

równa,

ksza,

mniejsza

od zadanej warto

ci. Jednostk

obliczeniow

jest tu hektar. Podobnie jak w

przypadku wyszukiwania wg numerów, istnieje mo

liwo

ść

wybrania koloru oraz

rodzaju oznaczenia (Rysunek 37).

Rysunek 37. Wyszukane działek, których powierzchnia jest mniejsza od jednego hektara.

Analiza realizowana jest w nast

puj

cych krokach:

ytkownik definiuje kryterium wyszukiwania, kolor oraz typ oznaczenia

dla ka

dej z działek sprawdzana jest powierzchnia; w przypadku spełnienia

warunku okre

lonego jako kryterium, obiekt zostaje oznaczony we wcze

niej

zdefiniowany sposób

Operacja ta nale

y do analiz pomiarowych. Jest pomocna w przypadku, gdy

ytkownika interesuj

działki o okre

lonej powierzchni, przykładem mo

e by

poszukiwane terenów pod budow

supermarketów czy te

osiedli.

Klasyfikacja

Klasyfikacja polega na podziale obiektów na klasy. W systemie EGB2000–SIP

istnieje mo

liwo

ść

prowadzenia klasyfikacji działek na mapie według jednego z

dost

pnych kryteriów. Dodatkowo operacja ta została wzbogacona o kilka dodatkowych

elementów, jak wybór

ródła klasyfikacja, co zapewnia jej wi

ksz

elastyczno

ść

skuteczno

ść

Funkcja realizowana jest w kilku krokach:

wybór

ródła danych

Zanim proces klasyfikacji zostanie uruchomiony nale

y okre

ródło

danych do klasyfikacji(Rysunek 38).

ródłem tym jest tabela systemowa.

Zastosowałem takie rozwi

zanie w celu zapewnienia wi

kszej elastyczno

dla funkcji analitycznych. Dzi

ki temu ka

dy urz

d(u

ytkownik) mo

dosta

odr

tabel

z własnymi rodzajami klasyfikacji. W tym przypadku

jest to tabela

G_Classification

, która mo

e mie

dowoln

nazw

. Posiada

uniwersaln

budow

, co pozwala na trzymanie danych ka

dego typu,

zarówno liczbowe jak i znakowe.

Tabela ta powi

zana z tabel

G_Classification_Type

, która jest słownikiem z

nazwami rodzajów klasyfikacji. Jej nazwa jest stała. Tutaj mo

na doda

now

klasyfikacj

, a w tabeli

G_Classification

(nazwa opcjonalna) umie

warto

ci tej klasyfikacji dla poszczególnych działek

Rysunek 38. Wybór źródła danych do klasyfikacji.

wybór kryteria klasyfikacji oraz sposobu oznaczenia

Po zdefiniowaniu nazwy tabeli nale

y wybra

jeden z typów klasyfikacji,

które zostały pobrane z bazy danych. Konieczne jest równie

wybranie

sposobu oznaczania działek tzn. wypełnienie, szrafura.

Rysunek 39. Wybór klasyfikacji i typu oznaczenia działek.

okre

lenie kolorystyki

W ostatnim etapie dla ka

dej z warto

ci klasyfikacji przypisywany jest

domy

lny kolor, który u

ytkownik mo

e zmieni

. Maksymalnie mo

e by

osiem ró

nych warto

ci dla klasyfikacji. Ograniczenie to zostało nało

one w

celu zwi

kszenia czytelno

ci mapy, gdy

zbyt du

a liczba kolorów na mapie

sprawiała, i

mapa była niewyra

na.

Rysunek 40. Wybór gamy kolorów dla klasyfikacji wg przeznaczenia działek.

Efektem jest mapa poddana klasyfikacji. Działki, dla których zdefiniowano klasyfikacj

przyjmuj

okre

lony kolor, natomiast działki niesklasyfikowane maj

kolor tła.

Obok klasyfikacji pobieranych z bazy dodano klasyfikacj

wg powierzchni. Po

wyborze tej opcji u

ytkownik musi okre

typ oznaczenia, przedziały powierzchniowe

oraz kolorystyk

Po dokonaniu ka

dej z klasyfikacji wy

wietlana jest legenda informuj

ca o znaczeniu

poszczególnych kolorów na mapie. W tym momencie nadal mo

emy zmodyfikowa

kolorystyk

dla wybranej warto

ci.

Rysunek 41. Klasyfikacja mapy wg przeznaczenia.

Samodzielne kolorowanie mapy

Czasem zachodzi potrzeba dokonania samodzielnych oznacze

kolorystycznych

dla niektórych działek np.: dokonano klasyfikacji czy te

wyszukania działek, ale

dodatkowo zaszła potrzeba oznaczenia niektórych działek zupełnie innym kolorem. W

takiej sytuacji przydatna staje si

opisywana funkcja.

Sposób jej działania wygl

da nast

puj

co:

na pocz

tku nale

y aktywowa

funkcj

. Jest to konieczne w celu wył

czenia

oznacze

stosowanych przy jednokrotnym i dwukrotnym klikni

ciu na

działk

. W przeciwnym razie dochodziłoby do nakładania na siebie warstw

kolorystycznych

wybór koloru oraz sposobu oznaczenia

oznaczanie działek przez klikanie na nie

W ka

dym momencie kolorowania mapy istnieje mo

liwo

ść

zmiany koloru oraz

sposobu stosowanego oznaczenia.

Rysunek 42. Samodzielne ustalanie gamy kolorystycznej mapy.

Pomiary

Charakterystyczn

cech

pomiarów jest fakt, i

dotycz

obiektów

geograficznych. Najcz

ęś

ciej wykonywane pomiary to: pomiar odległo

ci, pola

powierzchni, długo

ci linii, obwodu. Funkcje pomiaru pola powierzchni oraz obwodu

wykorzystywane były przy wcze

niej opisywanych mechanizmach, a tak

e weszły w

skład specjalistycznego narz

dzia do wykonywania pomiarów. Umo

liwia ono

dokonywania wszystkich wymienionych wcze

niej oblicze

, pozwala tak

e na

obliczenie k

ta, pod jakim nachylona jest linia pomiarowa; Rysunek 43. Jednostk

obowi

zuj

jest milimetr w celu odwzorowania wi

kszej dokładno

ci.

Rysunek 43. Pomiar odległości.

Sposób działania funkcji wygl

da nast

puj

co:

w pierwszym etapie nale

y aktywowa

narz

dzie pomiarowe. Czynno

ść

jest konieczna gdy

nale

y odblokowa

warstwy, na których b

dokonywane pomiary

w celu rozpocz

cia pomiarów nale

y nacisn

ąć

przycisk start na narz

dziu

pomiarowym. Od tej chwili mo

na dokonywa

interaktywnych pomiarów na

mapie. Przycisk reset powoduje wykasowanie wcze

niejszych pomiarów i

rozpocz

cie od nowa.(Rysunek 43)

eli zaznaczono pole „policz działk

” wówczas po klikni

ciu na obiekt,

uzyskujemy szczegółowe informacje o jego powierzchni i obwodzie, czyli

dane geometryczne. Dodatkowo, gdy u

ytkownik kliknie na kolejny obiekt

uzyska zsumowane pola powierzchni działek. Jest to bardzo wygodne, gdy

pozwala w szybki sposób policzy

sum

powierzchni kilku działek.

liwe jest równie

policzenie odległo

ci pomi

dzy klikowa punktami, a

tak

e policzenie obwodu i pola powierzchni po stworzeniu poligonu z tych

punktów

6.5. Dodatkowe opcje

W systemie dodatkowo zaimplementowano szereg funkcji, które nie maj

analitycznego charakteru, ale s

bardzo u

yteczne.

6.5.1. Lista wyświetlonych działek

W przypadku du

ej liczby działek zachodzi potrzeba uzyskania podstawowych

informacji o wszystkich działkach na mapie. EGB2000-SIP wy

wietla list

wszystkich

działek tworz

cych map

. Dla ka

dej z działki podany jest obwód w metrach,

powierzchnia w hektarach oraz numer działki. Dodatkowo wy

wietlona jest liczba

działek.

Rysunek 44. Lista wyświetlonych działek.

6.5.2. Menadżer warstw

System posiada budow

warstwow

. Ka

da z warstw reprezentuje odr

bne

obiekty, które s

dla niej charakterystyczne. Wyró

niamy:

warstwa działek

warstwa numerów działek

warstwa budynków

warstwa etykiet

Menad

er warstw jest narz

dziem, które umo

liwia zarz

dzanie warstwami

tematycznymi mapy. W wielu przypadkach, jak np.: w czasie wydruku lub w celu

zwi

kszenia czytelno

ci mapy zachodzi potrzeba zmniejszenia szczegółowo

ci mapy.

Do tego celu znakomicie nadaje si

ten mechanizm. W ka

dej chwili istnieje mo

liwo

ść

wył

czenia wybranej warstwy lub te

aktywowania jej. Pod pewnym wzgl

dem jest on

porównywalne do procesu generalizacji, z tym,

e nie jest wykonywany automatycznie.

W danym momencie musi by

widoczna co najmniej jedna warstwa. Brak takiego

warunku powodował, i

ytkownik mógł spowodowa

całkowite wył

czenie mapy.

Rysunek 45. Menadżer warstw

6.5.3. Nawigator

Nawigator jest narz

dziem, które ułatwia i znacznie usprawnia poruszanie si

mapie. Pozwala zorientowa

, gdzie aktualnie znajduje si

ytkownik. Mechanizm

ten jest bardzo pomocny w przypadku du

ych powi

ksze

lub, gdy zachodzi potrzeba

znacznego przemieszczenia si

na mapie np.: przy wy

wietlaniu jednostki rejestrowej.

Nawigator obrazowany jest w postaci odr

bnego okienka wywoływanego na

żą

danie.

Przedstawia on wła

ciw

map

w du

ym pomniejszeniu. Miejsce, w którym aktualnie

znajduje si

ytkownik oznaczone jest prostok

t. Prostok

t ten dynamicznie zmienia

rozmiar i poło

enie. Powi

kszanie mapy wła

ciwej sprawia, i

prostok

t maleje,

pomniejszanie powoduje odwrotn

akcj

. W trakcie przesuwania si

na mapie prostok

równie

zmienia poło

enie. Wszystkie te zmiany s

widoczne przy zało

eniu,

nawigator jest otwarty.

Rysunek 46. Przykład użycia narzędzia nawigator.

Istnieje równie

liwo

ść

przemieszczania si

po mapie przy pomocy okna

nawigatora. Wystarczy „chwyci

” myszk

prostok

t w nawigatorze i go przesuwa

Zmiana poło

enia na mapie dokonywana jest na bie

żą

co lub te

po zwolnieniu

przycisku myszki. Zale

y to od ustawie

w opcjach narz

dzia, które dost

pne s

klikni

ciu na tło nawigatora.

6.5.4. Inne funkcje systemu

Dodatkowo system posiada szereg innych funkcji, które ułatwiaj

w znacznym

stopniu prac

z map

czne przesuwanie mapy

Opcja ta pozwala na r

czne przesuwanie mapy w czterech kierunkach; góra

dół, lewo, prawo. Na postawie tej funkcji zbudowano narz

dzie nawigator,

jednocze

nie ulepszaj

c jej działanie.

powi

kszanie i pomniejszanie mapy

Przy zmniejszaniu mapy ilo

ść

widocznych elementów maleje(Rysunek 477),

natomiast przy zwi

kszaniu szczegółowo

ść

mapy wzrasta(Rysunek 478).

Zastosowano tu wbudowan

generalizacj

z biblioteki graficznej VeCAD.

Rysunek 47. Operacja powiększenia

Rysunek 48. Operacja pomniejszenia

obrót w lewo i prawo

liwe jest dokonywanie obrotów w układzie dwuwymiarowym; lewo,

prawo. Operacja pozwala idealnie dopasowa

map

do wielko

ci okna, lub

przygotowa

do wydruku.

Rysunek 49. Obrót mapy.

Podsumowanie

W pracy

przedstawiłem dynamicznie rozwijaj

klas

systemów

informacyjnych

, jak

Systemy Informacji Przestrzennej (

SIP

) oraz to, co w nich

najcenniejsze, czyli analizy przestrzenne. Na podstawie zdobytych do

wiadcze

zbudowałem system typu SIP, realizuj

cy wybrane metody analityczne.

Analiza danych jest zagadnieniem niezwykle zło

onym z tego wzgl

du cel pracy

realizowany był etapami. W pocz

tkowej fazie nale

ało zapozna

z tematyk

Systemów Informacji Przestrzennej oraz budow

mapy numerycznej. Zagadnienie te

stanowiło fundament dla dalszych prac. Kolejny etap posłu

ył rozpoznaniu funkcji

analitycznych, jakie oferuj

systemy SIP. Okazało si

, i

to zagadnienia niezwykle

zawiłe i rozbudowane. Stanowi

serce ka

dego systemu przestrzennego i s

jego

najsilniejsz

stron

. System operuj

cy na danych przestrzennych nie mo

e by

nazywane systemem SIP, je

eli nie posiadaj

funkcji analitycznych. To one stanowi

jego najcenniejszy element.

Niezwykle istotne było rozpoznanie obecnego stanu systemów informacji przestrzennej.

Niestety s

to narz

dzia bardzo trudno dost

pne i kosztowne. Mo

na jedynie poczyta

nich w ulotkach reklamowych, albo ogl

ąć

przykładowy film z działania aplikacji.

Udało mi

dotrze

do Geomedia, produktu firmy Intergraph, na którym wzorowałem

niektóre funkcje systemu. Równie

współpraca z geodet

była niezwykle pomocna i

pozwoliła na poprawn

merytorycznie realizacj

systemu.

Ostatni krok polegał na stworzeniu systemu realizuj

cego wybrane funkcje

analityczne. Istnieje wiele metod analizy od tych prostych, jak wskazywanie do

niezwykle skomplikowanych, typu buforowanie czy pomiary. W pracy wybrałem

analizy, które s

yteczne i mo

liwe do zrealizowania w zało

onym czasie, a

mianowicie ................................................................................. Cel pracy został w pełni

zrealizowany

Sysetm EGB2000-SIP został zrealizowany przy współpracy z wrocławsk

firm

BOGART oraz Zarz

dem Geodezji, Kartografii i Katastru Miejskiego we Wrocławiu.

jest on zintegrowany z internetowym systemem dost

pu do ewidencji gruntów,

budynków i lokali iEGB wykonywanym w ramach równolegle prowadzonych prac

magisterskich [13,18].

EGB2000-SIP oferuje funkcjonalno

ść

, zbli

do rozwi

komercyjnych,

pod niektórymi wzgl

dami dorównuj

ce systemom informacji przestrzennej

renomowanych firm

wiatowych, np. Intergraph i ESRI.

Stworzony system charakteryzuje si

bardzo du

żą

elastyczno

, dzi

ki czemu

na go łatwo rozwija

. Przewidywane jest wykorzystanie opracowanych w ramach

niniejszej pracy metod analizy w głównym systemie ewidencji gruntów budynków i

lokali EGB2000 funkcjonuj

cym w architekturze klient-serwer. W planach jest

wdro

enie systemu EGB2000-SIP w urz

dach miajskich we Wrocławiu i w Toruniu

oraz w staostwach powiatowych w Górze i w Trzebnicy.

liwo

ci dalszego rozwoju mo

na upatrywa

równie

we wprowadzeniu

elementów edycji danych w systemie. Ciekawym zagadnieniem wydaje si

liwo

ść

dodanie trzeciego wymiaru, dzi

ki czemu mo

liwe stanie si

wprowadzenie wielu

ciekawych elementów jak: pomiar wysoko

ci obiektu, czy te

obroty w przestrzeni.

Tak

e funkcje typu buforowanie, autokowariancja przestrzenna stanowi

ciekawy

element dalszych bada

i mog

znacznie poszerzy

liwo

ci systemu.Uwa

am, i

dziedzina ta wydaje si

niezwykle interesuj

i warta dalszego poznania.

Bibliografia

Adamczewski Z.:

Wprowadzenie do numerycznego modelowania terenu.

Polskie

Towarzystwo Informacji Przestrzennej, VII Konferencja Naukowo –

Techniczna. Warszawa, 1998

Cowen D.J.

The National Center for Geographic Information and Analysis

(

http://www.ncgia.ucsb.edu

)

Fotheringham S., Rogerson P. :

Spatial Analysis and Geographic Information

Systems.

Taylor & Francis, 1994.

dzicki J.:

Systemy informacji przestrzennej.

PPWK, Warszawa 1990.

Instrukcja techniczna "K-1 Mapa zasadnicza", wydana w 1998 r. przez

Głównego Geodet

Kraju

Kraak M., Ormeling F.:

Kartografia: wizualizacja danych przestrzennych.

PWN, Warszawa 1998

Laurini R., Thompson D. :

Fundamental

of Spatial Information Systems

Academic Press London 1992.

Magnuszewski A.:

GIS w geografii fizycznej

. PWN, Warszawa 1999

Muller J.C.:

Generalization of spatial databases.

Longman Scientific &

Technical, Harlow 1989

10.

Microsoft Corporation:

Microsoft SQL Server Books online,

Microsoft

Corporation 1988 – 2000

11.

Myrda G.:

GIS, czyli mapa w komputerze.

HELION, Gliwice 1997

12.

Star J., Estes J.:

Geographic Information Systems: An Introduction

Prentice

Hall, 1990

13.

Urba

ski J.:

Zrozumieć GIS. Analiza informacji przestrzennej.

PWN, Warszawa

1997

14.

Weber P.:

Wprowadzenie do geograficznych systemów informacyjnych.

Uniwersytet Warszawski, Warszawa 1992

15.

Winemiller E., Heyman B.:

Visual Basic w Bazach danych.

Robomatic,

Wrocław 1999

16.

Włochowicz S.:

Internetowy system dostępu do ewidencji gruntów.

Praca

magisterska na

Wydziale Informatyki i Zarz

dzania Politechniki Wrocławskiej

(w opracowaniu)

Wrocław, 2002

17.

Yeh T.C.J:

Stochastic modeling of groundwater flow and solute transport in

aqufers.

Hydrological Processes. Vol.6, 1992

18.

Zapart P.:

Komputerowe Systemy Informacji Przestrzennej.

Warszawa

Intersoftland, 1994

Internet

19.

http://sun10.ci.pwr.wroc.pl/~zaklada/index.html

20.

http://witch.sggw.waw.pl/pl/edu/mat_do_cw/SIP/uzup

21.

http://www.virtualtourist.com

22.

http://credit.ae.wroc.pl/~laska/index_SIP.html

23.

http://www.fes.uwaterloo.ca/crs/geog255.f99/Geog255.html

24.

http://www.mapinfo.pl

25.

http://www.oracle.com/pl/

26.

http://www.intergraph.com

27.

http://www.gis.com.pl

28.

http://www.bentley.com

29.

http://www.microimages.com

30.

http://www.lasypanstwowe.gov.pl

Spis ilustracji

Rysunek 1. Obiekt punktowy (A), liniowy (B) i powierzchniowy (C) w prostym modelu

wektorowym..................................................................................................15

Rysunek 2. Topologiczny model danych. ....................................................................16
Rysunek 3. Rastrowy i wektorowy model danych........................................................17
Rysunek 4. Ilustracja triangulacji Delaunaya ..............................................................18
Rysunek 5. Warstwice; utworzone w programie Surfer 7.............................................19
Rysunek 6. Barwne zdj

cie lotnicze w podczerwieni. Przedstawia struktur

wiekow

i gatunkow

drzewostanów oraz jako

ść

upraw le

nych.[30] ............25

Rysunek 7. Mapa numeryczna miasta Tuchole. [23] ....................................................28
Rysunek 8. Fragment al. LOP w mie

cie Tuchole; widoczna jest tak

e sie

uzbrojenia

podziemnego.[23] ..........................................................................................28

Rysunek 9. Rozwarstwienie informacji przestrzennej.[30]...........................................30
Rysunek 10. Wypełnienie............................................................................................31
Rysunek 11. Szrafura...................................................................................................31
Rysunek 12. Kształt i orientacja powierzchni odwzorowuj

cych.[4]............................36

Rysunek 13. Podział na strefy według 1965.................................................................37
Rysunek 14. Fragment mapy rastrowej u

ywanej jako podkład. ..................................39

Rysunek 15. Cz

ęść

mapy z rys. 14 w du

ym powi

kszeniu .........................................40

Rysunek 16. Schemat działania Web GIS ....................................................................41
Rysunek 17. Funkcja przynale

ci do zbioru (od lewej): w logice standardowej, w

logice rozmytej ..............................................................................................44

Rysunek 18. Funkcja wskazywania[23] .......................................................................46
Rysunek 19. Funkcja klasyfikacji wykonana na podstawie jednej cechy atrybutowej.

Obrazuje ilo

ść

klientów firmy X w poszczególnych województwach.[23] .....47

Rysunek 20. Bufor utworzony wzdłu

obiektu liniowego ............................................49

Rysunek 21. Rasteryzacja - zmiana linii na raster ........................................................52
Rysunek 22. Moduł PC Network systemu ArcInfo [26] ...............................................54
Rysunek 23. Klasyfikacja mapy w systemie MapInfo Professional [23].......................55
Rysunek 24 MGE Analyst [25]....................................................................................56
Rysunek 25. Przykład u

ycia Microstation Geographics [27] ......................................57

Rysunek 26. Praca na mapie wektorowej z podkładem rastrowym [28] .......................58
Rysunek 27. Główne okno EGB2000 Internet .............................................................60
Rysunek 28. Schemat działania systemu EGB2000-SIP...............................................68
Rysunek 29. Główne okno programu EGB2000–SIP...................................................72
Rysunek 30. Wy

wietlenie arkusza danych..................................................................73

Rysunek 31. Arkusz z wybranymi dzialkiami. .............................................................74
Rysunek 32. Pojedyncza działka z otoczeniem. ...........................................................75
Rysunek 33. Jednostka rejestrowa. ..............................................................................76
Rysunek 34. Działki zawarte w prostok

cie o zadanych wymiarach. ...........................76

Rysunek 35. Przykład u

ycia funkcji wskazywania w systemie. ..................................78

Rysunek 36. Wyszukiwanie wg numerów; działka o numerze 4. .................................80
Rysunek 37. Wyszukane działek, których powierzchnia jest mniejsza od jednego

hektara...........................................................................................................81

Rysunek 38. Wybór

ródła danych do klasyfikacji.......................................................82

Rysunek 39. Wybór klasyfikacji i typu oznaczenia działek. .........................................83
Rysunek 40. Wybór gamy kolorów dla klasyfikacji wg przeznaczenia działek.............83

Załącznik A. Klasyfikacja map tematycznych

Podział map tematycznych na:

zespoły, grupy, podgrupy i przykładowe rodzaje map [5]

Mapy tematyczne

Zespoły

Grupy

Podgrupy

L.p.

Przykładowe rodzaje map

1. Mapa
zasadnicza

2. Podstawowego
zagospodarowania
terenu

Mapy pochodne od mapy zasadniczej

Mapy zagospodarowania i użytkowania terenu

Mapy ewidencji gruntów

3. Uzbrojenie
terenu

Mapy sieci wodociągowej

Mapy sieci kanalizacyjnej

Mapy sieci cieplnej

4. Komunikacji

Mapy układu komunikacyjnego

Mapy zbiorowej komunikacji miejskiej

Mapy organizacji ruchu kołowego

5. Gospodarki
mieszkaniowej

Mapy rozmieszczenia typów budownictwa
mieszkaniowego

Mapy rozmieszczenia i struktury zasobów
mieszkaniowych

Mapy intensywności zabudowy mieszkaniowej

6. Przemysłu

Mapy zakładów przemysłowych

Mapy zagospodarowania terenu przemysłowego

Mapy

społeczno -

gospodarcze

Mapy

gospodarcze

7. Rolnictwa

Mapy użytkowania ziemi

Mapy struktury władania gruntami

Mapy glebowo - rolnicze

8. Usług

Mapy rozmieszczenia i charakterystyki obiektów
oświaty, nauki, kultury i sztuki, układów
zabytkowych i zabytków

Mapy rozmieszczenia i charakterystyki obiektów
ochrony zdrowia

Mapy rozmieszczenia i charakterystyki usług

Mapy
społeczno -
gospodarcze

Mapy

gospodarcze

9. Swobody
dyspozycyjności
terenu

Mapy gleb chronionych

Mapy terenów objętych ochroną przyrody

Mapy charakterystyki prawnej terenu wynikającej
z tytułu własności

1. Demograficzne

Mapy rozmieszczenia ludności

Mapy gęstości zaludnienia

Mapy struktury płci i wieku

2. Wybranych
elementów
socjalno -
bytowych

Mapy rozmieszczenia miejsc pracy i struktury
zawodowej

Mapy migracji dziennych w miastach i
aglomeracjach miejskich

Mapy

społeczno -

gospodarcze

Mapy

społeczne

3. Patologii
społecznych

Mapy chorób społecznych

Mapy wypadków drogowych

Mapy przestępczości

1. Geologiczne

Mapy geologiczno - gruntowe

Mapy gruntów

Mapy zasobów mineralnych

2. Rzeźby terenu

Mapy geomorfologiczne

Mapy warstwicowe

Mapy spadku terenu

3. Hydrograficzne

Mapy wód powierzchniowych

Mapy wód gruntowych

Mapy warunków hydrobiologicznych

Mapy

przyrodnicze

Mapy

fizjograficzne

4. Klimatu
lokalnego

Mapy bonitacyjne klimatów lokalnych dla potrzeb
lokalizacji zabudowy mieszkaniowej,
przemysłowej, rekreacyjnej i wypoczynkowej

Mapy nasłonecznienia i lokalnych warunków
wietrznych

101

Załącznik B. Zestawienie programów typu SIP/GIS.

Tabelka została opracowana na podstawie [13] i poddana aktualizacji.

Nazwa
programu

Produ-
cent

Platforma
sprzętowa

Moduły

Analiza
danych
wektoro-
wych

Zasto-
sowanie
topologii

Analiza
danych
rastro-
wych

Model
terenu i
jego
analia

Funkcje
sieciowe

Wspo-
maganie
geodezji

Wbudo-
wany język

Klasy-
fikacja

Zastosowanie Orientacyjna

cena

Work
Station
Arc/Info

ESRI

UNIX
Apollo
DECStatio
n Hewlett-
Packard
Intergraph
NEC
Silicon
Graphics
Sun

ARC/INFO
COGO
TIN
NETWORK
GRID
SCAN
EXPRESS
PRESS
STORM

Tak
(Arc/Info)

Tak

Tak
(Grid)

Tak
wekto-
rowy
(TIN)

Tak
(Net-
work)

Tak
(Cogo)

Tak
(AML)

pełny
system GIS

Wszystkie
prace, bez
analizy zdjęć
satelitarnych

pełen zestaw
około 50000$
(zniżka
akademicka)

PC
Arc/Info

ESRI

PC-DOS

Starter Kit
ArcPlot
ArcEdit
Network
Overlay
Data Con-
version TIN
SEM

Tak
(Starter
Kit,
Overlay)

Tak

Nie

Tak
wekto-
rowy
(TIN,
SEM)

Tak
(Net-
work)

Nie

Tak
(CSML)

system gis
bez modelu
rastro-
wego

wektorowa
analiza GIS

pełen zestaw
około 8000$

ArcCAD ESRI

PC-DOS +
Auto CAD

Nie

Tak

Nie

NIe

Tak

nakładka
GIS na
AutoCAD

wektorowa
analiza GIS
sprzężona z
AutoCAD

1600$ + cena
AutoCAD

ArcView ESRI

UNIX
Windows

Spatial
analyst
Network
analyst

Ograni-
czona

Nie

Ograni-
czona

Nie

Tak
(Avenue)

wizuali-
zacja
zbiorów
Arc/Info

wizualizacja
i najprostsza
analiza

UNIX: 2500$
Windows:
1250$

AtlasGIS Strategic

Mapping

PC-DOS
Windows

Nie

Tak

Nie

Ograni-
czone

Nie

Tak
(Atlas
Script)

wektorowy
system GIS
bez
wszystkich
funkcji

wektorowa
analiza GIS

750 $

102

Nazwa
programu

Produ-
cent

Platforma
sprzętowa

Moduły

Analiza
danych
wektoro-
wych

Zasto-
sowanie
topologii

Analiza
danych
rastro-
wych

Model
terenu i
jego
analia

Funkcje
sieciowe

Wspo-
maganie
geodezji

Wbudo-
wany język

Klasy-
fikacja

Zastosowanie Orientacyjna

cena

EASI/PA
CE

PCI-
Remote
Sensing
Corp.

UNIX
Hewlett-
Pacard
Intergraph
DECStatio
n Silicon
Graphics
Sun
PC-DOS
Windows
NT

WS-RSP
WS-MLM
WS-TA
inne

Nie

Tak
(WS-
MLM)

Tak
rastro-wy
(WS-TA)

Nie

Tak

system
analizy
obrazy
zdjęć
satelitarnyc
h i
lotniczych

analiza obra-
zów satelitar-
nych i lotni-
czych
rastrowy GIS

zestaw z
podstawo-wymi
mod.:
UNIX: 30000$,
Widnows NT:
4200$

ER
Mapper

Earth
Resorce
mapping

Windows
95/NT
UNIX

Nie

Tak

Nie

NIe

system
analizy
obrazu

analiza zdjęć
i rastrowy
GIS

2900$

Erdas -
Imagine

Erdas
Inc.

UNIX,
Windows
NT

Tak

Nie

Tak

Tak
rastro-wy

Nie

Tak
(C-Pro-
grammers
toolkit)

system
analizy
obrazu

analiza zdjęć
i rastrowy
GIS

6000$

Geo-Info Biuro

Informa-
tyki
Systherm

PC-DOS +
AutoCAD

Tak

Nie (tylko
proste
zapytania)

Nie

Ogra-
niczo-ny

Nie

Tak

Nie

ewidencja
gruntów,
wspomaga-
nie
geodezji

wspomaga-
nie geodezji
tam, gdzie
pracuje CAD

5000$ + cena
AutoCAD

Gemini

Asplan
VIAK
Informa-
sjon ste-
knologi

PC-DOS

Utility
Surveying
NET/GPS
TERRAIN

Nie

NIe

Nie

Ogra-
niczo-ny

Nie

Tak

Nie

wspoma-
ganie prac
geodezyj-
nych

wspomaganie
geodezji

8000$

Idrisi

Clark
Univ.

PC-DOS
Windows

Tak

Nie

Tak

Tak
rastro-wy

Nie

NIe

Nie

system
rastrowy
GIS

rastrowa
analiza GIS

400-900$ (zniżka
aka-demicka)

Mapa-
500

Aplikom
2001

PC-DOS +
AutoCAD

Mapa-500
Geo-pola
Geosecmy

Nie

Ogra-
niczo-ny

Nie

Tak

Nie

wspomaga-
nie prac
geodezyj-
nych

wspomaganie
geodezji

103

Nazwa
programu

Produ-
cent

Platforma
sprzętowa

Moduły

Analiza
danych
wektoro-
wych

Zasto-
sowanie
topologii

Analiza
danych
rastro-
wych

Model
terenu i
jego
analia

Funkcje
sieciowe

Wspo-
maganie
geodezji

Wbudo-
wany język

Klasy-
fikacja

Zastosowanie Orientacyjna

cena

MapInfo Map Info

Corp.

Windows

Nie

Tak

Tak
(Map
Basic)

Bardzo
dobry
system GIS

proste wekto-
rowe analizy
GIS, desktop
mapping

1500$

MGE
(Modular
GIS
Envi-
ronmet)

Intergrap
h US

UNIX
Intergraph
Windows
NT

Analist
GRID-
Analist
Terrein M.
Network A. i
inne

Tak
(Analist)

Tak

Tak
(GRID
Analist)

Tak

pełny
system GIS

analizy GIS
wszelkiego
rodzaju

4000$

TNTmips Micro

Images
Inc. US

Windows
UNIX
Silicon
Graphics
Hewlett-
Packard
Apollo Sun

Nie

Niepełna

Tak

Tak
rastro-wy

Nie

Tak
(SML)

rastrowy
system GIS

rastrowa
analiza GIS

4000$