Podstawy GIS

Podstawy GIS
Zakład Systemów Informacji Przestrzennej i Geodezji Leśnej
Katedra Urządzania Lasu, Geomatyki
i Ekonomiki Leśnictwa SGGW w Warszawie
http://witch.sggw.waw.pl/
System Informacji Geograficznej
• System: grupa powiązanych pomiędzy sobą rzeczy i
czynności, oddziaływujących wzajemnie na siebie w ściśle
określonym celu
• System informacyjny: grupa procesów wykonywanych na
„surowych” danych w celu wytworzenia nowej informacji
przydatnej w procesie podejmowania decyzji
• System informacji geograficznej: wykorzystuje informacje
geograficzne i opisowe oraz zawiera procedury
umożliwiające przeprowadzanie analiz przestrzennych
http://witch.sggw.waw.pl/
Informacja geograficzna
• To odpowiedź na pytania:
– gdzie znajduje się obiekt lub zjawisko ?
– co znajduje się we wskazanym miejscu ?
– jakie cechy przestrzenne ma wskazany obiekt lub zjawisko ?
•
•
•
•
Może być bardzo precyzyjna lub ogólna (skala)
Może być dynamiczna
Może mieć charakter ciągły lub dyskretny
Jej przechowanie może wymagać zaangażowania
wielkich ilości środków technicznych
http://witch.sggw.waw.pl/
Formy informacji geograficznej
• niektóre elementy przestrzeni geograficznej
mają charakter dyskretny, np. dom, drzewo,
rzeka, województwo
• inne są ciągłe i zmieniają się w zależności
od miejsca na powierzchni ziemi, np.
temperatura, ciśnienie, rzeźba terenu
http://witch.sggw.waw.pl/
Formy informacji geograficznej
Las
Nie Las
• Czasami rozróżnienie zjawisk ciągłych i
dyskretnych może być trudne
http://witch.sggw.waw.pl/
Dane dyskretne w GIS
B
C
B
A
B
C
Punkty
A
Linie
Poligony
Zapis w prostej strukturze wektorowej lub w
strukturze topologicznej
http://witch.sggw.waw.pl/
Dane ciągłe w GIS
Siatka rastrowa
Regularna siatka
punktów
Zapis rastrowy lub wektorowy
http://witch.sggw.waw.pl/
Dane ciągłe w GIS
200
260
240
180
170
130
270
200
220
250
Punkty rozmieszczone
nieregularnie
Izolinie
Zapis wektorowy
http://witch.sggw.waw.pl/
Baza danych GIS
• Baza danych GIS to dane przestrzenne z
przypisanymi do nich danymi opisowymi
• Dane przestrzenne zapisane są:
– w postaci modelu wektorowego
– w postaci modelu rastrowego
• Dane opisowe zapisane są w postaci
relacyjnej bazy danych
http://witch.sggw.waw.pl/
Wektorowy model danych GIS
punkty
linie
Node
Vertex
y
x
http://witch.sggw.waw.pl/
powierzchnie
Prosty model wektorowy
• punkty zapisywane są jako pary
współrzędnych X, Y
• linie to uporządkowane serie par
współrzędnych
• powierzchnie (poligony) to uporządkowane
serie par współrzędnych X, Y, gdzie punkt
początkowy i końcowy to ten sam punkt
http://witch.sggw.waw.pl/
Pow
Współrzędne
A
(1,4), (1,6), (6,6), (6,4), (4,4), (1,4)
B
(1,4), (4,4), (4,1), (1,1), (1,4)
C
(4,4), (6,4), (6,1), (4,1), (4,4)
Prosty model
wektorowy
6
A
5
4
3
B
Punkty i linie mogłyby być
zakodowane w podobny
sposób. Nie ma związku
pomiędzy punktami, liniami
i powierzchniami.
C
2
1
1
2
3
4
5
6
Topologiczny model wektorowy
• zapisywane są współrzędne X, Y obiektów
oraz ich wzajemne relacje przestrzenne
• nazywany często modelem „arc-node”
• arc oznacza linię
• node to punkty końcowe linii (segmentów
liniowych)
http://witch.sggw.waw.pl/
Node
I
II
III
IV
X Y
1 4
4 4
6 4
4 1
O = poligon zewnętrzny
1
6
A
5
4
II
I
3
III
5
4
6
B
C
2
1
3
2
IV
1
2
3
4
5
6
Line From To Left Right
1
I
III O
A
2
I
IV B
O
3
III IV O
C
4
I
II A
B
5
II
III A
C
6
II
IV C
B
Poly Lines
A
1,4,5
B
2,4,6
C
3,5,6
Topologiczna
struktura danych
Zasilanie modelu wektorowego
• wprowadzanie współrzędnych przy pomocy
klawiatury
• dane GPS
• digitalizacja
• skanowanie i wektoryzacja
http://witch.sggw.waw.pl/
Dane z klawiatury
• Wprowadzanie danych
z wykazów
współrzędnych
punktów lub
współrzędne
odczytane na mapie
http://witch.sggw.waw.pl/
Dane z GPS
• Dane zarejestrowane
za pomocą
odbiorników GPS
mogą być
bezpośrednio
wczytane do bazy
danych GIS
http://witch.sggw.waw.pl/
Digitalizacja
• Digitalizacja treści
map (analogowych
materiałów
źródłowych) za
pomocą digitizerów
http://witch.sggw.waw.pl/
Digitizer
• w pulpicie digitizera
zatopiona jest
metalowa siatka
wytwarzająca pole
elektromagnetyczne
• kursor posiada cewkę,
w której indukowany
jest prąd elektryczny
y
http://witch.sggw.waw.pl/
x
Skanowanie i wektoryzacja
• Materiały analogowe
poddawane są
skanowaniu (zamiana
na postać rastrową)
• Obraz rastrowy
poddawany jest
kalibracji
geometrycznej i
wektoryzacji
http://witch.sggw.waw.pl/
Wektoryzacja na ekranie
• Obraz rastrowy
wyświetlany jest na
ekranie monitora
• Przeprowadzana jest
ręczna lub
półautomatyczna
wektoryzacja
http://witch.sggw.waw.pl/
Rastrowy model danych GIS
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
b
a
a
b
b
b
b
b
b
b
b
b
b
b
b
b
b
b
b
b
b
b
b
b
b
a
a
c
c
a
a
c
c
a
c
c
c
c
c
c
c
c
c
c
c
c
c
c
c
b
c
c
c
b
c
c
c
b
b
c
c
b
b
b
c
b
b
b
b
c c c c c c c c c c c
http://witch.sggw.waw.pl/
Rastrowy model danych - cechy
• prosta struktura danych
• prostsza implementacja szeregu analiz
przestrzennych
• odpowiedni do reprezentacji zjawisk o
charakterze ciągłym
http://witch.sggw.waw.pl/
Dane rastrowe - pozyskanie
• w wyniku procesu skanowania
• z przetworników analogowo-cyfrowych
– cyfrowe kamery telewizyjne
– cyfrowy aparat fotograficzny
– itp.
• standardowe pliki graficzne
• konwersja wektor - raster
http://witch.sggw.waw.pl/
Konwersja wektor - raster
a
c
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
b
a
a
b
b
b
b
b
b
b
b
b
b
b
b
b
b
b
b
b
b
b
b
b
b
a
a
c
c
a
a
c
c
a
c
c
c
c
c
c
c
c
c
c
c
c
c
c
c
b
c
c
c
b
c
c
c
b
b
c
c
b
b
b
c
b
b
b
b
c c c c c c c c c c c
http://witch.sggw.waw.pl/
b
Poligony
Konwersja wektor - raster
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
0
1
1
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
0
0
0
1
0
0
1
0
0
1
0
0
0
1
0
0
0
1
0
0
0
1
0
0
0
0
1
0
0
0
1
1
0
0
0
1
0
0
0
0
1
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
http://witch.sggw.waw.pl/
Linie
Dane opisowe (atrybuty)
• dane opisowe przechowywane są w
oddzielnych zbiorach i w innym formacie
(relacyjne bazy danych)
• obiekty geometryczne posiadają
identyfikatory odnoszące się do:
– tabeli atrybutów dla punktów PAT lub
– tabeli atrybutów dla linii AAT lub
– tabeli atrybutów dla powierzchni PAT
http://witch.sggw.waw.pl/
Dane opisowe a dane geometryczne
polygon attribute table
poly id area
1
2
3
pop
TFR
1
297
4583
2.7
2
607
3927
3.1
3
806
9271
3.8
W podobny sposób mogą być definiowane tabele atrybutów dla
punktów i linii
http://witch.sggw.waw.pl/
Id
101
102
103
104
105
106
107
District D_Pop D_TFR
Palma
89763
3.4
S. Maria 45938
2.9
Veralo
78383
3.2
Bolo
98302
3.9
Jose
67352
4.2
Malabo 102839
3.7
Chilabo 129388
2.8
Province
Merida
Merida
Merida
La Paz
La Paz
La Paz
La Paz
…
…
…
101
104
105
107
106
102
103
…
…
P_Pop P_TFR Province
397881
3.7
La Paz
214084
3.2
Merida
…
…
…
Dane opisowe - zasilanie
• ręczne wprowadzanie danych za pomocą
klawiatury
– arkusze kalkulacyjne
– systemy obsługi baz danych
• automatyczne czytniki i rejestratory
http://witch.sggw.waw.pl/
Co to jest GIS ?
• To system, w którego skład wchodzą: ludzie,
sprzęt komputerowy, oprogramowanie oraz
procedury, mający na celu pozyskanie,
zarządzanie, przetwarzanie, analizy, modelowanie
i prezentację danych przestrzennych
• Zastosowanie w: badaniach naukowych,
planowaniu, zarządzaniu i rozwiązywaniu
problemów gospodarczych, społecznych,
militarnych, itd.
http://witch.sggw.waw.pl/