Ćwiczenie nr 1

Metody budowy bazy geometrycznej systemu informacji przestrzennej.

Pomiary terenowe, digitalizacja, wektoryzacja. Transfer z innych systemów.

Mapa numeryczna

Mapa numeryczna jest to zbiór danych, który po zastosowaniu ściśle określonych algorytmów i odpowiednich środków technicznych umożliwia między innymi wykonanie różnorodnych (pod względem skali i treści) graficznych opracowań tematycznych w postaci map analogowych.

Mapa numeryczna to także:

• obraz na ekranie komputera pokazujący rozmieszczenie obiektów w przestrzeni;

• możliwość wykonywania obliczeń (np.: pola powierzchni obiektów);

• pomoc w opracowaniu wielowariantowych projektów

Mapa numeryczna to:

• geometryczna baza danych

• symbole

• opisy

Metody pozyskiwania danych:

• pomiary bezpośrednie

• metodami geodezyjnymi

• dalmierze elektrooptyczne

• totalstation.

• busolowe

• GPS - system globalnego wyznaczania pozycji

• zamiana istniejących map na formę numeryczną

• digitalizacja

• wektoryzacja

• pomiary fotogrametryczne

• fotointerpretacja,

• teledetekcja z przetwarzaniem obrazów

Kontrola danych

Istniejące mapy przed ich wykorzystaniem jako źródła danych do budowy mapy numerycznej muszą być sprawdzane.

W trakcie prowadzenia prac urządzeniowych należy sprawdzić zgodność istniejących map (topograficznej, zasadniczej, ewidencji gruntów) z mapami leśnymi.

Dokładność mapy

różna w zakresie treści dla:

• mapy zasadniczej i mapy ewidencji gruntów

• leśnej mapy gospodarczej

Technologia budowy leśnej mapy numerycznej

powinna gwarantować zapisanie informacji geometrycznych z dokładnością wynikającą z zasad budowy systemów informacji terenowej zakładanych dla potrzeb numerycznej mapy zasadniczej lub numerycznej ewidencji gruntów.

Numeryczna mapa nadleśnictwa powinna być wykonywana za pomocą technologii zapewniającej wymianę informacji z państwową ewidencją gruntów i spełniać wszystkie kryteria dokładnościowe stawiane przez służby geodezyjne w zakresie wymaganym przez prawo.

Utworzona baza powinna umożliwiać automatyczne obliczenie pola powierzchni obiektów wydzielanych powierzchniowo (w tym dróg, rowów, linii podziału powierzchniowego itp.). Istniejące rozbieżności z powierzchnią operatową mogą stanowić podstawę do wprowadzenia zmian w operacie urządzania lasu i ewidencji gruntów.

Ważne jest, z punktu widzenia późniejszego wykorzystania zebranych danych, zachowanie jednolitego, dla całego kraju, standardu wymiany informacji.

Główny Geodeta Kraju wprowadził instrukcję techniczną "System Informacji o Terenie, Standard Wymiany Informacji Geodezyjnej (SWING)".

SWING powinien zostać wprowadzony również instrukcjami (w zakresie prac urządzeniowych) do powszechnego stosowania w leśnictwie.

Konieczne jest opracowanie nowych instrukcji urządzania lasu uwzględniających redakcję komputerową map na wzór instrukcji "System Informacji o Terenie, Podstawowa mapa kraju, Instrukcja K-1" wprowadzonych przez Państwową Służbę Geodezyjną.

Technologia prac przy budowie mapy numerycznej:

• ocena kompletności danych geodezyjno-kartograficznych i ich dokładności,

• ustalenie zakresu niezbędnych prac geodezyjnych (rozgraniczenia gruntów, wznowienie granic, pomiary uzupełniające, pomiary kontrolne dla obiektów, których dokładność wyznaczenia granic kompleksów leśnych i sytuacji wewnętrznej w zakresie treści mapy zasadniczej jest wątpliwa),

• zamiana istniejących map analogowych do postaci numerycznej w zakresie treści mapy zasadniczej z uwzględnieniem nakładki "Ewidencja Gruntów",

• wykonanie taksacji lasu z wykorzystaniem zdjęć lotniczych;

• wykonanie ostatecznej fotointerpretacji zdjęć lotniczych,

• pomiar szczegółów sytuacyjnych niemożliwych do odczytania na zdjęciach lotniczych,

• wprowadzenie do baz danych mapy numerycznej granic ustalonych na podstawie wyników fotointerpretacji i pomiarów bezpośrednich oraz tych elementów treści mapy gospodarczej, których położenie nie zmieniło się od czasu poprzedniego urządzania i uznano ich wyznaczenie za wystarczająco dokładne,

• budowa obiektów powierzchniowych w celu określenia ich pola powierzchni,

• opis obiektów,

• redakcja map (zasadniczej, gospodarczej, map tematycznych) zgodnie ze zmodernizowaną instrukcją urządzania lasu,

• bieżąca aktualizacja mapy numerycznej w trakcie obowiązywania planu urządzania lasu.

Narzędzia:

• C-GEO

• Gemini (VIAK)

• GEO-MAP (GEO-SYSTEM)

• NOBEL (OPeGieKa)

• TerraBit (GeoBaza)

• inne:

• CadCore

• GEO-INFO

• GeoSET

Systemy informacji przestrzennej:

• ARC/INFO (ESRI)

• MGE (INTERGRAPH)

• Map Info (Map Info co.)

• Programy CAD

• Microstation

• Auto Cad

Zasady budowy mapy numerycznej nadleśnictwa powinny uwzględniać możliwość późniejszego jej wykorzystania jako podstawy budowy geometrycznej bazy danych systemu informacji przestrzennej nadleśnictwa.

Ćwiczenie nr 2

Relacyjne bazy danych jako repozytorium informacji SIP.

Język zapytań SQL. Projektowanie i budowa tabel.

Relacyjna baza danych

Baza danych są to dane przechowywane w komputerze. W relacyjnym modelu danych baza danych składa się zwykle z szeregu tabel (relacji) oraz związków pomiędzy tabelami. Tabele przechowują informacje na temat interesujących nas obiektów, natomiast związki umożliwiają nam łączenie tabel ze sobą w celu otrzymania pełnej informacji.

Podział na tabele i związki następuje w procesie projektowania bazy danych. W fazie projektowania ustalane są rodzaje danych, które użytkownicy chcą przechowywać w bazie. Sposób podziału na tabele i związki jest ustalany w procesie normalizacji bazy danych.

System zarządzania relacyjną bazą danych jest to oprogramowanie umożliwiające jednej lub wielu osobom korzystanie z relacyjnej bazy danych. Structured Query Language (SQL) jest standardowym językiem manipulacji i zapytań w relacyjnych bazach danych, implementowanym z różnych systemach zarządzania relacyjnymi bazami danych.

Pojęcia podstawowe:

Rekord - to pojedynczy wiersz tabeli danych; zwykle opisuje jeden obiekt, lub fragment obiektu

Pole - to część rekordu; przechowuje pewną niepodzielną informację

Klucz - to pole lub kilka pól; pozwala na jednoznaczne zidentyfikowanie danego rekordu

Kolumna (często też nazywana polem) - to zbiór pól rekordów, które posiadają identyczne charakterystyki:

• nazwę,

• typ przechowywanych danych,

• szerokość

System informacji przestrzennej (SIP)

System informacji przestrzennej jest to komputerowo wspomagany system zbierania, przechowywania, przetwarzania, analizowania i prezentowania danych przestrzennych.

Dane geometryczne systemu są zazwyczaj przechowywanie w postaci warstw informacyjnych, (nakładek tematycznych).

Dane opisowe dotyczące poszczególnych warstw informacyjnych są przechowywane w tabelach danych (najczęściej relacyjnych baz danych). Połączenie informacji opisowej z danym elementem geometrycznym następuje poprzez związek, którego kluczem jest unikalny identyfikator obiektu.

Ćwiczenie nr 3

Analizy przestrzenne

Analizy przestrzenne to zbiór działań na jednej bądź kilku warstwach informacyjnych SIP, przeprowadzonych w oparciu o przyjęty algorytm badania zjawiska, w celu uzyskania wyników analizy w postaci ciągu liczb, zestawień tabelarycznych i/lub nowych warstw informacyjnych. Działania przestrzenne wykorzystują informacje o jakości, natężeniu i dystrybucji przestrzennej danych początkowych ( np. mapa poziomu zwierciadła wód gruntowych).

W procesie analiz przestrzennych wyróżnia się poszczególne etapy:

• przygotowanie danych do analizy;

• zdefiniowanie modelu - określenie przestrzennych i funkcyjnych zależności pomiędzy obiektami analiz;

• zdefiniowanie elementarnych działań (zbioru działań) niezbędnych do ilościowego i jakościowego badania danych przestrzennych;

• przeprowadzenie analizy na zbiorach danych;

• prezentacja i interpretacja wyników analizy.

Analizy przestrzenne można podzielić na:

• analizy poziome - badające zależności obiektów i zjawisk w ramach jednej warstwy informacyjnej (np.: sąsiedztwo, kształt granicy);

• analizy pionowe - badające zależności obiektów i zjawisk odnoszące się do różnych powierzchni elementarnych, znajdujących się na różnych warstwach informacyjnych (np.: zgodność roślinności rzeczywistej z siedliskiem, zależność składu gatunkowego podszytu od poziomu zwierciadła wód gruntowych);

Podstawowymi operacjami przestrzennymi na warstwach informacyjnych SIP są:

• aktualizacja - zastępowanie fragmentu warstwy informacyjnej inną warstwą informacyjną;

• wycinanie - usuwanie fragmentu warstwy informacyjnej pozostającego w obrębie "poligonu wycinającego";

• obcinanie - usuwanie fragmentu warstwy informacyjnej pozostającego poza "poligonem wycinającym";

• agregacja - usunięcie granic rozgraniczających powierzchnie o tej samej wartości lub jakości cechy wybranej jako kryterium;

• selekcja warunkowa - wybór obiektów geometrycznych spełniających postawiony warunek logiczny;

• buforowanie - tworzenie stref buforowych wokół obiektów;

• łączenie - łączenie treści dwóch lub więcej warstw informacyjnych;

Komputerowe programy wspomagające Systemy Informacji Przestrzennej zawierają najczęściej bogate w różne procedury moduły analiz przestrzennych, umożliwiające przeprowadzenie skomplikowanych operacji na warstwach informacyjnych, praktycznie niewykonalnych w sposób tradycyjny przy dużej ilości danych. W zależności od rodzaju oprogramowania pakiety te pracują na wektorowej i(lub) rastrowej postać bazy geometrycznej.

Format wektorowy jest szczególnie korzystny dla badania obiektów charakteryzujących się dyskretnym występowaniem w przestrzeni. W odróżnieniu, bazy rastrowe stosowane są do przedstawienia i analizy zjawisk i obiektów mających ciągłą dystrybucję przestrzenną (np.: zanieczyszczenie powietrza, poziom wód gruntowych).

Strona 1 z 4