modele i edycja danych przestrzennych w systemach gis

Transkrypt

STUDIA PODYPLOMOWE - SYSTEMY INFORMACJI GEOGRAFICZNEJ
MODELE I EDYCJA
DANYCH PRZESTRZENNYCH
W SYSTEMACH GIS
Justyna Górniak-Zimroz,
[email protected]
DO UśYTKU WEWNĘTRZNEGO - WSZELKIE PRAWA ZASTRZEśONE
WROCŁAW 2009
PLAN WYKŁADU
•
omówienie podstawowych elementów budowy i funkcjonowania systemów GIS
•
modele i formaty danych przestrzennych
•
przegląd programów do budowy systemów GIS
•
podstawy budowy systemów GIS na przykładzie wybranej aplikacji
•
wybrane obszary zastosowań systemów GIS
LITERATURA
1.
Bielecka E., 2006, Systemy informacji geograficznej (GIS). Teoria i zastosowania,
Wydawnictwo PJWSTK
2.
Booth B., 2000, Using ArcGIS 3D Analyst, ESRI Press
3.
Davis D.E., 2004, GIS dla kaŜdego, Wydawnictwo MIKOM PWN
4.
Gaździcki J., 2002, Leksykon geomatyczny, Polskie Towarzystwo Informacji Przestrzennej,
Wieś Jutra, Warszawa
5.
Gotlib D., Iwaniak A., Olszewski R., 2008, GIS obszary zastosowań, Wydawnictwo PWN
6.
Górniak-Zimroz J., 2009, Wprowadzenie do części praktycznej Studium Podyplomowego
Systemy Informacji Geograficznej GIS – cześć 1 i 2, DSW, Wrocław
7.
Izdebski W., 2009, Wykłady z przedmiotu GIS, materiały dostępne na stronie internetowej
www.izdebski.edu.pl (lipiec 2009)
8.
Kraak Menno-Jan, Ormeling Ferjan, 1998, Kartografia – wizualizacja danych przestrzennych,
Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa
LITERATURA
9.
Litwin L., Myrda G., 2005, Systemy Informacji Geograficznej. Zarządzanie danymi
przestrzennymi w GIS, SIP, SIT, LIS, Wydawnictwo Helion
10. Longley P. A., Goodchild M. F., Maguire D. J., Rhind D. W., 2006, GIS. Teoria i praktyka,
Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa
11. Magnuszewski A., 1999, GIS w geografii fizycznej, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa
12. Materiały do ćwiczeń udostępnione przez prowadzących laboratorium
13. Myrda G., 1997, GIS czyli mapa w komputerze, Helion, Gliwice
14. Podstawy GIS, 2003, materiały umieszczone na stronie internetowej Zakładu Systemów
Informacji Przestrzennej i Geodezji Leśnej w Katedrze Urządzania Lasu, Geomatyki
i Ekonomiki Leśnictwa Szkoły Głównej Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie,
www.wl.sggw.waw.pl, str. 1-39
15. Tomlinson R., RozwaŜania o GIS – Planowanie Systemów Informacji Geograficznej dla
menedŜerów, ESRI Polska 2008
LITERATURA
16. Urbański J., 1997, Zrozumieć GIS – Analiza informacji przestrzennej, Wydawnictwo naukowe
PWN, Warszawa
17. Zapart P., 1994, GIS – komputerowe systemy informacji przestrzennej, Intersoftland, Warszawa
18. www.esripolska.com.pl, strona internetowa firmy ESRI
19. www.gisplay.pl, strona internetowa portalu geoinformacyjnego
20. www.wikipedia.pl, strona internetowa Wikipedia, lipiec 2009
21. GEODETA - Magazyn geoinformacyjny
22. Arcadia – Magazyn uŜytkowników oprogramowania ESRI,
http://www.esripolska.com.pl/files/arcadia/
23. GIS.com – the Guide to Geographic Information Systems,
http://www.gis.com/implementing_gis/index.html
24. ESRI GIS Dictionary, http://support.esri.com/index.cfm?fa=knowledgebase.gisDictionary.gateway
25. Geoforum, http://www.geoforum.pl/pages/index.php
OMÓWIENIE PODSTAWOWYCH
ELEMENTÓW BUDOWY
I FUNKCJONOWANIA
SYSTEMÓW INFORMACJI GEOGRAFICZNEJ GIS
CO TO JEST SYSTEM INFORMACJI GEOGRAFICZNEJ?
System – uporządkowany zespół wzajemnie powiązanych elementów oddziaływujących
wzajemnie na siebie w ściśle określonym celu, który ma określoną strukturę
i moŜe być rozpatrywany jako całość
System informacyjny – grupa procesów wykonywanych na „surowych” danych w celu
wytworzenia nowej informacji przydatnej np. w procesie podejmowania decyzji
System informacji geograficznej (GIS) – system informacji przestrzennej dotyczący danych
geograficznych zawierający procedury umoŜliwiające przeprowadzenie analiz
przestrzennych, termin ten stosowany jest równieŜ jako nazwa dziedziny
zajmującej się geoinformacją oraz metodami i technikami GIS
(Gaździcki J., 2002, Leksykon geomatyczny)
Informacja geograficzna – informacja uzyskiwana w drodze interpretacji danych geograficznych,
dotycząca obiektów przestrzennych powiązanych z powierzchnia
Ziemi i dająca odpowiedź na pytania:
Gdzie znajduje analizowany obiekt lub zjawisko?
Co znajduje się we wskazanym miejscu?
Jakie cechy przestrzenne ma wskazany obiekt lub zjawisko?
Informacja geograficzna moŜe być bardzo precyzyjna lub ogólna (w zaleŜności od rozpatrywanej
skali), moŜe być dynamiczna lub moŜe mieć charakter ciągły
(zmieniający się w zaleŜności od miejsca na powierzchni ziemi
np. temperatura, ciśnienie, rzeźba terenu) lub dyskretny (np. dom,
drzewo, województwo, rzeka)
(Gaździcki J., 2002, Leksykon geomatyczny, Podstawy GIS, 2003, www.wl.sggw.waw.pl)
System informacji przestrzennej (SIP) – system pozyskiwania, gromadzenia, weryfikowania,
integrowania, analizowania, transferowania i udostępniania danych przestrzennych,
w szerokim rozumieniu obejmujący metody, środki techniczne, w tym sprzęt
i oprogramowanie, bazę danych przestrzennych, organizację, zasoby finansowe
oraz ludzi zainteresowanych jego funkcjonowaniem
System informacji o terenie (SIT) – system informacji przestrzennej dotyczący danych o terenie,
składający się z bazy danych o terenie dotyczącej określonego obszaru, procedur
i technik dla systematycznego zbierania, aktualizacji i udostępniania danych.
Według Międzynarodowej Federacji Geodetów system informacji o terenie
jest środkiem do podejmowania decyzji o charakterze prawnym, administracyjnym
i gospodarczym oraz pomocą w planowaniu i rozwoju określonego terenu
DO CZEGO MOśE SŁUśYĆ SYSTEM GIS?
Lokalizacja – daje odpowiedź na pytanie: Co znajduje się pod ...? np.:
Co znajduje się pod adresem ul. Strzegomska 55, 53-611 Wrocław?,
Co znajduje się w miejscu o współrzędnych N51°06’51”, E16°59’30”?
Warunki – daje odpowiedź na pytanie: Gdzie są spełnione warunki ...? np.:
Gdzie są spełnione następujące warunki: obszar niezalesiony, o powierzchni 1,5 ha,
w odległości 100 m od dróg gminnych?
Trend – daje odpowiedź na pytanie: Co zmieniło się od chwili ...? np.:
Jak zmieniły się warunki w miejscu ... od momentu ....? - musimy znać tutaj lokalizacje
i warunki
(Overview of GIS, www.gisdevelopment.net)
DO CZEGO MOśE SŁUśYĆ SYSTEM GIS?
Prawidłowości – daje odpowiedź na pytanie: W jaki sposób określone zjawiska są od siebie
zaleŜne ...? np.: Czy osuwiska występujące w miejscu X są zaleŜne od następujących
warunków, np.: intensywność opadów, rodzaje występujących gleb i inne
Modelowanie – daje odpowiedź na pytanie: Co się stanie jeśli ...? np.:
Co się stanie jeśli nastąpi wyciek odcieków ze składowiska odpadów komunalnych?
Co się stanie jeśli nastąpi wylanie wód z rzeki X?
(Overview of GIS, www.gisdevelopment.net)
FUNKCJE SYSTEMU INFORMACJI GEOGRAFICZNEJ
Pozyskiwanie
Wprowadzanie
Przeglądanie
Przechowywanie
Weryfikowanie
Integrowanie
Analizowanie
Prezentowanie
Publikowanie
danych przestrzennie odniesionych do
powierzchni Ziemi
i opisanych przez współrzędne X Y
i opcjonalnie Z
SYSTEM INFORMACJI GEOGRAFICZNEJ
ludzie
GIS
oprogramowanie
sprzęt
dane
procedury
Blachowski Jan, Budowa systemów informacji geograficznej,
prezentacja z podyplomowych studiów Systemy Informacji Geograficznej, 2005
ludzie
GIS
oprogramowanie
sprzęt
dane
procedury
LUDZIE
1.
Programiści – twórcy oprogramowania
2.
Administratorzy - systemu
3.
Zarządzający
4.
Specjaliści GIS
5.
Konsultanci
6.
Dystrybutorzy sprzętu i oprogramowania
7.
Specjaliści branŜowi reprezentujący dziedziny, w których stosowany jest GIS
8.
UŜytkownicy
ludzie
GIS
oprogramowanie
sprzęt
dane
procedury
MODELE I FORMATY
DANYCH PRZESTRZENNYCH
MODELE I FORMATY DANYCH W SYSTEMACH GIS
Dane – reprezentacja informacji właściwa do komunikowania się, interpretowania
lub przetwarzania. Dane występują w postaci znaków, w tym cyfrowych
i literowych, symboli, obrazów i innych form rejestracji zrozumiałych
dla uŜytkownika lub nadających się do przetwarzania komputerowego.
Dane same w sobie nie mają znaczenia – dopiero w drodze interpretacji przez uŜytkownika
stają się informacją, która moŜe być uŜyta do wzbogacania wiedzy.
WARSTWY TEMATYCZNE
ESRI Polska, www.esripolska.com.pl
DANE
DANE
OPISOWE
RELACYJNA
BAZA DANYCH
TABELA
DANE
PRZESTRZENNE - GRAFICZNE
DANE
WEKTOROWE
DANE
RASTROWE
PUNKTY
LINIE
POWIERZCHNIE
TEKST
Podstawy GIS, 2003, www.wl.sggw.waw.pl
Dane opisowe – dane dotyczące obiektów przestrzennych oraz dane pośrednio związane
z tymi obiektami, które w systemie informacji przestrzennej nie są traktowane jako dane
przestrzenne, np. dane o podmiotach osobach fizycznych i prawnych w systemach
katastralnych lub dane charakteryzujące obiekty znajdujące się w bazach danych
DANE
DANE
OPISOWE
RELACYJNA
BAZA DANYCH
TABELA
DANE
DANE
WEKTOROWE
DANE
RASTROWE
PUNKTY
LINIE
POWIERZCHNIE
TEKST
Dane przestrzenne, graficzne - dane dotyczące obiektów przestrzennych, w tym zjawisk
i procesów, znajdujących się lub zachodzących w przyjętym układzie współrzędnych.
Przyjmuje się, Ŝe dane przestrzenne są dowolnymi danymi bezpośrednio lub pośrednio
odniesionymi do określonego miejsca lub obszaru geograficznego.
Dane przestrzenne dotyczą:
a) właściwości geometrycznych obiektu przestrzennego, a zwłaszcza jego połoŜenia
względem przyjętego dwuwymiarowego lub trójwymiarowego układu współrzędnych
b) charakterystyki obiektu pod względem czasu, np. daty jego utworzenia
c) związków przestrzennych (topologicznych) danego obiektu z innymi
obiektami przestrzennymi
d) wyróŜnionych atrybutów opisowych obiektu przestrzennego, słuŜących do jego
identyfikacji oraz określających jego podstawowe właściwości.
DANE
DANE
OPISOWE
RELACYJNA
BAZA DANYCH
TABELA
DANE
DANE
WEKTOROWE
DANE
RASTROWE
PUNKTY
LINIE
POWIERZCHNIE
TEKST
Dane rastrowe – dane przestrzenne odniesione do rastra
Raster – uporządkowany zbiór komórek pokrywający powierzchnię w postaci regularnej siatki
pikseli, w której kaŜdemu pikselowi przypisana jest pewna wartość liczbowa opisująca
odpowiadający mu obiekt
Model rastrowy wykorzystywany jest do opisu zjawisk o charakterze ciągłym,
np. pozwala śledzić róŜnorodne interakcje obiektów w ekosystemach i pozwala
formułować odpowiedzi na pytania związane z funkcjonowaniem przyrody.
W postaci rastra zapisywane są równieŜ skanowane mapy analogowe, które po skanowaniu
moŜna wykorzystać do powielania na drukarkach lub ploterach oraz mogą być
wykorzystane jako tło do prowadzenia róŜnorodnych prac projektowych.
Model rastrowy
w postaci regularnej
siatki komórek
Model rastrowy
ze znaną jedną współrzędną
Poligony
Linie
Model rastrowy
w postaci zeskanowanej mapy
DANE
DANE
OPISOWE
RELACYJNA
BAZA DANYCH
TABELA
DANE
DANE
WEKTOROWE
DANE
RASTROWE
PUNKTY
LINIE
POWIERZCHNIE
TEKST
Dane wektorowe – dane przestrzenne w postaci współrzędnych słuŜących do opisu właściwości
geometrycznych obiektów przestrzennych takich jak punkty, linie, powierzchnie
Punkty zapisywane są jako pary współrzędnych X Y
Linie zapisywane są jako uporządkowane serie par współrzędnych
Powierzchnie – zapisywane są jako uporządkowane serie par współrzędnych X Y gdzie punkt
początkowy i końcowy to ten sam punkt
DANE OPISOWE A DANE PRZESTRZENNE
dane przestrzenne
dane opisowe
WYBRANE SPOSOBY POZYSKIWANIE DANYCH
a) wprowadzanie współrzędnych przy pomocy klawiatury
– arkusze kalkulacyjne, systemy obsługi baz danych i inne
b)
dane z pomiarów GPS
c)
pomiary geodezyjne
d)
digitalizacja map
e)
skanowanie i wektoryzacja ekranowa
Materiały analogowe poddawane są skanowaniu – zamianie na postać rastrową
i następnie obraz rastrowy wyświetlany jest na ekranie monitora i poddawany
jest kalibracji i geometrycznej wektoryzacji
Wektoryzacja na ekranie
Mapa tradycyjna
Skanowanie
f)
obrazy satelitarne
Wykorzystują obrazowanie wielospektralne (optyczne, np.: widzialne i podczerwone)
stosowane w interpretacjach opartych na kolorze lub właściwościach odbicia róŜnych zakresów
spektrum elektromagnetycznego przez obiekty lub radarowe stosowane w obszarach pokrytych
chmurami lub zastosowaniach wymagających danych uzyskiwanych w czasie jak najbardziej
zbliŜonym do rzeczywistego
Zawierają informację radiometryczną i geometryczną
Obecnie są jednym z podstawowych źródeł
pozyskiwania danych w systemach GIS
Parametry obrazów satelitarnych:
- zasięg obrazu
- rozdzielczość definiowana przez wielkość piksela
- multispektralność – panachromatyczne,
barwne i podczerwone
OBRAZY SATELITARNE
ludzie
GIS
oprogramowanie
sprzęt
dane
procedury
PROCEDURY
1.
W ujęciu programistycznym część kodu, który wykonuje dane zadania
2.
Procedury organizujące kod w element wielokrotnego uŜytku
ludzie
GIS
oprogramowanie
sprzęt
dane
procedury
SPRZĘT
1.
Komputery
2.
Sieci
3.
Inne
ludzie
GIS
oprogramowanie
sprzęt
dane
procedury
OPROGRAMOWANIE
1.
GIS
2.
Bazy danych
3.
Systemy operacyjne
4.
Sieci
PRZEGLĄD PROGRAMÓW DO BUDOWY SYSTEMÓW GIS
NA PODSTAWIE MATERIAŁÓW
Z III WARSZTATÓW GIS
W PARKACH NARODOWYCH I OBSZARACH CHRONIONYCH
Przegląd oprogramowania GIS do tworzenia map tematycznych
Jacek Jania
http://warsztaty-gis.ispik.pl/
RODZAJE PAKIETÓW OPROGRAMOWANIA GIS
• Business GIS – oprogramowanie wykorzystywane w marketingu jako jedno z wielu
narzędzi do podejmowania decyzji. Programy wyposaŜone są w bardzo proste funkcje
do analizy danych umieszczonych na mapie, np. Business Map, Atlas GIS, Map Point
• Desktop GIS – programy charakteryzujące się prostota obsługi przy jednoczesnej
wysokiej funkcjonalnością. Zapewniają szeroki wybór efektywnych narzędzi, które
znajdują róŜnorodne zastosowania, np. ArcView, MapInfo
• Professional GIS – systemy do zastosowań profesjonalnych. UmoŜliwiają
zaawansowane funkcje do przetwarzania danych przestrzennych. Zawierają bogatszą
funkcjonalność w standardzie niŜ programy Desktop GIS, np. ArcInfo, Geomedia
Professional
OPROGRAMOWANIA GIS – RODZAJE LICENCJI
• komercyjna – zakup licencji pozwala najczęściej na ubytkowanie programów w celach
komercyjnych. Ograniczenia w tych licencjach dotyczą prawa uŜytkowania,
kopiowania, rozpowszechniania, modyfikowania programów oraz często
zabezpieczają ich kody źródłowe
• shareware - program, który moŜna otrzymać i rozpowszechniać za darmo, jednak trzeba
uzyskać zgodę autora. Korzystanie z niego jest juŜ jednak obwarowane pewnymi
zasadami. JeŜeli po upływie okresu testowego (najczęściej 30-dniowego) uŜytkownik
zdecyduje się zatrzymać program na dysku twardym, powinien potraktować to jako
kupno produktu i zapłacić jego autorowi
• freeware - to licencja oprogramowania umoŜliwiająca darmowe rozprowadzanie
aplikacji bez ujawnienia kodu źródłowego
• open source - to darmowe programy, których kod źródłowy jest ogólnie dostępny
i rozprowadzany wraz z wersją instalacyjna, zaś kaŜdy programista moŜe poprawiać
i modyfikować taki program
WYBRANE OPROGRAMOWANIE GIS – ArcGIS ESRI
ArcGis jest podstawowym pakietem
oprogramowania ArcGIS Desktop
zapewniającym wysokiej jakości
wizualizacje kartograficzna, narzędzia
do zarządzania i analizowania danych
geograficznych oraz podstawowe
narzędzia do tworzenia i edycji tych danych
WYBRANE OPROGRAMOWANIE GIS – GeoMedia Intergraph
GeoMedia Professional – jest narzędziem
do tworzenia baz danych, do
pozyskiwania i weryfikacji danych GIS,
analiz, generowania map tematycznych
i ich prezentacji
WYBRANE OPROGRAMOWANIE GIS – MapInfo
MapInfo Professional jest programem
pozwalającym na tworzenie
geograficznych baz danych oraz
umoŜliwia zarządzanie
i analizę danych przestrzennych
WYBRANE OPROGRAMOWANIE GIS – TatukGIS Editor
TatukGIS Editor posiada obszerny
komplet narzędzi do tworzenia,
redagowania i modyfikacji danych
przestrzennych. Jest to aplikacja prosta
w uŜyciu, co w znaczący sposób
zmniejsza koszty szkolenia
nowych uŜytkowników
WYBRANE OPROGRAMOWANIE GIS – Manifold
Manifold jest zestawem szeregu
narzędzi i metod niezbędnych
w zarządzaniu danymi przestrzennymi.
Program zapewnia integracje wielu
formatów danych.
Wsparcie dla programu uzupełnione jest
o pręŜnie działające forum internetowe.
WYBRANE OPROGRAMOWANIE GIS – Krystyna GIS
Krystyna GIS pozwala na przeglądanie,
tworzenie, edycje i analizy przestrzenne
danych wektorowych i rastrowych,
tworzenie i edycje danych tabelarycznych,
połączenie z baza danych poprzez ODBC.
Dodatkowo zawiera własny język
skryptowy do automatyzacji
złoŜonych zadań
WYBRANE OPROGRAMOWANIE GIS – gvSIG
gvSIG jest wielojęzycznym
programem Open Source
słuŜącym do zarządzania danymi
geograficznymi.
Obsługuje zarówno dane wektorowe
jak i rastrowe
WYBRANE OPROGRAMOWANIE GIS – Quantum GIS
QGIS jest programem typu
Open Source GIS wspierającym
większość popularnych
formatów wektorowych,
rastrowych i bazodanowych
WYBRANE OPROGRAMOWANIE GIS – uDIG
uDIG jest programem
Open Source będącym przeglądarką
i edytorem danych przestrzennych.
Szczególny nacisk w aplikacji połoŜono
na spełnianej standardów
OpenGis konsorcjum
WYBRANE OPROGRAMOWANIE GIS – PODSUMOWANIE
•
Tworzenie cyfrowych map tematycznych nie musi się wiązać z duŜymi
nakładami finansowymi na zakup specjalistycznego oprogramowania GIS.
Istnieje szereg aplikacji dostępnych za darmo lub w rozsądnych granicach
cenowych, które posiadają niezbędne do tego celu funkcje.
•
Programy te mogą w niektórych aspektach zastąpić wyrafinowane
oprogramowanie GIS, jednakŜe przy planach wykorzystania zaawansowanych
funkcji analitycznych wydaje się celowe przemyślenie zakupu systemów
profesjonalnych.

modele i edycja danych przestrzennych w systemach gis

Transkrypt

Podobne dokumenty

Systemy Informacji Geograficznej Gis Wseiz Pl

Wprowadzenie do Geograficznych Systemów Informacyjnych (GIS)

Rozdział 3

Systemy informacji geograficznej

Zmiany struktury usług i handlu na obszarze Starego Miasta w Toruniu