Raport końcowy - GISLab - Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu

Transkrypt

METODYKA i PROCEDURY INTEGRACJI, WIZUALIZACJI, GENERALIZACJI i STANDARYZACJI BAZ DANYCH REFERENCYJNYCH
Zadania wykonane w czasie realizacji
projektu celowego nr 6 T 12 2005C/06552
METODYKA i PROCEDURY INTEGRACJI, WIZUALIZACJI, GENERALIZACJI
i STANDARYZACJI BAZ DANYCH REFERENCYJNYCH
DOSTĘPNYCH W ZASOBIE GEODEZYJNYM i KARTOGRAFICZNYM
ORAZ ICH WYKORZYSTANIA DO BUDOWY BAZ DANYCH TEMATYCZNYCH
Joanna Bac-Bronowicz
Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu
Andrzej Głażewski
Dariusz Gotlib
Paweł J. Kowalski
Robert Olszewski
Politechnika Warszawska
Raport końcowy projektu nr 6 T 12 2005C/06552
strona 1
Wstęp
W projekcie opracowano metodykę zapewnienia spójności danych oraz ograniczenia wielokrotnego gromadzenia i aktualizacji tych samych informacji topograficznych i tematycznych w
Państwowym Zasobie Geodezyjnym i Kartograficznym (PZGiK) w Polsce, w różnych systemach
informacji geograficznej (GIS). Niestety, z przyczyn organizacyjnych a zwłaszcza finansowych,
nie jest na razie możliwe dla całego terytorium Polski utworzenie i utrzymanie w aktualności Bazy
Danych Topograficznych o największym (zaprojektowanym obecnie) poziomie dokładności odpowiadającej mapom topograficznym w skali 1:10 000. Wychodząc naprzeciw zadaniom kierownictwa Głównego Urzędu Geodezji i Kartografii, w zakresie utrzymania zasobów urzędowych na
poziomie europejskich państwowych służb kartograficznych, zaproponowano rozwiązanie, które
pozwoli na skrócenie czasu pozyskiwania danych dla całego obszaru kraju, jednocześnie zapewniając możliwości aktualizacji Wielorozdzielczej Baza Danych Topograficznych (WTBD). Aktualizację proponuje się wykonać pozyskując szczegółowe dane na tych terenach, gdzie jest to wymagane np. terenach przyszłych inwestycji czy zagrożonych powodzią. Istotą koncepcji WBDT
dla całego obszaru Polski jest wyróżnienie dwóch poziomów uogólnienia pojęciowego (dwóch
poziomów informacyjnych): pełnego (TBD1) i ograniczonego (TBD2), z zachowaniem jednego
poziomu dokładności geometrycznej, odpowiadającego opracowaniom analogowym w skali
1:10 000. Zaprojektowana WBDT zawiera dane pochodzące z Bazy Danych Topograficznych
(TBD) i Wektorowej Mapy Topograficznej nowej edycji (VMap L2+). Zaproponowano takie rozwiązanie, ze względu na fakt, że oba te produkty sporządzane są na podstawie tej samej ortofotomapy. WBDT w założeniu powinna także zawierać elementy możliwe do pozyskania z innych baz
np. z Ewidencji Gruntów i Budynków (EGiB), z zastrzeżeniem aktualności i wymaganej dokładności tych danych. Przeznaczeniem WBDT jest też stanowienie podstawy topograficznej do opracowania innych systemów informacji geograficznej. Aby było to możliwe opracowano metodykę
harmonizacji modelu pojęciowego wybranych baz danych tematycznych z PZGiK: Mapy Sozologicznej (SOZO), Mapy Hydrograficznej (HYDRO), a także - uspójnienia danych pochodzących z
innych źródeł, takich jak: System Numerycznej Mapy Leśnej (SNML), mapa geośrodowiskowa i
hydrogeologiczna (z Państwowego Instytutu Geologicznego) oraz rozważono dodatkowo inne
możliwości integracji i harmonizacji w WBDT – np. z grupami obiektów w Elektronicznej Mapie
Nawigacyjnej (ENC). Opracowanie WBDT wymagało uspójnienia mechanizmów wymiany danych odniesionych przestrzennie z wielu rejestrów państwowych np. Państwowego Rejestru Nazw
strona 2
Geograficznych (PRNG), Państwowego Rejestru Granic (PRG), Rejestru Jednostek Podziału Terytorialnego Kraju TERYT. W projekcie szczegółowo opracowano prototyp systemu informatycznego PRNG, umożliwiającego udostępnianie nazw geograficznych zgromadzonych w rejestrze,
ich edycję i aktualizację. Wykorzystywanie wspólnych, łatwo dostępnych, identyfikatorów obiektów w bazach danych WBDT z jednej strony ograniczy ilość pracy wykonywanej przy ich tworzeniu, z drugiej - ułatwi ich integrację. Próby przeprowadzone w czasie wykonywana VMap L2+ i
TBD, na zlecenie GUGiK i urzędów marszałkowskich biorących udział w projekcie, dowiodły
praktycznie że stosowanie identyfikatorów z bazy PRNG nie podnosi kosztów wykonania, a korzyści są oczywiste.
Ograniczony poziom informacyjny TBD2 odpowiadający pod względem uogólnienia pojęciowego
opracowaniom w skali 1: 50 000 zainspirował autorów do opracowania tzw. struktury użytkowej
VMap L2 pierwszej edycji (VMap L2u). Konieczność przyjęcia VMap L2u do wypełnienia danymi WBDT na niższym poziomie informacyjnym, została wymuszona brakiem danych TBD1 lub
TBD2 dla całego obszaru Polski (TBD1 i TBD2 nie można zastąpić elementami bazy danych
obiektów topograficznych, gdyż TBD2 to koncepcja zasadniczo różna od idei warstwowego, rozłożonego na etapy, opracowania bazy danych obiektów topograficznych, dla obszaru całego kraju). Baza VMap L2u ma nie tylko znacznie uproszczoną charakterystykę atrybutową, spolszczone
nazewnictwo klas i atrybutów (wzorowane na cywilnej mapie topograficznej tworzonej od 1998r.),
ale jest także uspójniona topologicznie. Ponadto materiały dystrybucyjne VMap L2u przygotowano równolegle dla trzech środowisk GIS: ESRI, Intergraph i MapInfo, co ułatwia rozpowszechnianie danych w CODGiKu (Centralnym Ośrodku Dokumentacji Geodezyjnej i Kartograficznej) i
WODGiKach (Wojewódzkich Ośrodkach Dokumentacji Geodezyjnej i Kartograficznej). Wykorzystując bazę danych topograficznych TBD (TBD2), jako podstawowe źródło danych referencyjnych należało także opracować takie algorytmy selekcji, generalizacji i symbolizacji, które umożliwiłyby wykorzystywanie tego zasobu danych na różnym poziomie szczegółowości treści. Warunkuje to opracowanie map w różnych skalach, dostosowując WBDT do wymagań systemów
informacji geograficznej na poziomie regionalnym i krajowym, co zapewnia spójność opracowań
w skalach mniejszych. W tym celu opracowano koncepcje oraz narzędzia informatyczne umożliwiające konwersje danych geometrycznych i opisowych między bazą danych TBD oraz VMap L2
a Bazą Danych Ogólnogeograficznych oraz częściową generalizację danych wynikowych osadzonych w strukturze Bazy Danych Ogólnogeograficznych (BDO250) lub EuroRegionalMap (ERM)
oraz EuroGlobalMap (EGM), z uwzględnieniem zachowania relacji topologicznych pomiędzy
poszczególnymi obiektami i klasami obiektów.
strona 3
Numeryczny model terenu (NMT) jest niezbędną składową baz topograficznych. W projekcie opracowano koncepcję oraz narzędzia informatycznych umożliwiające tworzenie poprawnego topologicznie numerycznego modelu terenu zapisanego w strukturze TIN na podstawie plików zawierających dane pomiarowe zgromadzone w ramach realizacji projektów TBD, Systemu
Identyfikacji Działek Rolnych (LPIS) i Systemu Monitoringu i Osłony Kraju (SMOK) i generalizację danych wysokościowych (numerycznego modelu terenu w formacie TIN utworzonego na
podstawie bezpośrednich danych pomiarowych) z uwzględnieniem zachowania relacji topologicznych między elementami strukturalnymi rzeźby terenu.
Końcowym etapem w opracowaniu WTBD była wizualizacja, wykorzystująca wiele elementów z linii technologicznej mapy topograficznej 1:10 000 w standardzie TBD. Kluczowym
zadaniem stało się opracowanie zasad redakcji mapy w skali 1:50 000, zarówno do celów wizualizacji ekranowej jak i edycji. Zaproponowany zakres treści prezentacji bazy WTBD50 nie odbiega
zasadniczo od wypracowanego wzorca polskiej kartografii topograficznej. Zaproponowano modyfikacje dotychczasowej systematyki kilku klas obiektów oraz szereg nowych znaków umownych,
które zostały wymuszone przez nowe technologie cyfrowe. Było to równocześnie niezbędne w
celu unifikacji prezentacji wykorzystującej różne źródła danych (głównie TBD oraz odmienną
strukturalnie i treściowo VMap L2u).
W projekcie analizowano także możliwość wykorzystania tzw. wolnego oprogramowania
do wizualizacji danych topograficznych w środowisku narzędziowym GIS. Autorzy opracowali
prototyp serwisu geoinformacyjnego udostępniającego dane referencyjne i tematyczne. Celem
tego opracowania była zarówno możliwość popularyzacji cennych danych topograficznych i tematycznych pozostających w państwowym zasobie geodezyjnym i kartograficznym, jak i popularyzacja idei wykorzystania wolnego oprogramowania (ang. free software), umożliwiającego tanie i
efektywne publikowanie danych geograficznych w Internecie. Autorzy opracowania podjęli się
realizacji przykładowego geoserwisu wojewódzkiego z wykorzystaniem wolnego oprogramowania
i standardów OGC (Open Geospatial Consortium). Opracowany serwis geoinformacyjny umożliwia dostęp do danych VMap L2u, baz SOZO i HYDRO, a także TBD1 i TBD2. Zastosowanie
numerycznego modelu terenu (baza danych DTED2) umożliwia dodatkowo cieniowanie treści
topograficznej i tematycznej, zaś wykorzystanie danych PRNG pozwala na podniesienie wartości
informacyjnej map.
Opracowana w projekcie koncepcja wielorozdzielczej bazy danych topograficznych, wykorzystująca materiały stanowiące zasób PZGiK, zapewnia optymalne wykorzystanie dostępnych
obecnie baz topograficznych i umożliwia integrację innych opracowań wykonanych z zastosowa-
strona 4
niem wieloaspektowych zasad tworzenia WBDT. Dotyczy to nie tylko zabezpieczenia praktycznych potrzeb związanych z planowaniem i realizacją inwestycji, prognoz oceny oddziaływania na
środowisko przy pozyskiwaniu środków z funduszy unijnych czy zarządzaniem przy różnego rodzaju zagrożeniach, kryzysach i katastrofach, ale pozwala łączyć doświadczenia wielu dyscyplin
dla wielowymiarowego projektowania różnego rodzaju przedsięwzięć regionalnych, krajowych i
międzynarodowych.
strona 5
Zadanie 1.
Opracowanie koncepcji wielorozdzielczej bazy referencyjnej
o poziomie szczegółowości 1:10 000, 1:50 000 i 1:250 000. Harmonizacja modelu pojęciowego, koncepcja aktualizacji i zarządzania EGiB,
TBD, VMAPL2 i BDO
W ramach realizacji tego zadania w latach 2005-2008 opracowano ogólną koncepcję wielorozdzielczej bazy danych topograficznych, a także metodykę harmonizacji baz danych referencyjnych tworzących zasób geodezyjny i kartograficzny. Opracowano również sposób wykorzystania bazy danych VMap poziomu drugiego, przekształconej do tzw. struktury użytkowej, umożliwiającej poprawną wizualizację kartograficzną i prowadzenie analiz przestrzennych w różnych
środowiskach narzędziowych GIS w formie dostosowanej do potrzeb klientów CODGiK i WODGiK.
Zdaniem wykonawców projektu celowego kluczowe znaczenie, dla rozwoju infrastruktury danych przestrzennych w Polsce ma zastosowanie spójnego modelu pojęciowego bazy danych
topograficznych. Jak dotąd nie było spójnych mechanizmów wymiany danych odniesionych przestrzennie z wielu rejestrów państwowych np. Państwowego Rejestru Granic, Państwowego Rejestru Nazw Geograficznych, Rejestru Jednostek Podziału Terytorialnego Kraju TERYT, Bazy Podziału Hydrograficznego Polski itd. Wprowadzenie jednej spójnej bazy danych topograficznych,
opartej na danych z zasobu geodezyjnego i kartograficznego, może te sytuację zmienić, umożliwiając m.in. synchronizację tych rejestrów. Idea wielorozdzielczej bazy danych topograficznych
została opisana w zadaniach 1.4/2006 oraz 1.1/2008 w raportach rocznych z wykonania projektu
(spis zadań wykonanych w poszczególnych latach). Kluczowym elementem tej koncepcji jest
wyróżnienie dwóch poziomów informacyjnych, pełnego i ograniczonego, określanych w projekcie
jako TBD1 i TBD2 (zadanie 1.1/2005, 1.4.2/2006 oraz 1.2/2007). Należy podkreślić, iż w rozwiązaniu tym zakłada się koegzystencję dwóch poziomów uogólnienia pojęciowego przy zachowaniu
jednego poziomu dokładności geometrycznej, odpowiadającego opracowaniom analogowym w
skali 1: 10 000
Ogólne założenia koncepcyjne WBDT
Jako najważniejsze cele budowy WBDT przyjmuje się:
umożliwienie integracji różnorodnych zasobów informacyjnych podczas tworzenia systemów
GIS,
strona 6
usystematyzowanie procesów integracji różnych danych w państwowym zasobie geodezyjnym i
kartograficznym (PRG, PRNG, TBD, EGIB, VMap L2), opracowanie metodyki przepływu danych
pomiędzy PRNG, PRG a WBDT.
ograniczenie wielokrotnego pozyskiwania danych przez różnych producentów map: VMap drugiego poziomu nowej edycji i TBD (źródłem pozyskania danych jest ta sama ortofotomapa),
wykorzystanie TBD w bazach SOZO, HYDRO, SNML (System Numerycznej Mapy Leśnej),
mapach opracowywanych w Państwowym Instytucie Geologicznym (PIG) itp.,
ułatwienie procesów pozyskiwania i aktualizacji danych TBD przez pozyskiwanie danych z bazy
Ewidencji Gruntów i Budynków i Leśnej Mapy Numerycznej,
przyspieszenie opracowywania TBD na obszarze Polski przez wprowadzenie kompletnego modelu pojęciowego Bazy Danych Topograficznych z uogólnionym zakresem danych TBD (TBD2) i
zasilaniem niektórych grup obiektów z innych baz,
możliwość produkcji na podstawie WBDT map topograficznych w skali 1:50 000 i mniejszych,
umożliwienie realizacji sieciowych usług geoinformacyjnych opartych o różne zasoby danych
znajdujące się w państwowym zasobie geodezyjnym i kartograficznym oraz innych państwowych
zasobach geoinformacyjnych.
Proponowana koncepcja bazuje na dwóch zasadniczych założeniach:
1)
Konieczność maksymalnego wykorzystania istniejących zasobów danych.
2)
Umożliwienie zachowania pewnej autonomiczności poszczególnych baz danych i możli-
wości etapowego ich rozwoju zsynchronizowanego z pozostałymi bazami.
Ryc. 1. Ogólna idea wielorozdzielczej bazy danych. W wybranych obszarach dane szczegółowe, w innych
dane bardziej uogólnione, ale z zachowaniem spójnego modelu całości opracowania. Możliwość
„zagęszczania” danych w wybranych obszarach.
strona 7
Koncepcja WBDT nie zakładała natychmiastowego rozpoczęcia budowy jednej zintegrowanej bazy danych przestrzennych w Polsce, ale systemu baz danych w centrum którego funkcjonować będzie Wielorozdzielcza Baza Danych Topograficznych (WBDT).
Niestety z przyczyn organizacyjnych, a zwłaszcza finansowych nie jest na razie możliwe
utworzenie dla całego terytorium Polski i utrzymanie w aktualności Bazy Danych Topograficznych o największym zaprojektowanym obecnie poziomie dokładności (analogiczny do map topograficznych 1:10 000). Dlatego zaproponowano rozwiązanie, które pozwoli na skrócenie czasu
pozyskiwania danych dla całego obszaru kraju, jednocześnie wykorzystując możliwości aktualizacji WBDT na podstawie pozyskanych szczegółowych danych na terenach, gdzie jest to wymagane np. tereny przyszłych inwestycji czy tereny zagrożone powodzią. W celu określenia zawartości urzędowych baz topograficznych w Europie i Ameryce Północnej sporządzono szczegółowe
porównanie baz na poziomie informacyjnym 1: 10 000 (zadanie 1.2/2005). W Polsce przyjęto, że
w Bazie Danych Topograficznych (TBD) będą gromadzone dane opisujące wszystkie elementy
treści cywilnej mapy topograficznej w skali 1:10 000. W projekcie przeanalizowano i ceniono zakres tematyczny baz danych topograficznych o szczegółowości 1:10 000 w krajach europejskich z
zakresem tematycznym TBD w celu stwierdzenia, czy rzeczywiście w TBD jest gromadzonych
zbyt dużo danych. Analiza została wykonana dla 13 baz danych topograficznych: belgijskiej, brytyjskiej, czeskiej, duńskiej, fińskiej, francuskiej, litewskiej, niderlandzkiej niemieckiej, norweskiej,
słowackiej, słoweńskiej i szwedzkiej. Udowodniono, że zawartość TBD jest podobna do zakresu
treści przeanalizowanych baz.
Przeprowadzono też ocenę kosztów pozyskania poszczególnych grup obiektów w TBD,
zarówno pod kątem pracochłonności jak i możliwości ich pozyskania wyłącznie na podstawie ortofotomapy i LPIS. Jak wykazano w projekcie celowym nr 6 T12 2003 C/6101 współpracującym z
projektem 6T122005c/06552, finansowanym przez Główny Urząd Geodezji i Kartografii oraz
Ministerstwo Edukacji i Nauki, ortofotomapa z powodzeniem spełnia wymogi kartograficzne i
interpretacyjne dla pozyskiwania np. działek referencyjnych do systemu LPIS i w oparciu o niego
jest możliwość identyfikacji wielu typów obiektów (wnioski w raporcie z 2005 r. - załączniki do
zad. 1.2 , a także 2.1).
Wiosną 2006 roku przedstawiono WODGiK-om urzędów marszałkowskich, biorących
udział w projekcie, propozycję TBD2 ( TBD z ograniczonym zakresem treści). Po konsultacjach
w czasie trzech posiedzeń Komitetu sterującego (2005-2006), na temat ograniczenia zawartości
TBD, uzgodniono ostateczną koncepcję. Według niej miały być zrealizowane następne zamówie-
strona 8
nia TBD, w wybranych współpracujących województwach, pod warunkiem akceptacji przez GUGiK zawartości TBD2. Konsultacje były prowadzone także z Zarządem Geografii Wojskowej
Sztabu Generalnego Wojska Polskiego przekształconym w P-2 SG WP. Wytypowano elementy
TBD2, które mogą być wspólnie pozyskiwane z ortofotomapy przy tworzeniu TBD2 i VMap L2+
(drugiej edycji).
W ramach realizacji zadania 1. podjęto także próbę oszacowania kosztów opracowania
bazy danych TBD2 (zadanie 1.1/2005), opracowano ogólna metodykę wykorzystania danych
zgromadzonych w bazach EGiB do zasilenia WTBD (zadanie 1.5/2006), a także integracji danych
TBD i VMap (zadanie 1.2/2007).
W zadaniu 1.1/2008 opracowano metodykę zapewnienia spójności danych i ograniczenie
(lub eliminacji) powielania procesu gromadzenia i aktualizacji tych samych informacji o nazwach
geograficznych w różnych systemach wchodzących w skład infrastruktury informacji przestrzennych w Polsce:
usprawnienia procesu gromadzenia informacji o nazwach geograficznych, ustalenie procesu
aktualizacji PRNG po wykonaniu procesu aktualizacji PRG -w zadaniu zostały stworzone
techniczne możliwości: wymiany i synchronizacji danych PRNG z danymi innych systemów
PZGiK,
ustalenia zasad dostępu do identyfikatorów PRNG (w jakiej sytuacji, z wykorzystaniem jakich
mechanizmów informatycznych itp.).
ustalenie zasad zgłaszania potrzeby dodania nowych obiektów nazewniczych w PRNG na podstawie informacji z poziomu WTBD (informacja pozyskana np. podczas prac terenowych)
określenia możliwości i sposobu przekazywania lokalizacji obiektu wprowadzonego na poziomie WTBD do PRNG (jeżeli wcześniej taki obiekt nie istniał w PRNG).
korzystania on-line z rejestrów i baz danych, które mogą wpływać na wzrost dokładności lokalizacji nazw w przestrzeni i jakości oferowanych przez PRNG usług, pobierania danych z systemu PRNG do innych systemów obecnych dzisiaj w ZGiK.
Zdaniem autorów dla rozwoju infrastruktury danych przestrzennych w Polsce podstawowe znaczenie ma wykorzystanie danych zgromadzonych w zasobie geodezyjnym i kartograficznym. Autorzy opracowali koncepcję przekształcenia złożonej struktury modelu pojęciowego bazy
VMap L2 pierwszej edycji do tzw. struktury użytkowej. Baza VMap L2 przetworzona do postaci
użytkowej ma nie tylko znacznie uproszczoną charakterystykę atrybutową, spolszczone nazewnic-
strona 9
two klas i atrybutów ( wzorowane na cywilnej mapie topograficznej tworzonej od 1998 r.), ale jest
także uspójniona topologicznie. Ponadto materiały dystrybucyjne VMap L2u przygotowano równolegle dla trzech środowisk GIS: ESRI, Intergraph i MapInfo, co ułatwi rozpowszechnianie danych (zadanie 1.1/2006, 1.1/2007).
Spośród dostępnych w państwowym zasobie geodezyjno-kartograficznym baz danych
przestrzennych tylko baza VMap L2 może obecnie odgrywać rolę bazy referencyjnej, ponieważ
jest opracowana dla obszaru całego kraju a ponadto zakres i szczegółowość treści odpowiada klasycznej mapie topograficznej. Jednak praktyczne wykorzystanie danych cyfrowych VMap jest
ograniczone ze względu na skomplikowaną strukturę (224 klasy obiektów pogrupowanych w 8
kategorii) oraz brak mechanizmów automatycznej wizualizacji kartograficznej. Niezależnym zadaniem było opracowanie kartograficzne danych VMap L2. Przygotowane biblioteki graficzne
umożliwiają resymbolizację tych danych w środowisku popularnych narzędzi GIS zgodnie z przyjętą metodyką prezentacji kartograficznej i systematyką znaków. Przyjęto symbolikę nawiązującą
do znamienitych wzorców kartograficznych wypracowanych w ramach koncepcji cywilnych map
topograficznych w skali 1:10 000 i 1:50 000. Pełen opis wykonanej wizualizacji VMAp L2 znajduje się w raportach rocznych do zadania 3.
Prace przeznaczone do wdrożenia w 2007 r. zostały przeprowadzone w ramach dwóch
zadań:
1.
Praktyczna implementacja eksportu danych VMap L2 pierwszej edycji do struktury użyt-
kowej odpowiedniej do udostępniania danych Klientom przez państwową służbę geodezyjnokartograficzną,
2.
Wizualizacja danych referencyjnych VMap L2 w systemach GIS.
Celem podjętych badań było po pierwsze zaprojektowanie, przetestowanie (na terenie
województwa Dolnośląskiego – pozytywna opinia WODGiK we Wrocławiu w 2007 r.)
i wykorzystanie w praktyce linii technologicznej konwersji – uproszczenia struktury bazy danych
VMap L2 do postaci użytkowej. Uzyskano także bardzo pozytywną opinię, na temat zastosowania
zaproponowanych rozwiązań do analiz geograficznych, Dowódcy Zarządu Analiz Wywiadowczych i Rozpoznawczych P-2 Sztabu Generalnego Wojska Polskiego.
Zaproponowany model pojęciowy bazy „użytkowej” jest znacznie uproszczony w stosunku do struktury źródłowej, co ułatwia prowadzenie analiz przestrzennych i prezentacji. Przy tym
zmianom ulega nie tylko konfiguracja klas obiektów ale także nazewnictwo poszczególnych klas i
atrybutów opisowych, co zdecydowanie ułatwia korzystanie z bazy.
strona 10
Uzyskanie czytelnej, zrozumiałej kompozycji kartograficznej, którą użytkownik może
odtworzyć na dowolnym fragmencie bazy danych VMap L2 w strukturze użytkowej jest niezależnie od oprogramowania, jakiego używa. Wybrano trzy najpopularniejsze programy wiodących na
rynku geoinformacji producentów: ArcGIS firmy ESRI, GeoMedia firmy Intergraph i MapInfo
Professional i sprawdzono możliwości eksportu do innych oprogramowań (m in. Bentley). Przyjęte założenia stanowią o uniwersalności i funkcjonalności zaproponowanych rozwiązań. Opracowane sposoby wizualizacji pozwalają na upowszechnienie i szersze wykorzystanie danych VMap
L2 w środowisku GIS.
W celu ułatwienia użytkownikom korzystania z bazy danych VMap L2 w strukturze
użytkowej i jej popularyzacji został przygotowany prototyp nośnika DVD zawierający komplet
materiałów: bazę danych w formatach dystrybucyjnych (ESRI Shapefile, Geomedia Warehouse,
MapInfo Table), biblioteki graficzne dla wybranego środowiska narzędziowego; przewodnik użytkownika w formacie PDF oraz wersje instalacyjne przeglądarek geodanych - odpowiednio: ESRI
ArcReader, GeoMedia Viewer lub MapInfo ProViewer. Nośnik taki może być przygotowywany
osobno dla każdego województwa i profilowany wg zapotrzebowania ośrodków wojewódzkich.
Jednocześnie może pełnić on rolę wzorca nośników CD lub DVD udostępnianych klientom ośrodków.
W
RAMACH
REALIZACJI
ZADANIA 1
OPRACOWANO
SZEREG
APLIKACJI,
SYSTEMÓW
INFORMATYCZNYCH I LINII TECHNOLOGICZNYCH GOTOWYCH DO WDROŻENIA:
1.
kompletny model pojęciowy Bazy Danych Topograficznych na drugim poziomie dokładności
geometrycznej (TBD2),
2.
zestaw plików technologicznych umożliwiających konwersję danych z bazy VMap L2 pierw-
szej edycji do tzw. struktury użytkowej oraz zapisanie danych wynikowych w formacie ESRI, Intergraph i MapInfo – w 2006 r. pilotaż dla woj. Dolnośląskiego i w 2007 r. dla woj. Łódzkiego zaakceptowane do wdrożenia w WODGiK,
3.
system informatyczny umożliwiający zarządzanie danymi VMap L2u w środowisku narzę-
dziowym MapInfo,
4.
system informatyczny oparty na narzędziach firmy Intergraph umożliwiający zasilanie danymi
VMap L2 nowej (drugiej) edycji bazy danych TBD,
5.
kompletny model pojęciowy komponentu NMT zintegrowanego z komponentem TOPO bazy
TBD oraz opis procedur integracja tych komponentów,
6.
metodyka przepływu danych pomiędzy PRNG, PRG a WBDT.
strona 11
Zadanie 2.
Harmonizacja baz danych tematycznych i opracowanie koncepcji wykorzystania WBDT jako modelu referencyjnego dla opracowań tematycznych. Analiza możliwości wykorzystania TBD, VMap L2 i VMap L2
drugiej edycji jako danych referencyjnych dla baz SOZO i HYDRO, baz
PIG oraz SLMN
Bazy danych przestrzennych o charakterze tematycznym powinny być traktowane jako
istotny komponent infrastruktury danych przestrzennych w Polsce. Spójność tej koncepcji wymaga
aby istniejące bazy danych przestrzennych: TBD, VMap L2, VMap L2+ i BDO traktować jako
dane referencyjne, które powinny stanowić osnowę dla specjalistycznych opracowań tematycznych.
Przeprowadzone w latach 2005-2008 prace badawcze pozwoliły, zdaniem autorów, na
stwierdzenie iż celowe jest:
wykorzystanie urzędowych baz danych topograficznych jako źródłowych warstw referencyjnych dla wszystkich powstających w Polsce baz danych tematycznych (zadanie
2.1/2006, 2.2/2006, 2.1/2007)
szerokie udostępnienie zgromadzonych w zasobie danych tematycznych, zarówno w geoportalach, jak i poprzez utworzenie specjalistycznych geoserwisów o charakterze tematycznym. Udostępnienie powinno być realizowane w oparciu o standardy opracowane
przez OGC: WMS i WFS (zadanie 3.2/2008),
wdrożenie i upowszechnienie opracowanego systemu zarządzania danymi tematycznymi
SOZO i HYDRO,
opracowanie baz danych tematycznych jako ciągłych warstw wektorowych (bez podziału
sekcyjnego na arkusze wydawnicze),
harmonizacja modelu pojęciowego wybranych baz danych tematycznych (sozologicznej,
hydrograficznej, geośrodowiskowej, hydrogeologicznej, leśnej itp.),
opracowanie jednolitych słowników pojęć definiujących poszczególne obiekty i klasy
obiektów oraz sposób ich klasyfikacji,
standaryzacja poszczególnych opracowań zgodna z normami serii ISO 19100.
Podejście to pozwoli na gromadzenie i przechowywanie danych tematycznych o środowisku przyrodniczym Polski oraz ich udostępnianie dla celów opracowania map tematycznych różnych wersji i analiz przestrzennych dotyczących stanu środowiska. Zaletą takiego rozwiązania jest
strona 12
wykorzystanie referencyjnego systemu topograficznego i resortowych baz danych tematycznych.
Przyczyniłoby się to do obniżenia kosztów opracowania poszczególnych map tematycznych, przy
jednoczesnej porównywalności warstw tematycznych zgromadzonych w zintegrowanym systemie.
W ramach realizacji projektu celowego autorzy zaproponowali modyfikacje struktury
modelu pojęciowego baz danych tematycznych wykonywanych pod auspicjami Głównego Geodety Kraju: bazy SOZO (mapa sozologiczna) oraz bazy HYDRO (mapa hydrograficzna) – zadanie
2.4/2007. Koncepcja ta zakłada zasilanie baz danych SOZO i HYDRO danymi referencyjnymi z
Bazy Danych Topograficznych, a także znaczące unowocześnienie modelu pojęciowego obu baz
danych. Istotnym elementem koncepcji jest także propozycja aktualizacji danych tematycznych
zgromadzonych w bazach tematycznych. Pierwszym krokiem do unowocześnienia w tym zakresie
byłaby konwersja opracowań starszych, wykonanych zgodnie z Instrukcja K-3/4 i K-3?6 do postaci zgodnej z wytycznymi GIS-3 i GIS-4. Autorzy zaproponowali (zadanie 2.2/2007) koncepcję
systemu zarządzania danymi tematycznymi SOZO i HYDRO. W ramach realizacji projektu opracowano także narzędzia informatyczne umożliwiające wdrożenie tej koncepcji.
Zaproponowane w projekcie modyfikacje struktury pojęciowej bazy numerycznej mapy
hydrograficznej i sozologicznej umożliwią wykorzystanie jako materiału referencyjnego - topograficznej bazy VMap L2 nowej edycji, a także, tam gdzie jest to możliwe Bazy Danych Topograficznych. Rozwiązanie to pozwala zarówno na wykorzystanie na mapie sozologicznej i hydrograficznej aktualnych i wiarygodnych danych topograficznych, jak również znacząco ułatwi również
proces integracji baz danych SOZO i HYDRO z innymi bazami danych tematycznych opracowywanymi także na podkładzie nowej edycji VMap L2. W ramach realizacji projektu celowego zostało też opracowany kompleksowy schemat zasilania baz danych SOZO i HYDRO danymi referencyjnymi VMap L2+ (zdanie 2.1/2006) oraz TBD (zadanie 2.1/2007).
W 2008 r. został opracowany zestaw aplikacji opracowanych w środowisku MapBasic
umożliwiających import, eksport, łączenie i wycinanie danych tematycznych w środowisku MapInfo. Możliwość udostępniania baz danych tematycznych SOZO i HYDRO w oparciu o standardy WMS i WFS. System ten pozwoli na szeroką informację społeczeństwa geoinformatycznego o
możliwościach wykorzystania zasobu SOZO i HYDRO w pracach urzędów i instytucji.
W ramach realizacji zadania drugiego autorzy analizowali nie tylko możliwość rozwoju
baz danych tematycznych SOZO i HYDRO, lecz także baz opracowywanych w Państwowym Instytucie Geologicznym (zadanie 2.4/2006 oraz 2.1/2007) oraz w Dyrekcji lasów Państwowych
strona 13
9zadanie 2.1/2007). Zaproponowano także częściowa harmonizację baz danych tematycznych wykonywanych pod auspicjami Głównego Geodety Kraju oraz baz danych PIG (zadanie 2.3/2007).
W
RAMACH
REALIZACJI
ZADANIA 2
OPRACOWANO
SZEREG
APLIKACJI,
SYSTEMÓW
1. metodyka zasilania bazy danych SOZO i HYDRO danymi TBD - szczegółowy opis procedur
oraz preskrypt SQL definiujący proces konwersji danych,
2. kompletny model pojęciowy zmodyfikowanej struktury baz danych SOZO i HYDRO,
3. metodyka harmonizacji baz HYDRO i SOZO oraz baz MHP i MGP i SLMN,
4. system zarządzania danymi tematycznymi SOZO i HYDRO - zestaw aplikacji opracowanych
w środowisku MapBasic umożliwiających import, eksport, łączenie i wycinanie danych tematycznych w środowisku,
5. udostępnianie baz danych tematycznych SOZO i HYDRO w oparciu o standardy WMS i WFS
– opis konfiguracji narzędzi open source (Geoserwer i OpenLayers) oraz zasilenia danymi, opracowanie prototypu linii technologicznej.
strona 14
Zadanie 3.
Reprezentacja kartograficzna WTBD w skali 1:10 000 i 1:50 000 oraz
wielowariantowych modeli kartograficznych dla potrzeb map tematycznych WTBD, sozologicznych i hydrograficznych oraz DBO.
Głównym celem postawionym w zadaniu 3 w ramach projektu celowego było opracowanie koncepcji i realizacja przykładów wizualizacji oraz prezentacji kartograficznych w zakresie
treści odpowiadającej mapom topograficznym w oparciu o wielorozdzielczą bazę danych
(WTBD). Główną ideą WTBD jest wykorzystanie różnorodnych źródeł danych o charakterze referencyjnym, ich uspójnienie i kompleksowa prezentacja kartograficzna (zadanie 3.1/2005,
3.2/2006, 3.1/2007). Przyjęto, iż podstawowym źródłem danych WTBD ma być baza TBD (lub
TBD2), ze względu na szczegółowy model pojęciowy, elastyczną strukturę i możliwości prezentacyjne. Na obszarach dotychczas nie odjętych bazą TBD wykorzystano bazy VMap L2 lub VMap
L2+. Inne bazy danych dostępne w państwowym zasobie geodezyjno-kartograficznym, w tym
przede wszystkim PRNG, PRG, EGIB mają charakter uzupełniający.
Opracowanie wizualizacji i prezentacji kartograficznej
Wykorzystując bazę danych topograficznych TBD (TBD2), jako podstawowe źródło danych referencyjnych należało przygotować takie algorytmy selekcji, generalizacji i symbolizacji,
które umożliwiłyby wykorzystywanie tego zasobu danych na różnym poziomie szczegółowości
treści, a co za tym idzie także opracowanie map w różnych skalach. Ponieważ w ostatnich latach
opracowano już linię technologiczną mapy topograficznej 1:10 000 w standardzie TBD, kluczowym problemem stało się opracowanie zasad redakcji mapy w skali 1:50 000, zarówno do celów
wizualizacji ekranowej jak i publikacji.
Ze względów praktycznych wydzielono trzy etapy opracowania:
etap wizualizacji bazy danych zakładający w pełni automatyczną graficzną reprezentację bazy
danych,
etap redakcji półautomatycznej,
etap redakcyjny (redakcji manualnej) prowadzący do publikacji arkusza mapy topograficznej w
skali 1:50 000, określonego mianem MTP50TBD.
W ramach realizacji projektu przygotowano:
zmodyfikowaną pod kątem WTBD systematykę znaków umownych, biblioteki znaków
kartograficznych i stylów graficznych, zestaw czcionek i palety barw, zgodnych z zasadami redakcji mapy,
zbiory danych źródłowej bazy danych zaimportowane do środowiska aplikacji GIS,
strona 15
wizualizację kartograficzną WTBD,
arkusz mapy topograficznej 1: 50 000 przygotowany w środowisku narzędziowym GIS
firmy Intergraph (zadanie 3.1/2007),
arkusz mapy topograficznej 1: 50 000 przygotowany w środowisku narzędziowym GIS
firmy ESRI (zadanie 3.1/2008).
Proces technologiczny opracowania mapy w skali 1:50 000 na podstawie WTBD wymaga
wykonania niżej wymienionych zadań:
selekcja obiektów stanowiących zbiory danych WTBD, wraz z ograniczeniem zasięgu przestrzennego obiektów do granic opracowania (np. arkusza mapy topograficznej),
generalizacja obiektów drogą automatycznej selekcji,
generalizacja kształtów obiektów, prowadząca do uogólnienia zarysów wybranych elementów
powierzchniowych oraz liniowych (z zachowaniem wzajemnych relacji topologicznych),
nadanie obiektom tzw. kodu kartograficznego KOD_KARTO_50 (przy użyciu zapytań SQL –
przestrzennych i atrybutowych) i utworzenie zbioru danych KARTO50, zawierającego zgeneralizowaną geometrię obiektów, odniesionych do skali prezentacji 1:50 000,
nadanie obiektom, stanowiącym treść mapy, symboliki zgodnej ze wzorami znaków, stylami
graficznymi i paletą barw,
przeprowadzenie etapu redakcji manualnej, polegającej na dokonaniu niezbędnych korekt geometrii elementów treści mapy,
wygenerowanie niezbędnych opisów na podstawie danych zawartych w treści atrybutów obiektów, wraz z ewentualnym uzupełnieniem brakujących opisów,
opracowanie elementów konstrukcji matematycznej arkusza oraz elementów pozaramkowych (w
tym objaśnień znaków) i przygotowanie arkusza do wydruku ploterowego.
Zaproponowany zakres treści prezentacji bazy WTBD50 nie odbiega zasadniczo od standardów polskiej kartografii topograficznej, jednakże zaproponowano zmodyfikowaną systematykę
kilku klas obiektów oraz szereg nowych znaków umownych. Było to niezbędne w celu unifikacji
prezentacji wykorzystującej różne źródła danych (głównie TBD oraz odmienną strukturalnie i treściowo VMap L2).
Opracowanie internetowego serwisu geoinformacyjnego
W ramach realizacji zadania 3 analizowano także możliwość wykorzystania tzw. wolnego
oprogramowania do wizualizacji danych topograficznych w środowisku narzędziowym GIS (zadanie 3.2/2007 oraz 3.3/2008). Autorzy opracowali prototyp serwisu geoinformacyjnego udostęp-
strona 16
niającego dane referencyjne i tematyczne. Celem tego opracowania była zarówno chęć popularyzacji cennych danych topograficznych i tematycznych pozostających w państwowym zasobie geodezyjno-kartograficznym, jak i popularyzacja idei wykorzystania tzw. wolnego oprogramowania
(ang. free software), umożliwiającego tanie i efektywne publikowanie danych geograficznych w
Internecie.
Autorzy opracowania podjęli się realizacji przykładowego geoserwisu wojewódzkiego z
wykorzystaniem wolnego oprogramowania i standardów OGC. Przy opracowaniu serwisu geoinformacyjnego wykorzystano program GeoServer w wersji 1.5.4, który posłużył jako serwer map
oraz oprogramowanie TileCache w wersji 1.9, które zapewnia wydajny dostęp do danych. Obsługa
wyświetlania mapy po stronie przeglądarki jest realizowana poprzez oprogramowanie OpenLayers
w wersji 2.5. Dane przestrzenne zapisane są w bazie danych Oracle Express 10g. Serwis geoinformacyjny, wykorzystując technologie Google, zapewnia dostęp do zredagowanych kartograficznie danych o charakterze referencyjnym i tematycznym.
Jako źródłową bazę danych przestrzennych o charakterze referencyjnym wybrano dostępną w pzgik VMap poziomu drugiego - jedyną bazę danych wektorowych opracowaną dla obszaru
całego kraju. W celu racjonalnego wykorzystania danych VMap L2 pierwszej edycji zaproponowano koncepcję konwersji tej bazy do tzw. struktury użytkowej charakteryzującej się znacząco
uproszczonym modelem pojęciowym i zmodyfikowaną topologią. Drugim komponentem serwisu
są zgromadzone w pzgik dane tematyczne SOZO i HYDRO opracowane dla ponad 55% powierzchni kraju. Ze względu na fakt, iż bazy sozologiczna i hydrograficzna są od 2002 r. wykonywane na podkładzie VMap L2, możliwa jest pełna harmonizacja tych produktów i ich łączna
publikacja w serwisie geoinformacyjnym.
Logicznym, ze względu na szczegółowość treści odpowiadającą opracowaniom analogowym w skali 1:50 000, uzupełnieniem wizualizacji wybranych danych referencyjnych i tematycznych pzgik są sceny satelitarne udostępnione za pośrednictwem serwisu Google Maps. Takie rozwiązanie, znane z serwisów mieszanych określanych angielskim terminem mashup, zapewnia
atrakcyjną i funkcjonalną prezentację obszaru. Autorzy zaproponowali ponadto by zgromadzone w
serwisie dane referencyjne i tematyczne uzupełnić o cieniowany rysunek rzeźby terenu. Numeryczny model terenu do tego opracowania wykorzystuje bazę danych wysokościowych DTED2
(rys.). Opracowany zestaw map internetowych został uzupełniony o wykaz nazw fizjograficznych
pochodzących z Państwowego Rejestru Nazw Geograficznych.
strona 17
ryc. 2. Fragment mapy topograficznej 1:50 000 w geoserwisie wojewódzkim
Podstawowym wnioskiem płynącym z wykonanych prac jest potwierdzenie możliwości
automatycznej i bezpośredniej wizualizacji w skali 1:50 000 różnych źródeł danych; w przyszłości
także w skalach pochodnych. Fakt pełnej automatyzacji jest istotny ze względu na pominięcie
wszelkich czynności manualnych oraz wykorzystanie bezpośrednio i natychmiastowo baz danych
już istniejących w zasobie geodezyjnym i kartograficznym. Opracowane biblioteki znaków kartograficznych są platformą wieloreprezentacyjnych bibliotek graficznych dla wielu poziomów skalowych prezentacji topograficznych – niezbędnych dla automatyzacji procesów redakcyjnych map
pochodnych.
Potwierdza się znakomita elastyczność struktury i zawartość bazy danych TBD, która
umożliwia dowolną prezentację kartograficzną w skalach 1:10 000 oraz 1:50 000 – nie tylko o
charakterze topograficznym, ale także tematycznym.
W
RAMACH
REALIZACJI
ZADANIA
3
OPRACOWANO
SZEREG
APLIKACJI,
SYSTEMÓW
1. linia technologiczna opracowana w środowisku narzędziowym Intergraph umożliwiająca redakcję mapy topograficznej 1: 50 000 generowanej z bazy danych TBD,
2. linia technologiczna opracowana w środowisku narzędziowym ESRI umożliwiająca redakcję
mapy topograficznej 1: 50 000 generowanej z bazy danych TBD,
strona 18
3. biblioteki graficzne, aplikacje, pliki parametryczne oraz opis procedur umożliwiających wizualizację danych WTBD, a także VMap L2 zapisanych w strukturze użytkowej w środowisku narzędziowym ESRI, Intergraph i MapInfo,
4. prototyp systemu informatycznego wykorzystującego tzw. wolne oprogramowanie oraz udostępniającego bazy danych VMap L2u oraz baz tematycznych SOZO i HYDRO w oparciu o standardy WMS i WFS .Opracowana technologia może być bezkosztowo wdrożona w wojewódzkich
ośrodkach dokumentacji geodezyjnej i kartograficznej (WODGiK).
strona 19
Zadanie 4.
Generalizacja cyfrowego modelu krajobrazu w poszczególnych szeregach skalowych
Pomimo coraz powszechniejszego stosowania narzędzi informatycznych procesu generalizacji nie można traktować jako mechanicznej procedury sekwencyjnego stosowania deterministycznych reguł upraszczania geometrycznego, lecz jako proces poznania rzeczywistości geograficznej i jej opisu na różnych poziomach uogólnienia. R. Weibel (1995) zaproponował koncepcję
generalizacji definiowaną jako „proces oparty na zrozumieniu”. Istotą generalizacji w tym ujęciu
nie jest analiza struktury graficznej elementów występujących na mapie, lecz poznanie struktury
obiektów i zjawisk geograficznych, które są pierwowzorem modelu kartograficznego. Zrozumienie semantycznej istoty obiektów i zjawisk reprezentowanych w bazie danych przestrzennych oraz
łączących je relacji pozwala na poprawne modelowanie fragmentu przestrzeni geograficznej na
dowolnie zdefiniowanym poziomie uogólnienia.
W literaturze przedmiotu często stosowanym wyróżnieniem jest także podział procesu
uogólniania danych przestrzennych na tzw. generalizację kartograficzną (ang. cartographic generalization) i generalizację modelu (ang. model generalization). Rozróżnienie to wynika z przyjęcia
idei dyferencjacji baz danych przestrzennych od opracowań kartograficznych. W podejściu tym
wyróżnia się dwa odmienne modele danych przestrzennych: numeryczny model krajobrazu –
DLM (ang. digital landscape model), i numeryczny model kartograficzny – DCM (ang. digital
cartographic model). Baza danych budowana w oparciu o model DLM zawiera rzeczywiste położenie obiektów. Model DCM powstaje poprzez resymbolizację i redakcję danych zgromadzonych
w bazach danych przestrzennych. Z jednej bazy danych numerycznego modelu krajobrazu można
opracować wiele numerycznych modeli kartograficznych, zróżnicowanych pod względem przeznaczenia, skali i metod prezentacji. Istotą tego zróżnicowania jest odmienność przeznaczenia.
Dane z modelu DLM zasilają systemy GIS zorientowane na prowadzenie analiz przestrzennych,
zaś dane z modelu DCM – systemy produkcji map.
Jednym z zagadnień realizowanych w projekcie jest uogólnianie informacji geograficznej
zgromadzonej w referencyjnych bazach danych sytuacyjnych i wysokościowych: TBD, VMap L2,
VMap L2+, LPIS i SMOK. Zagadnienie to realizowane jest jako generalizacja bazodanowa (tzw.
generalizacja modelu krajobrazowego DLM). Zadanie to złożone jest z kilku autonomicznych projektów.
Zasilanie bazy danych o dokładności geometrycznej odpowiadającej opracowaniom w skali
1: 250 000 danymi TBD, VMap L2 i VMap L2+ (zadanie 4.3/2006 oraz zadanie 4.2/2008):
strona 20
Celem realizacji tego zadania było opracowanie koncepcji oraz narzędzi informatycznych umożliwiających:
- konwersję danych geometrycznych i opisowych pomiędzy bazą danych TBD oraz VMap L2+
(nowej edycji) a Bazą Danych Ogólnogeograficznych.
- częściową generalizację danych wynikowych osadzonych w strukturze BDO250 lub ERM z
uwzględnieniem zachowania relacji topologicznych pomiędzy poszczególnymi obiektami i klasami obiektów.
Realizacja tak określonego zadania pozwala na częściową automatyzację procesu zasilania i aktualizacji Bazy Danych Ogólnogeograficznych aktualnymi danymi referencyjnymi o dużej
dokładności geometrycznej. Ze względu na dużą różnicę poziomu skalowego opracowań pełna
automatyzacja procesu generalizacji nie jest możliwa. Istotnym elementem utworzonego systemu
jest jednak opracowanie silnika obliczeniowego umożliwiającego konwersję danych pomiędzy
bazami danych o skrajnie różnym modelu pojęciowym. Silnik ten jest niezależny od struktury zarówno źródłowej, jak i docelowej bazy danych przestrzennych. Proces konwersji sterowany jest za
pomocą łatwo konfigurowalnych zewnętrznych plików parametrycznych w formacie tekstowym.
Umożliwia to proste dostosowanie aplikacji do dowolnie określonego modelu bazy danych bez
konieczności modyfikacji kodów źródłowych.
Równie istotnym czynnikiem jest zdefiniowanie i utrzymywanie w procesie transformacji
oraz generalizacji relacji topologicznych pomiędzy poszczególnymi obiektami i klasami obiektów.
Pozwala to, kosztem wydłużenia czasu działania procedur obliczeniowych, na zachowanie poprawnej topologicznie struktury danych wynikowych w Bazie Danych Ogólnogeograficznych.
Generalizacja modelu DLM (redukcja złożoności geometrycznej) danych przestrzennych zgromadzonych w komponencie TOPO Bazy Danych Topograficznych (zadanie 4.2/2007):
Celem realizacji tego zadania było opracowanie koncepcji oraz narzędzi umożliwiających częściową generalizację danych przestrzennych osadzonych w strukturze Bazy Danych Topograficznych z uwzględnieniem zachowania relacji topologicznych pomiędzy poszczególnymi obiektami i
klasami obiektów. Realizacja tak określonego zadania pozwala na częściową automatyzację procesu generalizacji komponentu TOPO referencyjnej bazy danych TBD. Istotnym elementem silnika obliczeniowego aplikacji jest umożliwienie jednoczesnego przetwarzania dowolnego, zdefiniowanego przez użytkownika, zestawu danych wejściowych. Pozwala to na uniknięcie w procesie
generalizacji danych przestrzennych powstawania konfliktów topologicznych pomiędzy poszczególnymi obiektami i klasami obiektów. Procedury obliczeniowe zastosowane w opracowanym
strona 21
systemie informatycznym bazują na standardowych algorytmach generalizacji (Douglasa-Peuckera
i Wanga.
Generalizacja danych przestrzennych zgromadzonych w bazach danych wysokościowych TBD
(komponent NMT), LPIS i SMOK z zachowaniem istotnych relacji topologicznych (zadanie
4.1/2006, zadanie 4.3/2007):
Celem realizacji tego zadania było opracowanie koncepcji oraz narzędzi informatycznych
umożliwiających:
- tworzenie poprawnego topologicznie numerycznego modelu terenu zapisanego w strukturze TIN
na podstawie plików zawierających dane pomiarowe zgromadzone w ramach realizacji projektów TBD, LPIS i SMOK.
- generalizację danych wysokościowych (numerycznego modelu terenu w formacie TIN utworzonego na podstawie bezpośrednich danych pomiarowych) z uwzględnieniem zachowania relacji
topologicznych pomiędzy elementami strukturalnymi rzeźby terenu.
Realizacja tak określonego zadania pozwala na częściową automatyzację procesu generalizacji komponentu NMT referencyjnej bazy danych TBD lub danych wysokościowych zgromadzonych na potrzeby realizacji innych projektów, np. LPIS lub SMOK (system osłony przeciwpowodziowej kraju). Opracowany system informatyczny umożliwia bardzo precyzyjne modelowanie
danych wysokościowych i opracowanie na podstawie danych źródłowych modelu TIN o określonej dokładności geometrycznej. Aplikacja umożliwia także zachowanie kontroli nad stopniem
uogólnienia form strukturalnych rzeźby terenu poprzez dobór parametrów generalizacji. Dobór
parametrów i określenie ich wartości realizowane jest poprzez zewnętrzne wobec silnika obliczeniowego pliki konfiguracyjne w postaci tekstowej.
Przyjęto, iż dla budowy hierarchicznego (wieloskalowego) NMT na podstawie uogólnienia istotnych form morfologicznych, szczególne znaczenie ma poprawne wyznaczenie linii strukturalnych tworzących „szkielet” topograficzny terenu. Przeprowadzone badania wskazują, iż za
uzasadnioną należy uznać konieczność pozyskiwania linii strukturalnych rzeźby terenu w procesie
pomiaru bezpośredniego, np. wykorzystując techniki fotogrametryczne na etapie pozyskiwania
danych źródłowych bazy TBD lub projektu LPIS. Na podstawie tak wyznaczonego “szkieletu terenu” możliwa jest poprawna generalizacja modelu rzeźby zachowująca zarazem istotne relacje
topologiczne. W ujęciu tym podstawowa struktura terenu (linie strukturalne) wyznaczana jest na
etapie opracowywania danych pomiarowych, nie zaś na podstawie analizy realizowanej w trybie
postprocessingu.
strona 22
Autorzy podjęli także próbę opracowania koncepcji zasilania wielorozdzielczej bazy danych topograficznych danymi EGiB (zadanie 4.1/2007).
W ramach realizacji projektu badawczego opracowano także system zarządzania danymi
wysokościowymi zgromadzonymi w ramach realizacji projektów LPIS, TBD i SMOK (zadanie
4.1/2008). Celem tego opracowania była zarówno analiza dokładności geometrycznej i stopnia
aktualności danych wysokościowych opracowanych w ramach realizacji projektów LPIS, TBD i
SMOK, jak i implementacja koncepcji systemu zarządzania tymi danymi. Istotnym celem koncepcji jest także opracowanie algorytmów półautomatycznego uzgadniania styków istniejących opracowań. Opracowany w oparciu o technologię Intergraph (GeoMedia Pro 6.0 i GeoMedia Terrain)
system zarządzania jest wyposażony w funkcje importu i eksportu danych oraz ich przetwarzania.
Eksport danych możliwy jest zarówno w trybie eksportu danych pomiarowych (bezpośrednio z
bazy danych) lub w postaci numerycznego modelu terenu zapisanego w strukturze TIN lub GRID,
jak i w oparciu o standardy GML, KML i GeoSciML. Eksport danych jest możliwy dla dowolnego
wycinka (arkusza, gminy, dowolnego poligonu).
W
RAMACH
REALIZACJI
ZADANIA 4
OPRACOWANO
SZEREG
APLIKACJI,
SYSTEMÓW
1. aplikacja opracowana w środowisku narzędziowym ESRI oraz właściwe pliki parametryczne
umożliwiające zasilanie Bazy Danych Ogólnogeograficznych (BDO250) danymi TBD,
umożliwiające zasilanie Bazy Danych Ogólnogeograficznych (BDO250) danymi VMap pierwszej
i drugiej,
umożliwiające zasilanie bazy Euroregional Map (ERM) danymi VMap pierwszej edycji,
umożliwiające generalizację danych wysokościowych (NMT zapisanego w strukturze TIN).
5. aplikacja umożliwiająca redukcję złożoności geometrycznej (generalizacja ilościowa) Bazy
Danych Topograficznych,
6. system informatyczny umożliwiającego scalanie, wycinanie i udostępnianie danych wysokościowych LPIS, TBD i SMOK w oparciu o GeoMedia Pro 6, GeoMedia Terrain i SQL Serwer lub
ORACLE.
strona 23
Zadanie 5.
Opracowanie wstępnej koncepcji standaryzacji baz danych przestrzennych
Dotychczasowe prace nad Koncepcją Wielorozdzielczej Bazy Danych Topograficznych
dla Polski wykazały, iż w celu integracji istniejących baz danych topograficznych niezbędny jest
dostęp do jednolitych wykazów nazw geograficznych.
Państwowy Rejestr Nazw Geograficznych (PRNG) ma kluczowe znaczenie dla spójnego
rozwoju referencyjnych baz danych w Polsce w szczególności dla TBD, BDO i VMap. Wykorzystywanie wspólnych, łatwo dostępnych identyfikatorów obiektów w tych bazach danych z jednej
strony ograniczy ilość pracy wykonywanej przy ich tworzeniu, z drugiej ułatwi ich integrację.
Brak dostępu do istniejących zasobów prowadzi także do rozbieżności w zakresie nazewnictwa i
opisów obiektów geograficznych. Dzięki nowoczesnemu zarządzaniu zasobem informacji o nazwach geograficznych zdecydowanie wzrośnie wiarygodność poszczególnych, rozproszonych baz
danych przestrzennych wykorzystujących nazwy geograficzne. Podczas tworzenia lub aktualizacji
referencyjnych, instytucjonalnych baz danych bardzo często gromadzone są cenne informacje
zbierane bezpośrednio w terenie. Stworzenie systemu PRNG umożliwi bezpośrednie zasilanie i
weryfikację zasobu tak pozyskanymi informacjami. Niezbędne jest jednak zachowanie odpowiednich procedur w celu zapewnienia pewności i jednoznaczności informacji o nazwach geograficznych. Prace nad PRNG są prowadzone w projekcie od 2005 r. W kwietniu 2006 r. rejestr nazw
miejscowości, hydronimów, numeracji szlaków kolejowych i dróg ( wykonany w ramach projektu
wraz z aktualizacją i weryfikacją na podstawie innych baz), został odebrany przez GUGiK i zalecony do stosowania zarządzeniem GGK. Próby przeprowadzone w czasie wykonywana VMap
L2+ i TBD, na zlecenie GUGiK i UM, dowiodły praktycznie że stosowanie identyfikatorów z
bazy PRNG w czasie wykonywania TBD i VMap L2 nowej edycji nie podnosi kosztów wykonania, a korzyści są oczywiste.
Podstawowym celem realizowanym w ramach zadania 5 było opracowanie i wdrożenie
koncepcji Państwowego Rejestru Nazw Geograficznych (zadanie 5.3/2006, 5.1/2007, 5.2/2007,
5.1/2008). Dotychczasowe prace nad Koncepcją Wielorozdzielczej Bazy Danych Topograficznych
dla Polski wykazały, iż w celu integracji istniejących baz danych topograficznych niezbędny jest
dostęp do jednolitych wykazów nazw geograficznych. PRNG ma kluczowe znaczenie dla spójnego rozwoju referencyjnych baz danych w Polsce, szczególnie dla TBD, BDO i VMap. Wykorzystywanie wspólnych, łatwo dostępnych identyfikatorów obiektów w tych bazach danych z jednej
strony ograniczy ilość pracy wykonywanej przy ich tworzeniu, z drugiej ułatwi ich integrację.
strona 24
Brak dostępu do istniejących zasobów prowadzi także do rozbieżności w zakresie nazewnictwa i
opisów obiektów geograficznych. Dzięki nowoczesnemu zarządzaniu zasobem informacji o nazwach geograficznych zdecydowanie wzrośnie wiarygodność poszczególnych, rozproszonych baz
danych przestrzennych wykorzystujących nazwy geograficzne. Podczas tworzenia lub aktualizacji
referencyjnych, instytucjonalnych baz danych bardzo często gromadzone są cenne informacje
zbierane bezpośrednio w terenie. Stworzenie systemu PRNG umożliwi bezpośrednie zasilanie i
weryfikację zasobu tak pozyskanymi informacjami. Niezbędne jest jednak zachowanie odpowiednich procedur w celu zapewnienia pewności i jednoznaczności informacji o nazwach geograficznych.
Proponowane zmiany w zakresie tworzenia baz danych o charakterze referencyjnym w
Polsce umożliwiające harmonijne współistnienie wielu zasobów danych nieraz o różnym poziomie
szczegółowości i dokładności (wielorozdzielcze bazy danych typu MRDB) wymuszają przeprowadzenie zmian w sposobie gromadzenia i zarządzania PRNG.
Celem budowy jednolitego Państwowego Rejestru Nazw Geograficznych jest prowadzenie jednolitego, urzędowego wykazu nazw geograficznych Polski dla potrzeb przede wszystkim
wszelkich urzędowych opracowań (w szczególności systemów informacji geograficznej i produkcji map) w celu zapewnienia ich spójności oraz ograniczenia powielania procesu gromadzenia i
aktualizacji informacji o nazwach geograficznych przez różne instytucje i przedsiębiorstwa. Jest to
niezbędny krok w procesie budowy spójnej, referencyjnej bazy danych przestrzennych dla Polski i
budowy nowoczesnej infrastruktury informacji przestrzennych. Celem PRNG jest dostarczanie
informacji o lokalizacji nazw oraz o ich właściwościach (rodzaj nazwy, odmiana itp.). Celem
PRNG nie jest zapewnienie kartograficznego przedstawienia nazw na mapach – to zadanie powinno być realizowane na podstawie informacji z PRNG w różnych kartograficznych systemach produkcji map (w PRNG nie są gromadzone informacje o krojach czcionek, wielkościach napisów,
rozłożeniu napisu na mapie w zależności od skali mapy itp.).
Aby zapewnić opisaną powyżej funkcjonalność i elastyczność projektowanego systemu
opracowano aplikacje, które tworzą możliwości do uzyskania poniższych funkcji systemu PRNG:
1. edycja danych łącznie z obsługą długich transakcji, zapisem historii zmian i odpowiednich metadanych,
2. wizualizacja położenia obiektów nazewniczych na tle ortofotomapy i innych danych wektorowych BDO, VMap (wykorzystanie mechanizmów Geoportalu) oraz mechanizm uzyskiwania
współrzędnych obiektów zapisywanych w bazie PRNG (np. poprzez wskazanie na ortofotomapie),
strona 25
3. wydawanie danych w formacie Gazetera zgodnie z norma ISO19112,
4. wydawanie danych dla potrzeb tworzenia i aktualizacji TBD i VMap,
5. udostępnianie identyfikatorów obiektów nazewniczych poprzez stronę internetową,
6. umożliwienie pełnej i dwukierunkowej wymiany danych pomiędzy bazą PRNG a
właścicielami istniejących rejestrów i baz danych.
Podstawowym celem stawianym przed prototypem nowego rozwiązania systemu PRNG
jest zapewnienie dostępu do zgromadzonych danych za pomocą powszechnie wykorzystywanych
standardów przemysłowych – w tym protokołów OGC, języka SQL oraz interfejsu przeglądarki
WWW. Drugim głównym zadaniem stawianym przed prototypem jest stworzenie nowego, relacyjnego modelu danych pozwalającego na oddanie powiązań między obiektami systemu, stworzenie m.in. możliwości przechowywania historii zmian dokonywanych na obiekcie, jak i stworzenie
możliwości wiązania więcej niż jednego punktu geometrycznego z danym obiektem (tak, aby
można było wyróżnić jednoznacznie dowolną liczbę punktów charakterystycznych o zdefiniowanych rolach).
Zrealizowany w ramach zadania 5.1/2008 moduł aplikacji edycji i aktualizacji danych
systemu PRNG służy do prowadzenia Państwowego Rejestru Nazw Geograficznych składającego
się z nazw jednostek osadniczych oraz obiektów fizjograficznych. Aplikacja umożliwia jednocześnie prezentację i edycję danych zawartych bazie danych PRNG w postaci położenia obiektu nazewniczego w przestrzeni geograficznej. Aplikacja posiada m. in. zaimplementowane mechanizmy
umożliwiające wyszukiwanie obiektów według różnych kryteriów, wyświetlanie wyników, edycję
atrybutów oraz modyfikację położenia obiektu w przestrzeni.
strona 26
ryc. 3. Model danych systemu PRNG
Funkcjonalność zaimplementowana w systemie PRNG umożliwia wyszukiwanie obiektów po nazwie, wyszukiwanie w zaznaczonym obszarze oraz wyszukiwanie po atrybutach. System
PRNG może być wdrożony w CODGiK jako niezależny serwis oparty na technologii ArcIMS
ESRI, jako serwis świadczący usługi WFS i WMS lub jako integralny komponent projektu Gooprtal.gov.pl.
strona 27
ryc. 4. Aplikacja PRNG w oknie przeglądarki internetowej
W
RAMACH
REALIZACJI
ZADANIA 5
OPRACOWANO
SZEREG
APLIKACJI,
SYSTEMÓW
1. prototyp systemu informatycznego PRNG - moduł udostępniania informacji -przekazany do
implementacji w CODGiK
2. system informatyczny PRNG - moduł edycji i aktualizacji.
strona 28

Raport końcowy - GISLab - Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu

Transkrypt

Podobne dokumenty

SPOTKANIE Z UCZESTNIKAMI projektu celowego

Koncepcja wykorzystania baz danych topograficznych w skali 1:10

10 Urodziny TBD

harmonizacja baz danych referencyjnych – niezbędny krok ku

Wykaz zbiorów danych osobowych / baz danych, w których

Projektowanie stron WWW 1. definicje podstawowe, 2. przegląd

czytaj więcej - Geodeta Województwa

Technical Writer

podstawy projektowania relacyjnych baz danych, Projekt

Programista PHP i baz danych