harmonizacja baz danych referencyjnych – niezbędny krok ku

TOWARZYSTWO
INFORMACJI
HarmonizacjaPOLSKIE
baz danych
referencyjnych – niezbêdny
krok PRZESTRZENNEJ
ku budowie krajowej SDI
ROCZNIKI GEOMATYKI 2007 m TOM V m Z ESZYT 1
35
HARMONIZACJA BAZ DANYCH REFERENCYJNYCH –
NIEZBÊDNY KROK KU BUDOWIE KRAJOWEJ
INFRASTRUKTURY DANYCH PRZESTRZENNYCH
HARMONIZATION OF REFERENCE DATABASES –
AN INDISPENSIBLE STEP IN BUILDING
NATIONAL SPATIAL DATA INFRASTRUCTURE
Dariusz Gotlib1, Adam Iwaniak2, Robert Olszewski1
Instytut Fotogrametrii i Kartografii, Wydzia³ Geodezji i Kartografii, Politechnika Warszawska
2
Laboratorium GIS, Katedra Geodezji i Fotogrametrii, Akademia Rolnicza we Wroc³awiu
1
S³owa kluczowe: krajowa infrastruktura danych przestrzennych, harmonizacja baz danych
referencyjnych, VMap, TBD
Keywords: national spatial data infrastructure, harmonisation of reference databases, Vmap,
TBD
Wstêp
Niemal ka¿dy system informacji przestrzennej, niezale¿nie od jego przeznaczenia, tworzony np. na potrzeby planowania przestrzennego, ochrony œrodowiska, zarz¹dzania miastem, geomarketingu lub wspierania operacji militarnych, korzysta z danych referencyjnych,
które umo¿liwiaj¹ lokalizowanie obiektów i zjawisk interesuj¹cych jego u¿ytkowników .
U³atwienie dostêpu do tych danych mo¿liwe jest m.in. przez:
m budowê referencyjnych baz danych topograficznych,
m budowê baz metadanych umo¿liwiaj¹cych sprawdzenie jakie dane s¹ dostêpne lub
bêd¹ pozyskane w przysz³oœci,
m wprowadzenie jednoznacznych identyfikatorów dla obiektów geograficznych, umo¿liwiaj¹cych integracjê danych z ró¿nych baz danych przestrzennych.
W zakresie baz danych topograficznych zrobiono w Polsce doϾ wiele. W ostatnich
latach opracowano bazy danych przestrzennych o charakterze referencyjnym pokrywaj¹ce
znaczne obszary kraju:
m Baza Danych Ogólnogeograficznych – BDO (poziom skalowy 1:250 000),
m VMap L2 (poziom skalowy 1:50 000),
m Baza Danych Topograficznych – TBD (poziom skalowy 1:10 000).
Obecnie s¹ to trzy niezale¿ne bazy danych. Tworz¹c infrastrukturê danych przestrzennych (spatial data infrastructure – SDI) nale¿y zapewniæ przep³yw danych miêdzy nimi i
umo¿liwiæ u¿ytkownikom wspólne ich u¿ytkowanie. W zwi¹zku z tym konieczna jest harmonizacja (wzajemne uzgodnienie) modeli pojêciowych wymienionych baz danych o cha-
36
Dariusz Gotlib, Adam Iwaniak, Robert Olszewski
rakterze referencyjnym. Ze wzglêdu na to, i¿ Baza Danych Topograficznych oraz baza VMap
L2 stanowiæ maj¹ z za³o¿enia podstawowe Ÿród³o danych topograficznych, zarówno do
zasilania urzêdowych systemów informacji przestrzennej, systemów produkcji map topograficznych jak i opracowañ tematycznych, szczególne znaczenie ma harmonizacja w³aœnie
tych dwóch zasobów danych (rysunek).
Zespó³ ekspertów reprezentuj¹cych cywiln¹ i wojskow¹ s³u¿bê geodezyjno-kartograficzn¹
wskaza³ w 2005 roku na najwa¿niejsze konsekwencje utrzymywania dotychczasowych rozbie¿noœci wystêpuj¹cych pomiêdzy bazami TBD i VMap L2:
m powielanie czêœci prac w ramach opracowania drugiej edycji VMap L2 oraz budowy
TBD w Polsce,
m ponoszenie znacznych nak³adów na proces integracji danych VMap i TBD w celu
zapewnienia odniesienia referencyjnego na du¿ych obszarach kraju do opracowañ
tematycznych,
m brak mo¿liwoœci w pe³ni zadowalaj¹cej integracji VMap i TBD i stworzenia jednej
spójnej bazy danych referencyjnych o charakterze wielorozdzielczym,
m niespójnoœæ§ metod integracji danych VMap i TBD w ró¿nych oœrodkach dokumentacji geodezyjnej i kartograficznej,
m d³ugi okres osi¹gania przez TBD poziomu danych pozwalaj¹cego na jej upowszechnienie (trudnoœæ wspólnego wykorzystywania danych TBD i VMap).
Analizuj¹c wyniki ww. prac koncepcyjnych (Gotlib, Iwaniak, Olszewski, 2006), autorzy
podjêli próbê zdefiniowania najistotniejszych zadañ zmierzaj¹cych do budowy spójnej bazy
danych referencyjnych w Polsce:
Harmonizacja modeli pojêciowych
istniej¹cych baz danych topograficznych
Wprowadzenie zmian do modelu danych VMap i TBD mo¿e spowodowaæ znacz¹ce u³atwienie wymiany danych pomiêdzy tymi bazami danych. Zdaniem autorów niezbêdne jest
ujednolicenie sposobu klasyfikacji wybranych obiektów, zastosowanie w bazie VMap zapisu
informacji o nazwach obiektów hydrograficznych, miejscowoœci itp. zgodnego z relacyjnym modelem danych oraz wprowadzenie do bazy VMap nowych elementów. Przyk³adem
mo¿e byæ wprowadzenie ci¹g³ej reprezentacji sieci rzecznej w postaci osi cieków. Wystêpuj¹cy w VMap L2 sposób modelowania obiektów hydrograficznych zgodny jest bowiem z
kartograficznym sposobem zapisu danych przestrzennych (model DCM), nie zaœ z modelem
krajobrazowym (model DLM).
Istotne znaczenie ma równie¿ zaproponowanie rozszerzenia zestawu atrybutów charakteryzuj¹cych poszczególne klasy obiektów o identyfikatory umo¿liwiaj¹ce integracjê bazy VMap z
zewnêtrznymi bazami danych. Szczególne znaczenie ma zastosowanie identyfikatorów nazw
pochodz¹cych z Pañstwowego Rejestru Nazw Geograficznych w Centralnym Oœrodku Dokumentacji Geodezyjnej i Kartograficznej (PRNG). U¿ycie identyfikatora hydronimów z PRNG
umo¿liwi np. powi¹zanie danych referencyjnych z bazami tematycznymi IMGW (Mapa Podzia³u
Hydrograficznego Polski) czy GUGiK (Mapa Hydrograficzna Polski).
Nale¿y jednak podkreœliæ, ¿e w kontekœcie rozwoju SDI w Polsce niezbêdne jest rozpoczêcie prac nad kompleksowym opracowaniem zasad harmonizacji danych zawartych w
rejestrach pañstwowych i krajowych bazach referencyjnych. Istotnym zadaniem jest opracowanie metodyki nadawania jednoznacznych identyfikatorów obiektom topograficznym
oraz sposobu udostêpniania wspólnego wykazu identyfikatorów (identyfikatory i nazwy cie-
Harmonizacja baz danych referencyjnych – niezbêdny krok ku budowie krajowej SDI
37
ków, jezior, kana³ów, oraz miejscowoœci). Jest to szczególnie istotne dla rozwoju wymienionych trzech baz danych referencyjnych (TBD, VMap L2 i BDO).
Harmonizacja metadanych
Metadane gromadzone s¹ podczas opracowania zarówno bazy TBD jak i VMap L2.
Do zapisu metadanych w TBD i VMap nale¿y wykorzystaæ jêzyk XML, który zosta³ przyjêty do opisu zbiorów metadanych przez Miêdzynarodow¹ Organizacjê Standaryzacyjn¹ ISO.
Proponuje siê, aby metadane zwi¹zane z bazami TBD i VMap L2 wchodzi³y w sk³ad
wspólnego systemu metadanych zgodnie z przyjêtym jednolitym standardem w Polsce.
Zastosowanie koncepcji wielorozdzielczych baz danych
Proponuje siê zaprojektowanie bazy danych referencyjnych w Polsce jako bazy „wielorozdzielczej”. Baza danych oparta na tej koncepcji umo¿liwia³aby gromadzenie danych na ró¿nych
poziomach szczegó³owoœci i dok³adnoœci w ró¿nych czêœciach kraju. Rozwi¹zanie to zak³ada
ca³kowit¹ harmonizacjê baz TBD i VMap L2, a w dalszej perspektywie równie¿ BDO.
Realizacja tej idei wydaje siê szczególnie ³atwa obecnie, kiedy w skali ca³ego kraju powsta³a ortofotomapa cyfrowa i jednoczeœnie podjêto decyzjê o aktualizacji VMapy L2 równie¿ dla ca³ego obszaru Polski. Proponowane rozwi¹zanie pozwoli³oby z jednej strony na
pe³ne wykorzystanie doskona³ego materia³u Ÿród³owego jakim jest ortofotomapa, z drugiej
natomiast – da³oby mo¿liwoœæ uzyskania w ci¹gu kilku lat zdolnoœci operacyjnej bazy danych topograficznych i mo¿liwoœci dalszego jej finansowania w wybranych obszarach bazy
na pe³nym poziomie szczegó³owoœci.
Integracja NMT z danymi sytuacyjnymi
Wœród proponowanych rozszerzeñ koncepcyjnych dotycz¹cych budowy NMT jako najistotniejsze mo¿na wymieniæ:
m tworzenie wielorozdzielczego, wspólnego modelu rzeŸby terenu dla TBD i VMap jako
bazy pokrywaj¹cej kraj w sposób ci¹g³y, bez sztucznego podzia³u np. na arkusze,
m uwzglêdnienie przy pozyskiwaniu danych o rzeŸbie terenu zró¿nicowania morfometrycznego Polski,
m zapis danych w bazie wy³¹cznie w postaci wektorowych danych pomiarowych (Ÿród³owych) NMT, w sposób w pe³ni spójny z pozosta³ymi danymi topograficznymi,
m traktowanie reprezentacji elementów charakterystycznych terenu okreœlanych jako
dane pomiarowe NMT (pikiety, linie grzbietowe, linie ciekowe itd.) jako typowych
obiektów geograficznych np.: szczyt górski, pasmo górskie,
m wykorzystanie numerycznego modelu terenu opracowanego w ramach projektu LPIS
do utworzenia NMT na drugim poziomie szczegó³owoœci referencyjnej bazy danych
topograficznych kraju,
m stosowanie nowoczesnych metod generalizacji modelu rzeŸby terenu traktowanego
jako model DLM (numeryczny model krajobrazu) co oznacza, ¿e generalizacji powinny podlegaæ· formy terenowe reprezentowane bezpoœrednio w bazie danych, nie zaœ
rysunek warstwicowy.
38
Dariusz Gotlib, Adam Iwaniak, Robert Olszewski
Harmonizacja s³owników danych
Opracowanie spójnej koncepcji infrastruktury danych przestrzennych w Polsce, a zw³aszcza
mo¿liwoœæ ³¹cznego wykorzystania danych przestrzennych zgromadzonych w ró¿nych bazach danych, wymaga unifikacji stosowanych wykazów i tabel identyfikatorów. Opracowanie i wdro¿enie metody tworzenia wspólnych wykazów danych („s³owników”) dla referencyjnych baz danych TBD, VMap i BDO oraz baz danych tematycznych SOZO i HYDRO
(identyfikatory i nazwy cieków, jezior, kana³ów oraz miejscowoœci) umo¿liwi:
m powi¹zanie danych tematycznych z aktualizowanymi bazami danych referencyjnych
pomimo ró¿nej reprezentacji geometrycznej obiektów,
m aktualizacjê baz danych referencyjnych BDO i VMap danymi z zasobu podstawowego
TBD,
m ³¹czne przetwarzanie danych przestrzennych zgromadzonych w bazach danych o ró¿nym modelu pojêciowym, poziomie uogólnienia i dok³adnoœci geometrycznej.
Literatura
Gotlib D., Iwaniak A., Olszewski R., 2005: Jedna referencyjna baza danych topograficznych, Magazyn
Geoinformacyjny Geodeta, nr 1: s. 8-11.
Iwaniak A., Olszewski R., 2005: Education in Poland – Popularisation of the General Geographic Database,
International Cartographic Conference, Coruna
Gotlib D., Iwaniak A., Olszewski R., 2006: Infrastruktura danych przestrzennych inaczej – harmonizacja
VMAP L2 i TBD, Magazyn Geoinformacyjny Geodeta, nr 3: s. 30-33.
Summary
The following tasks should are the most important steps towards the creation of a coherent reference
database in Poland:
1. Harmonisation of conceptual models – introduction of small changes into the VMap and TBD data
models may result in considerable simplification of data exchange between those databases.
2. Harmonisation of metadata – metadata shall be stored in the process of development of both the
TBD and the VMap L2 databases.
3. Development of multi-resolution databases – it is proposed to design the reference database as a
multi-resolution database (of MRDB type); such a database would allow to store data at various levels
of detail and accuracy in individual regions of the country.
4. Integration of the DTM with 2D feature data is required.
dr in¿. Dariusz Gotlib
[email protected]
dr in¿. Adam Iwaniak
[email protected]
dr in¿. Robert Olszewski
[email protected]
Harmonizacja baz danych referencyjnych – niezbêdny krok ku budowie krajowej SDI
Rys. Harmonizacja TBD i VMAP L2 w kontekœcie baz danych przestrzennych
opracowywanych przez GUGiK i Zarz¹du Geografii Wojskowej
39