wykład 1 infrastruktury danych przestrzennych

TENDENCJE ROZWOJU GIS
WYKŁAD 1
INFRASTRUKTURY
DANYCH PRZESTRZENNYCH
Dr hab. inż. Elżbieta Bielecka
13 października 2006 r.
1
INFRASTRUKTURY DANYCH
PRZESTRZENNYCH
1. GENEZA
•
•
•
Źródło rozwoju
Trudności i ograniczenia
Sposób przezwyciężania
trudności
2. ISTOTA
•
•
•
Terminologia i definicje
Koncepcja
Elementy składowe
3. ZNACZENIE
4. PRZYKŁADY
Elżbieta Bielecka
2
ŹRÓDŁA ROZWOJU – LATA 90.
1.
POSTĘP TECHNOLOGICZNY
ŻYWIOŁOWY ROZWÓJ GEOMATYKI
GIS, GPS, RS, LBS …
2.
ROSNĄCE POTRZEBY SPOŁECZEŃSTWA w
zakresie GEOINFORMACJI
1.
WIELOŚĆ I RÓŻNORODNOŚĆ
ROZWIĄZAŃ TECHNICZNYCH
SYSTEMY, SIECI, BAZY DANYCH, MODELE, STANDARDY,
ROZWIĄZANIA PRAWNE, INSTYTUCJONALNE,
EKONOMICZNE …
Elżbieta Bielecka
3
TRUDNOŚCI i OGRANICZENIA
TRUDNOŚCI W DOSTĘPIE DO GEODANYCH:
„ Wyszukanie (co i gdzie?)
„ Ocena (czy odpowiednie?)
„ Pozyskanie (jak, kiedy i za ile?)
TRUDNOŚCI W STOSOWANIU GEODANYCH CELEM
UZYSKANIA GEOINFORMACJI
„ Łączenie (jak?)
„ Przetwarzanie (kto?)
„ Pobranie (jaka postać)
Elżbieta Bielecka
4
TRUDNOŚCI i OGRANICZENIA
„
„
Niedostateczne wykorzystywanie istniejących
zasobów geoinformacyjnych przez administrację
publiczną i obywateli
Utrudnione gospodarowanie zasobami
geoinformacyjnymi danego terytorium
Elżbieta Bielecka
5
PRZEZWYCIĘŻANIE TRUDNOŚCI
i OGRANICZEŃ
1.
Utworzenie jednego wielkiego systemu
geoinformacyjnego zastępującego systemy
istniejące – podejście scentralizowane
2.
Zastosowanie środków zapewniających
współdziałanie istniejących systemów, tj. utworzenie
infrastruktury danych przestrzennych
Analizy wykonalności wskazują na drogę 2.
Elżbieta Bielecka
6
TERMINOLOGIA
„
INFRASTRUKTURA DANYCH
PRZESTRZENNYCH SPATIAL DATA
INFRASTRUCTURE –SDI
„
INFRASTRUKTURA INFORMACJI
PRZESTRZENNEJ SPATIAL INFORMATION
INFRASTRUCTURE, INFRASTRUCTURE FOR
SPATIAL INFORMATION
„
INFRASTRUKTURA GEOINFORMACYJNA
GEOINFORMATION INFRASTRUCTURE
Elżbieta Bielecka
7
DEFINICJA
INFRASTRUKTURA DANYCH PRZESTRZENNYCH
– ZESPÓŁ ŚRODKÓW PRAWNYCH,
ORGANIZACYJNYCH, EKONOMICZNYCH I
TECHNICZNYCH, KTÓRE:
„ zapewniają powszechny dostęp do danych i usług
przestrzennych dotyczących określonego obszaru
„ przyczyniają się do efektywnego stosowania
geoinformacji dla zrównoważonego rozwoju
„ umożliwiają racjonalne gospodarowanie zasobami
geoinformacyjnymi
Elżbieta Bielecka
8
KONCEPCJA – podstawowe założenia
1.
Orientacja na użytkownika (dane i usługi, metadane
dla danych i usług)
2.
Zdolność systemów do współdziałania
(interoperacyjność)
3.
Zgodność semantyczna (ontologia)
4.
Technologia informacyjna (standardy, sieci)
5.
Rozwiązania prawne i ekonomiczne (polityka
władz)
6.
Współpraca zainteresowanych (koordynacja,
porozumienia)
Elżbieta Bielecka
9
SDI a GIS
INFRASTRUKTURA
GEOINFORMACYJNA
SPOŁECZEŃSTWO
(SDI)
TERYTORIUM
Technologia i usługi
Polityka i porozumienia
Standardy i Specyfikacje techniczne
SYSTEM
GEOINFORMACYJNY
(GIS)
Elżbieta Bielecka
GRUPA
UŻYTKOWNIKÓW
TEMATYKA
10
RODZAJE SDI
PODZIAŁ ZE WZGLĘDU NA OBSZAR:
„ LOKALNE (miejskie, powiatowe;)
„ REGIONALNE (wojewódzkie)
„ KRAJOWE (Polska)
„ MIĘDZYNARODOWE, GLOBALNE
PODZIAŁY ZE WZGLĘDU NA:
„ TEMATYKĘ (środowisko, bezpieczeństwo)
„ PRZEZNACZENIE (ogólne, specjalne)
Elżbieta Bielecka
11
RODZAJE SDI
SDI LOKALNE I REGIONALNE:
„ wspierają codzienną działalność
„ ułatwiają podejmowanie decyzji
KRAJOWE:
„ strategiczne inicjatywy dotyczące
zarządzania informacją
MIĘDZYNARODOWE, GLOBALNE:
„ forum do kooperacji
„ wymiana idei i doświadczeń
Elżbieta Bielecka
12
KONCEPCJA
KOMPONENTY SDI
Technologia
Ludzie
Polityka
HIERARCHIA
Globalny
Dane
Standardy
Kontynentalny
Krajowy
Regionalny
Lokalny
Przedsiębiorstwa
Elżbieta Bielecka
13
ISTOTA
ISTOTĄ TWORZENIA SDI JEST DĄŻENIE DO JEDNOLITOŚCI,
KOMPLETNOŚCI I UTRZYMYWANIA W STANIE
AKTUALNOŚCI NAJWAŻNIEJSZYCH DANYCH
GEOPRZESTRZENNYCH ZE WZGLĘDU NA:
„
„
„
„
wzrost liczby i zróżnicowania podmiotów zajmujących się
pozyskiwaniem, przetwarzaniem i dystrybucją danych
geoprzestrzennych,
wzrost liczby aplikacji, produktów i usług geoinformacyjnych
oraz stosowanych formatów,
trudności z korzystaniem z danych zgromadzonych przez
różne podmioty,
wzrost kosztów integrowania danych pochodzących z
różnych źródeł.
Elżbieta Bielecka
14
AKTORZY SDI
„
„
„
„
Użytkownik
Producent danych i usług
Dostawca danych i usług
Broker
•
„
Wytwórca produktów przetworzonych (value adder)
•
•
„
wyszukuje najlepszy zestaw danych przestrzennych na
podstawie zadanych kryteriów
zwiększa usługi dodane, czyli rozszerza oferowane przez
SDI usługi o dodatkową funkcjonalność
decyduje o rozwoju i przyszłości SDI
Wygrywający (value taker)
•
•
rozpatrywany tylko w aspekcie finansowym
osiąga maksymalny zysk przy minimalnych nakładach
Elżbieta Bielecka
15
DANE SDI
PODSTAWOWE RODZAJE DANYCH:
„ REFERENCYJNE
•
•
Stosowane są przez niemal wszystkich
użytkowników, stanowiąc zasób głównych,
wspólnych danych (CORE DATA)
Umożliwiają identyfikowanie innych danych i
obiektów stanowiąc dla nich dane referencyjne
(REFERENCE DATA)
„ TEMATYCZNE
•
Wykorzystywane w różnego rodzaju aplikacjach
Elżbieta Bielecka
16
DANE REFERENCYJNE
kataster
transport
hydrografia
podział administracyjny
osnowa geodezyjna
rzeźba
zdjęcia i obrazy
Warszawa
Mazowsze
nazwy geograficzne
Elżbieta Bielecka
17
DANE TEMATYCZNE
zasięg powodzi
demografia
pokrycie terenu
bioróżnorodność
dane
ekonomiczne
infrastruktura
Elżbieta Bielecka
18
USŁUGI
USŁUGI:
„ Usługi katalogowe (dotyczące wyszukiwania
danych na podstawie metadanych)
„ Usługi wizualizacji danych przestrzennych
„ Usługi handlu elektronicznego
„ Usługi potwierdzania autentyczności, podpisu
elektronicznego, płatności i poufności
„ Usługi kompresji danych
Elżbieta Bielecka
19
ARCHITEKTURA SDI
DEFINICJA:
„ Ogólna budowa systemu
„ Oprogramowanie aplikacyjne obejmujące:
•
•
•
protokoły
sposoby rozbudowy systemu
współdziałanie z innymi systemami
Elżbieta Bielecka
20
ARCHITEKTURA n - warstwowa
DESKTOP GIS
„ dane oraz oprogramowanie zainstalowane na
jednym komputerze
ARCHITEKTURA 2-warstwowa
„ rozdzielenie danych geometrycznych od opisowych
„ dane geometryczne – postać binarna
„ dane opisowe – relacyjne SZBD
„ wykorzystanie do zapytań i analiz SQL
„ wielodostęp
Elżbieta Bielecka
21
ARCHITEKTURA 3/n - warstwowa
ARCHITEKTURA 3/n-warstwowa
„ Oprogramowanie jest podzielone na 3 niezależne
moduły:
•
•
•
„
„
Klient realizuje bardzo ograniczone zadania
najczęściej związane z interfejsem użytkownika
Serwer aplikacji – warstwa pośrednia – opowiada za:
•
•
„
Interfejs użytkownika
Serwer aplikacji
Bazę danych
interakcję z bazą danych oraz główne obliczenia
udostępnia klientowi mechanizmy do przetwarzania danych
Jeśli zadania serwera aplikacji realizowane są przez
kilka serwerów – ARCHITEKTURA n-warstwowa
Elżbieta Bielecka
22
ARCHITEKTURA 3/n - warstwowa
ZALETY
„
„
„
„
„
niski koszt udostępniania danych
łatwość obsługi
globalny zasięg
możliwość administrowania systemem z jednego miejsca
rozdzielenie funkcji systemu na niezależne moduły
(znacznie ułatwia modernizację systemu).
WADY
ƒ
ograniczone możliwości wykonywania operacji na danych
„
wydłużony czas oczekiwania na mapę
Możliwość kradzieży danych
„
Elżbieta Bielecka
23
ARCHITEKTURA SDI
Elżbieta Bielecka
24
ARCHITEKTURA INSPIRE
Elżbieta Bielecka
25
PRZYKŁADY SDI
„
„
„
„
POZIOM GLOBALNY
•
•
Digital Earth http://www.digitalearthgov
Global Map Project http://www.iscgm.org/html4/index.html
KONTYNENTALNE
•
Europejska Infrastruktura Informacji Przestrzennej
INSPIRE http://inspire.jrc.it
KRAJOWE/NARODOWE
•
•
Australia
USA Geospatial One-Stop Portal http://www.geo-onestop.gov
REGIONALNE
•
SDI North-Rhine Westphalia http://www.gdinrw.org/index.php?lang=eng
Elżbieta Bielecka
26
WYKŁAD 2
NORMALIZACJA W DZIEDZINEI
INFORMACJI GEOGRAFICZNEJ
13 października 2006 r.
27
ASPEKTY WDROŻENIOWE
STANDARDY i SPECYFIKACJE TECHNICZNE
„
ISO/TC 211 Informacja geograficzna/Geomatyka –
rodzina norm 19100
ISO International Standardisation Organisation
TC Technical Committee
„
„
„
CEN TC 287 (Europejski Komitet Normalizacyjny)
PKN KT 297 Informacja geograficzna
Zgodność norm zapewia hierarchiczna struktura:
•
•
•
„
Poziom międzynarodowy – ISO TC 211
Poziom regionalny (europejski) - CEN TC 287
Poziom krajowy – PKN KT 297
OGC – Open GeoSpatial Consortium
Elżbieta Bielecka
28
CEL NORMALIZACJI
„
UŁATWIENIE WSPÓŁDZIAŁANIA
(INTEROPERABILITY) POMIĘDZY ODDZIELNYMI
REALIZACJAMI GIS W ZRÓŻNICOWANYCH I
ROZPROSZONYCH ŚRODOWISKACH SPRZĘTOWOPROGRAMOWYCH
„
WSPÓŁDZIAŁANIE POLEGA NA ZDOLNOŚCI DO:
• Wyszukania informacji i narzędzi do jej przetwarzania, niezależnie
•
od tego gdzie ta informacja jest przechowywana (fizyczna
lokalizacja)
Zrozumienia i właściwego wykorzystania uzyskanej informacji i
stosowanych narzędzi niezależnie od platformy, która je zawiera
Elżbieta Bielecka
29
OBSZARY NORMALIZACJI w ISO
„
„
„
„
„
PODSTAWY METODYCZNE
• Model odniesienia, język schematów aplikacyjnych,
terminologię, zasady badania zgodności z normą i testowanie
tej zgodności
USŁUGI W ZAKRESIE INFORMACJI GEOGRAFICZNEJ
• Wyznaczanie położenie obiektów, metody prezentacji
kartograficznej, kodowanie obiektów
ADMINISTRACJA DANYMI
• Opisy jakości danych i procedury oceny jakości, metadane i
katalogi obiektów
MODELE DANYCH PRZESTRZENNYCH
• Opisujące relacje geometryczne, topologiczne, czasowe
PROFILE I NORMY FUNKCJONALNE
• Dobór i łączenie wybranych rozwiązań normatywnych w celu
dostosowania do indywidualnych potrzeb
Elżbieta Bielecka
30
NORMY ISO w DZIEDZINIE GEOMATYKI
ISO 19101 Informacja geograficzna – Model odniesienia
Geographical Information – Reference Model
„ NORMA OPISUJE:
• Strukturę norm rodziny 19100
• Zakres przedmiotowy normalizacji
• Kontekst i środowisko pojęciowe
• Terminologię
• Teorię i przyjętą metodologię
• Relacje i związki pomiędzy poszczególnymi normami
„
NIEZALEŻNOŚĆ OD PLATFORM SPRZĘTOWYCH I
PROGRAMOWYCH ORAZ TECHNOLOGII
IMPLEMENTACYJNYCH
Elżbieta Bielecka
31
METODOLOGIA MODELOWANIA
DANYCH
„
MODELOWANIE
POJĘCIOWE
• Tworzenie abstrakcyjnego
•
•
opisu interesującego nas
wycinka rzeczywistości
wraz z zespołem pojęć
Technika opisu usług
przekształcania i wymiany
danych i informacji
Precyzyjny i jednoznaczny
opis modelu pojęciowego
nazywamy schematem
pojęciowym
Elżbieta Bielecka
32
METODOLOGIA MODELOWANIA
DANYCH
„
NORMY PODAJĄ SCHEMATY POJĘCIOWE
DLA OPISU:
• Lokalizacji przestrzennej
• Geometrii, topologii
• Metadanych
• Jakości
• Transferu danych i usług
Elżbieta Bielecka
33
METODOLOGIA MODELOWANIA
DANYCH
„
„
ISO 19 108 Rules for application schema
Reguły budowy schematów aplikacyjnych
SCHEMAT APLIKACYJNY – formaly opis
modelu pojęciowego
• Pełny i precyzyjny opis danych występujących w
określonej aplikacji:
„
„
„
„
„
„
typy obiektów i ich atrybuty
sposób reprezentacji obiektów w bazie danych
typy związków pomiędzy obiektami
typy operacji dostępnych na obiektach
Układ odniesień przestrzennych
Specyfikacja jakości
Elżbieta Bielecka
34
SCHEMAT APLIKACYJNY
„
ROLA SCHEMATU APLIKACYJNEGO:
• Opisywanie danych, z uwzględnieniem ich struktur, w sposób
•
„
czytelny dla komputera, co pozwala na używanie automatycznych
mechanizmów zarządzania danymi
Dokumentowania treści danych, co pozwala na jednoznaczne i
poprawne rozumienie danych oraz ich interpretowanie w celu
uzyskania informacji
UZGODNIONY POMIĘDZY UŻYTKOWNIKAMI SCHEMAT
APLIKACYJNY JEST ŚRODKIEM ZAPEWNIAJĄCYM
POPRAWNE KOMUNIKOWANIE INFORMACJI
GEOGRAFICZNEJ M.IN. POPRZEZ EFEKTYWNY
TRANSFER DANYCH, Z UWZGLĘDNIENIEM ASPEKTÓW
ZNACZENIOWYCH.
Elżbieta Bielecka
35
METODYKA KATALOGOWANIA
OBIEKTÓW
„
ISO 19 110 Feature Cataloging Methodology
Metodyka katalogowania obiektów
• Katalog obiektów, mający charakter słownika,
zawierający:
„
„
„
„
•
•
definicje i opisy typów obiektów
atrybuty obiektów
powiązania między obiektami
dopuszczalne operacje na skatalogowanych obiektach
Katalog obiektów opracowywany jest na podstawie
schematu aplikacyjnego
Katalogowanie obiektów wiąże się z problemem
stosowania jednolitych i trwałych identyfikatorów
Elżbieta Bielecka
36
NORMALIZACJA w zakresie METADANYCH
„
„
ISO 19115 Metadata
Metadane
Norma wprowadza hierarchiczną koncepcję organizacji
danych geograficznych:
• Poziom serii zbiorów danych geograficznych
• Poziom zbioru danych geograficznych
• Poziom podzbioru danych geograficznych, identyfikujący w
obszarze zbioru dane o wspólnych cechach.
„
Standard DUBLIN CORE
Elżbieta Bielecka
37
NORMALIZACJA w POLSCE
„
PKN KT 297 zatwierdził 9 norm z serii ISO 19 000
www.gugik.gov.pl/kt297
„
Normy wprowadzane są tzw. metodą okładkową –
strona tytułowa – j. polski, tekst normy –j. angielski
„
stosowanie norm jest dobrowolne o ile nie nakazują
tego inne akty prawne lub przepisy branżowe
„
Ustawa z dn. 10 czerwca 1994 o zamówieniach
publicznych (art.17.1) „...zamawiający winien m.in.
określić przedmiot zamówienia publicznego za
pomocą cech technicznych i jakościowych, z
uwzględnieniem Polskich Norm wprowadzających
normy europejskie...”.
Elżbieta Bielecka
38
LITERATURA
„
„
„
„
„
„
„
„
„
„
Bielecka E. (2006) Systemy informacji geograficznej. Teoria i zastosowania.
Wyd. PJWSTK, Warszawa
Gaździcki J. (2003) Część I-IV skróconej wersji podręcznika Developing
Spatial Data Infrastructure: The SDI Cookbook Kompendium infrastruktur
danych przestrzennych GSDI, wersja 1.1, 2001 pod red. D,G. Neberta.
„Geodeta” 2(93):37−40; 3(94):29−32; 4(95): 37−40; 5(96):29−32.
GSDI (2000) Spatial Data Infrastructure Cookbook v1.0 (PDF).
http://www.gsdi.org, July 2000.
Iwaniak A. (2005-6) Od GIS do SDI.”Geodeta” 11(126):39-42; 12(127):32-34;
1(128):39-43; 2(129):31-34.
Litwin L., G. Myrda (2005) Systemy informacji geograficznej. Zarządzanie
danymi w GIS, SIP, SIT, LIS. Wyd. Helion, Warszawa
Michalak J. (2003) Podstawy metodyczne i technologiczne infrastruktur
geoinformacyjnych. Roczniki Geomatyki t.1z.2.
Pachelski W. (2004) Program prac KT 297 ds. Informacji geograficznej (w
związku z członkostwem Polski w CEN). Biuletyn Informacyjny Głównego
Geodety Kraju, numer specjalny maj 2004, s 2-10
Cross-Border Geodata Infrastructure The NetherlandsNorthRHine/Westphalia: http://www.gdi-nl-nrw.info
Geospatial One-Stop portal: http://geo-one-stop.gov
GSDI Conferences: http://www.gsdi.org/gsdiConferences.asp
Elżbieta Bielecka
39