GEOGRAFICZNE SYSTEMY INFORMACJI

GEOGRAFICZNE SYSTEMY INFORMACJI
PRZESTRZENNEJ
Dwiczenia laboratoryjne
Rok akademicki 2012/2013, semestr letni
PROWADZĄCY
mgr Emilia Modranka, Katedra Ekonometrii Przestrzennej UŁ
[email protected]
www.kep.uni.lodz.pl/em
KONSULTACJE
Poniedziałek:
Środa:
F022
12.00 – 13.00
16.40 – 17.40
ZASADY ZALICZENIA PRZEDMIOTU
1.
Dwa kolokwia zaliczeniowe;
LITERATURA PODSTAWOWA
1. Longley P.A., Goodchild M.F., Maguire D. J., Rhind D.W. (2006), GIS. Teoria i praktyka, PWN, Warszawa.
2. Gotlib D., Iwaniak A., Olszewski R. (2007), GIS obszary zastosowao, PWN, Warszawa.
3. Urbaoski J. (2007), Zrozumied GIS. Analiza informacji przestrzennej, PWN, Warszawa.
4. Czyżowski B. (2006), Praktyczny przewodnik po GIS. ArcView 3.3, PWN, Warszawa.
5. Litwin L., Myrda G., Systemy Informacji Geograficznej. Zarządzanie danymi przestrzennymi w GIS, SIP,
SIT, LIS, Helion
LITERATURA UZUPEŁNIAJĄCA
1. Gajos M., Myga – Piątek U., Geographical Information Systems. Interdisciplinary Aspects Sosnowiec –
Zagrzeb 2003.
2. Portale internetowe:



EBSCO
http://www.esripolska.com.pl
http://gisdiary.wordpress.com



http://www.geoportal.gov.pl
http://www.gis-net.pl
http://www.geostrona.pl/
TREŚCI PROGRAMOWE
1. Rodzaje i struktura danych przestrzennych. Źródła danych, budowa własnych banków danych
przestrzennych i przestrzenno-czasowych
2. Wprowadzenie do Geograficznych Systemów Informacyjnych (GIS, SIP, SIT, WEB-GIS)
3. Oprogramowanie GIS (komercyjne, darmowe)
4. ArcMap jako narzędzie GIS – podstawowe funkcje programu
5. Zarządzanie bankami danych w programie ArcMap – tabele atrybutów
6. Wizualizacja danych przestrzennych w programie ArcMap
7. Możliwości analityczne programu ArcMap – elementy eksploracyjnej analizy danych przestrzennych
8. Możliwości analityczne programu ArcMap – selekcja według atrybutów i lokalizacji
9. Samodzielna praca z mapą – kompozycje, prezentacje
ZAJĘCIA 1.
Rodzaje i struktura danych przestrzennych. Źródła danych, budowa własnych
banków danych przestrzennych i przestrzenno-czasowych
RODZAJE DANYCH PRZESTRZENNYCH
Dane
przestrzenne
Naturalne geograficzne
OBRAZY –
ZDJĘCIA
samolotowe
satelitarne
Społeczno ekonomiczne
Infrastrukturalne
drogi, rzeki,
kanały, zapory
ŚRODOWISKOWE
KATASTRALNE
topograficzne
agrarne
meteorologiczne
hydrograficzne
geologiczne
działki
ulice
grunty
zabudowania
nieruchomości
Powierzchniowe
Obszarowe
Punktowe
STATYSTYCZNE
(sprawozdania, spisy,
badania reprezentacyjne)
ekonomiczne
demograficzne
Obszarowe
Punktowe
RODZAJE MODELI DANYCH PRZESTRZENNYCH
Modele wektorowe
Modele wektorowe są szczególnie przydatne do
przedstawiania
i
przechowywania
obiektów
dyskretnych (czyli o dokładnie określonym kształcie)
jak budynki, przewody sieci czy granice
nieruchomości.
Obiekty geograficzne można przedstawid za pomocą
punktów, linii i poligonów.
WEKTOROWE FORMATY ZAPISU DANYCH


Zajęcia 1.
Shapefile – ESRI’s otwarty, hybrydowy, i
najpopularniejszy format zapisu danych
wektorowych korzystający z plików SHP,
SHX oraz DBF- Specyfikacja techniczna
Geography Markup Language (GML) –
Otwarty standard XML (dzięki OpenGIS) dla



Punkty – zbiory par współrzędnych x,y;
Linie – zbory współrzędnych definiujących
kształt;
Poligony
–
zestawy
współrzędnych
Materiały pomocnicze do dwiczeo
GEOGRAFICZNE SYSTEMY INFORMACJI PRZESTRZENNEJ
mgr Emilia Modranka
[email protected]
Strona 2 z 6




wymiany danych GIS
AutoCAD DXF – dla reprezentacji danych
wysokościowych w AutoCad
MapInfo TAB format -hybrydowy format
zapisu danych wektorowych używany w
kliencie MapInfo, korzysta z plików TAB,
DAT, ID i MAP
GeoMedia – Format zapisu danych
wektorowych oparty na Microsoft Access
stworzony przez firmę Intergraph.
Spatial Data File – Bardzo wydajny format
zapisu stworzony dla aplikacji Autodesk
pokrewny z MapGuide
definiujących granice zamykające obszary
FORMATY DANYCH WEKTOROWYCH
ArcGIS posługuje się trzema głównymi formatami
modelu wektorowego:



warstwami informacyjnymi,
plikami shape,
geobazami
Modele rastrowe
Modele rastrowe są przydatne do przechowywania i
analizowania ciągłych zjawisk powierzchniowych.
W modelu rastrowym obiekty są przedstawione jako
powierzchnia składająca się z regularnej siatki
komórek. Jeśli współrzędne x, y co najmniej jednego z
narożników rastra są znane można go ulokowad w
przestrzeni geograficznej.
RASTROWE FORMATY ZAPISU DANYCH:



Zajęcia 1.
ESRI grid – binarny format zapisu danych
rastrowych wprowadzony i używany przez
ESRI
GeoTIFF – TIFF z dodaną informacją o
georeferencji(metadane w pliku xml))
IMG – ERDAS IMAGINE format wprowadzony
i używany przez firmę ERDAS
FORMATY DANYCH RASTROWYCH

obrazy
rastrowe
–
np.
zdjęcia
fotogamatyczne,
obrazy
satelitarne,
zeskanowane mapy służą do generowania
danych GIS
 gridy – reprezentują dane pochodne,
zinterpretowane, używane do dalszych analiz
i modelowania. Mogą byd tworzone na
podstawie próbek punktowych jak np.
powierzchniowe
przedstawiające
zanieczyszczenia chemiczne gleb w oparciu o
klasyfikację obrazów. Gridy można tworzyd
poprzez konwersję z danych wektorowych.
Im mniejszy jest rozmiar komórki rastra tym
większa rozdzielczośd danych I bardziej
szczegółowa mapa.
Materiały pomocnicze do dwiczeo
GEOGRAFICZNE SYSTEMY INFORMACJI PRZESTRZENNEJ
mgr Emilia Modranka
[email protected]
Strona 3 z 6
Modele TIN (Niereguralna Sied Triangulacyjna)
Przestrzeo geograficzna jest przedstawiona w postaci
siatki przylegających do siebie trójkątów powstałych
wskutek połączenia ze sobą nieregularnie
rozmieszczonych punktów o współrzędnych x, y, z.
Modele TIN są efektywnym sposobem
przechowywania i analizowania powierzchni.
STRUKTURA DANYCH
Rysunek 1. Obiekty i ich atrybuty
Źródło: Litwin L., Myrda G., Systemy Informacji Geograficznej. Zarządzanie danymi przestrzennymi w GIS, SIP, SIT, LIS, Helion, s. 27.
MAPA CYFROWA
Przechowuje umiejscowienie i kształt geometryczny obiektów geograficznych wraz z informacjami opisującymi
te obiekty.
OBIEKTEM GEOGRAFICZNYM
W sensie systemów GIS mogą byd:

Rzeczywiste składniki krajobrazu stworzonych przez naturę, np. drzewa (lasy), rzeki, jeziora, przez
obiekty, stworzone przez człowieka, jak domy, fabryki, drogi, sieci elektryczne, telefoniczne, gazowe,
wodne itp.,

Obiekty wirtualne miasta, działki w mieście, strefy zagospodarowania przestrzennego, inne strefy
obejmujące określony obszar, a także połączenia lotnicze czy sied sprzedaży.
TABELA ATRYBUTÓW
Stanowi tabelę zmiennych (cech ilościowych i jakościowych) opisujących poszczególne obiekty geograficzne
Pliki SHAPE (Esri Shape Format)

Opracowany przez Environmental System Research Institute;

Format reprezentacji danych wektorowych, wspiera obiekty typu punkt, wielopunkt, wielolinia,
wielokąt;

Służy do opisywanych obiektów geograficznych, tworzenia map i wykonywania niektórych rodzajów
analiz przestrzennych;
Zajęcia 1.
Materiały pomocnicze do dwiczeo
GEOGRAFICZNE SYSTEMY INFORMACJI PRZESTRZENNEJ
mgr Emilia Modranka
[email protected]
Strona 4 z 6

Umożliwia dołączenie atrybutów;

Format SHP składa się ze zbioru plików obowiązkowych oraz opcjonalnych. Pliki muszą spełniad
konwencję nazewniczą systemu MS-DOS (8,3), jak również pliki tego samego zbioru znajdowad się
muszą w tym samym folderze;
Pliki Shape składnia
Pliki
zasadnicze
Pliki
opcjonalne
.SHX
.SHP
Opisuje
geometrię
obiektów danych
.PRJ
.ATX
zapis
odwzorowania,
układu
współrzędnych
oraz informacja o
zastosowanym
odwzorowaniu,
indeks
atrybutów dla
pliku .dbf file w
formacie
shapefile.colu
mnname.atx
.DBF
Indeks położenia
obiektów w
pliku shape,
umożliwia
szybkie
odszukanie
obiektów
Plik z zapisaną
tabelą atrybutów
obiektów, kolumny
opisują atrybuty,
format pliku dBase
III
.SBN i .SBX
przestrzenny
indeks
obiektów
GŁÓWNE BAZY DANYCH
1. Główny Urząd Statystyczny: http://www.stat.gov.pl/gus
2. Bank Danych Lokalnych: http://www.stat.gov.pl/bdl/app/strona.html?p_name=indeks
3. Europejski Urząd Statystyczny – Eurostat: http://epp.eurostat.ec.europa.eu
4. Eurostat: baza danych z plikami shape dla regionów Europy:
http://epp.eurostat.ec.europa.eu/portal/page/portal/gisco_Geographical_information_maps/popups/refer
ences/administrative_units_statistical_units_1
5. Baza danych o gminach w Polsce: http://www.bmb.pl/
6. Organizacja Wspólnoty Gospodarczej i Rozwoju OECD: http://www.oecd.org
7. Bank Światowy (baza danych): http://databank.worldbank.org/ddp/home.do?Step=1&id=4
8. Bazy danych ONZ: http://www.un.org/en/databases/
9. Baza danych UNCTAD: http://www.unctad.org/Templates/Page.asp?intItemID=1888&lang=1
UKŁADY DANYCH WIELOWYMIAROWYCH
Tabela relacyjna
Forma tabeli dostępna w BDL – umożliwia tworzenie wielu dowolnych zestawieo poprzez sortowanie oraz
tabele przestawne w MS EXCEL
Czas (t)
Nazwa obiektu (regionu) (n)
Nazwy cech
Jednostka cech
Wartości cech
2000
łódzkie
ludnośd
tys. osób
…
2000
lubelskie
ludnośd
tys. osób
…
Tabela wielowymiarowa
Zajęcia 1.
Materiały pomocnicze do dwiczeo
GEOGRAFICZNE SYSTEMY INFORMACJI PRZESTRZENNEJ
mgr Emilia Modranka
[email protected]
Strona 5 z 6
A. Do analiz panelowych – kolejne kolumny stanowią osobne zmienne (atrybuty). Rekordy (wiersze)
tabeli są uporządkowane wg kolejności alfabetycznej kolumny „Nazwa obiektu” – stanowi ona
identyfikator.
Czas (t)
Nazwa obiektu (regionu) (n)
Cecha 1.
Cecha 2.
Cecha ….
Cecha k
B. Do wizualizacji danych w formie tabel w raportach – wykrywania zależności
Cechy
Cecha 1.
Obiekty/Lata
1995
1996
Cecha 2.
1997
1995
1996
1997
dolnośląskie
….
zachodniopomorskie
C.
Do przygotowania pojedynczych map tematycznych (ArcMap, Quantum GIS)
Obiekty/cechy_czas
Cecha1_95
Cecha1_96
Cecha1_97
Cecha2_95
Cecha2_96
Cecha2_97
dolnośląskie
….
zachodniopomorskie
TWORZENIE WŁASNYCH BANKÓW DANYCH PRZESTRZENNYCH NA PODSTAWIE
DANYCH POZYSKANYCH Z BAZ DANYCH ZAMIESZCZONYCH W INTERNECIE
1.
2.
3.
Otworzyd pusty dokument MS Excel;
Skopiowane (lub zapisane) z bazy danych dostępnej w Internecie Wklej specjalnie [do pliku xls] >
wartości >
Sformatowad dane w pliku xls:
a) Pierwszy wiersz: nazwy kolumn bez spacji do 10 znaków, bez polskich znaków (używad symboli)
b) W kolejnym arkuszu stworzyd legendę opisującą symbole zmiennych
c) Komórka A1: nazwa kolumny z jednostką terytorialną/ obiektem;
d) Nazwy obiektów/ jednostek przestrzennych sformatowane jak w tabeli atrybutów mapy (plik .dbf)
ABY ZŁĄCZYD ATRYBUTY (CECHY) Z OBIEKTAMI MAPY WEKTOROWEJ ARKUSZ Z DANYMI W ARCMAP (NIE
LEGENDĄ) NALEŻY ZAPISAD W FORMACIE (TXT ZE ZNAKAMI TABULACJI )
1.
2.
Zaznaczyd cały obszar danych;
Zapisad plik jako tekst ze znakami tabulacji, nazwa pliku bez polskich znaków;
Zadanie
Stworzyd plik bazy danych w formacie xls zawierający
1.
W arkuszu NUTS3: tabelę atrybutów pod mapy tematyczne dla podregionów (4 zmienne w podziale na
podregiony NUTS3 oraz kolejne lata)
2.
W arkuszu NUTS2 tabelę atrybutów pod mapy tematyczne dla województw (4 zmienne w podziale na
województwa NUTS3 oraz kolejne lata)
3.
W arkuszu LEGENDA opis symboli zmiennych (pełna nazwa zmiennej, zakres przestrzenny, zakres
czasowy, źródło)
Zajęcia 1.
Materiały pomocnicze do dwiczeo
GEOGRAFICZNE SYSTEMY INFORMACJI PRZESTRZENNEJ
mgr Emilia Modranka
[email protected]
Strona 6 z 6