Koncepce prostoru

GIS 1

Koncepce prostoruKoncepce prostoru

Pořizování a ukládání dat souvisí s pojetím prostoru

Určování polohy v prostoru – vytvoření relace mezi geoprvkem, jehož polohu určujeme a prvkem množiny M obsahující všechny body tohoto prostoru

Prostorové referenční systémy – poloha geoprvků určena různým způsobem, s různou přesností a různým rozlišením

GIS 2

Prostorové referenční systémyProstorové referenční systémy

Klasifikace podle kritérií

Způsob určování polohy – přímý (souřadnicové systémy), nepřímý (pomocí geokódu)

Prostorový rozsah – globální/lokální Spojitost – kontinuální/diskrétní Určování polohy v závislosti na jiných

geoprvcích – absolutní/relativní K čemu se vztahují – k Zemi, k rovině, k linii

GIS 3

Souřadnicové systémySouřadnicové systémy

přímé určování polohyrůzné typy podle klasifikace

jsou vztaženy k zemskému tělesu nebo k rovině, na kterou je zemský povrch promítnut

GIS 4

geografický souřadnicový systém (v principu sférický), poloha bodu na zemském povrchu je udávána pomocí zeměpisné šířky (latitude)

a zeměpisné délky (longitude)

Greenwichský (nultý) poledník

Rovník

S

V Z

J

0o

GIS 5

Souřadnicové systémy - vztaženy Souřadnicové systémy - vztaženy k roviněk rovině

souvisí se znázorňováním povrchu Země na mapách převod křivého zemského povrchu do roviny - operace

charakteristické pro použité kartografické zobrazení kartografické zobrazení přitom „deformují“ křivý zemský

povrch do roviny různým způsobem některá zobrazení zachovávají plochy, ale nezachovávají

tvary a úhly, jiné zachovávají tvary ale nezachovávají plochy

důsledek - není možné kombinovat data převedená pomocí různých kartografických zobrazení (S-JTSK a S-42 nebo WGS-84).

GIS 6

Souřadnicové systémy - Souřadnicové systémy - vztaženy k roviněvztaženy k rovině

GIS 7

Souřadnicové systémy - vztaženy Souřadnicové systémy - vztaženy k roviněk rovině

kartografické zobrazení speciálně pro bývalou Československou republiku a které respektovalo její protáhlý tvar a polohu na zemském glóbu (Křovák)

GIS 8

Kartografické zobrazení Křovákovo (S-JTSK)

GIS 10

Používané souřadnicové systémyPoužívané souřadnicové systémy Vláda ČR nařízením č. 116/1995 Sb. [NV116]

stanovila závazné geodetické referenční systémy, použitelné na území našeho státu

WGS84 - světový geodetický referenční systém 1984 ( World Geodetic System 1984)

ETRS - evropský terestrický referenční systém (European Terrestric Referenc System)

S-JTSK - souřadnicový systém Jednotné trigonometrické sítě katastrální

S-42 - souřadnicový systém 1942 Bpv - výškový systém baltský - po vyrovnání S-Gr95 - tíhový systém 1995

GIS 11

Úlohy v rámci GISÚlohy v rámci GIS

návrh GIS aplikace z hlediska užitítvorba databáze údajůpořizování datanalytické funkce - s přihlédnutím k okruhu

uživatelů

GIS 12

Pořizování datPořizování dat

veřejné zdrojerůzné komerční organizaceprimární zdroje datsekundární zdroje dat (informace o jejich

získání a postupu zpracování, aktuálnosti a kvalitě dat - metadata)

http://gis.vsb.cz/midas/scripts/frames.php)

GIS 13

PPořizování datořizování dat

Přímé měření - zachycení prostorových a časových změn pomocí vhodné škály (počet rostlin v lokalitě, velikost srážek, ...)

Nepřímé měření - uskutečňuje se na základě znaků fyzikálních, chemických či biotických, které jsme schopni ohodnotit pomocí funkčních závislostí na sledovaném fenoménu. (měření teploty teploměrem, větru pomocí anemometru, ... )

GIS 14

Údaje z primárních zdrojůÚdaje z primárních zdrojů

nejpřesnější zdroj prostorových dat - geodetická měření, která jsou převedena do digitální formy

data z terénního zápisníku (přepis přes klávesnici – při ručním zpracování - chybovost)

elektronický zápisník - geodetická zařízení GPS - Global Position System. další zpracování specializovaným softwarem do

vektorové reprezentace, po změně formátu (dle patřičného GISu) je možné ukládat data do geografické databáze

GIS 15

GPSGPS navigační systém pro určení polohy kdekoliv na

zemském povrchu, bez ohledu na počasí a na dobu měření

původně vojenský systém, vyvíjený a budovaný od roku 1973 Ministerstvem obrany Spojených států

začátkem 90. let se po vývoji a rozšíření stal plně funkčním a dostupným po celém světě

Kongres Spojených států schválil výnos o využití systému GPS i v civilní sféře

z důvodu možnosti zneužití (teroristické účely) a zabezpečení prvořadosti vojenských aplikací bylo až do 1.5.2000 provozováno několik opatření

GIS 16

GPSGPS

selektivní dostupnost (Selected Availibility) - záměrné zhoršování přesnosti určení polohy nebo zavedení tzv. přesného P/Y - kódu, kterým je šířen signál pouze pro vojenské aplikace

v současné době je již záměrné zhoršování polohy vypnuté, což pro civilní uživatele znamená téměř 10-ti násobně zvýšení přesnosti určení polohy

GIS 17

GPSGPS

členění na tři podsystémy

kosmickýřídící (kontrolní)uživatelský

GIS 18

GPS – kosmický segmentGPS – kosmický segment

24 družic (21 pracovních a 3 záložní), orbitální dráhy ve výšce 20200 km s dobou oběhu 11.25 hod, na šesti oběžných drahách

každá družice je vybavena přijímačem, vysílačem, atomovými hodinami a přístroji pro navigaci nebo jiné speciální úkoly (kupř. pro detekci výbuchu jaderných náloží)

družice přijímá, zpracovává a uchovává informace předávané z pozemního řídícího centra pro možnost korekce dráhy letu raketovými motorky

sleduje stav vlastních systémů a podává o těchto skutečnostech informace zpět do řídícího centra

GIS 19


každá družice je vybavena záložními zdroji, palubní baterie jsou dobíjeny dvěmi slunečními panely

princip určování polohy - družice vysílá signály pro uživatele v podobě složitého signálu, každá družice vysílá zprávy o své poloze a přibližné poloze ostatních družic systému

k určení aktuální polohy pozemní přijímač počítá tzv. pseudovzdálenosti, což jsou vzdálenosti mezi přijímačem a viditelnými družicemi (nad obzorem)

GIS 20


výpočet pseudovzdálenosti vychází ze znalosti rychlosti šíření družicového signálu a rozdílu času mezi vysláním a příjmem signálu (pseudovzdálenost - jsou zavedeny další doplňující výpočty, které určení výsledné polohy dále zpřesňují)

pro určení dvojrozměrné polohy (nejčastěji zeměpisná délka a šířka) stačí příjem signálu z minimálně tří družic (výpočet tří pseudovzdáleností)

pro určení trojrozměrné polohy (navíc výška) minimálně ze čtyř družic

příjem menšího počtu družic znemožňuje výpočet polohy, vyšší počet družic naopak určení polohy dále zpřesňuje

GIS 21

GPS – řídící segmentGPS – řídící segment

monitoruje funkce družic a získané údaje předává zpět družicím

je tvořen hlavní řídicí stanicí v Colorado Springs a dalšími 5 monitorovacími stanicemi a 3 pozemními řídícími, které spolupracují s hlavní řídící stanicí

cílem celého řídícího podsystému je monitoring funkcí každé družice, sledování a výpočet dráhy družice, komunikace a zajištění přesného chodu atomových hodin na družicích

závada na družici se co nejrychleji operativně řeší, (cena 50 miliónů dolarů za družici)

GIS 22

GPS – řídící segmentGPS – řídící segment

existuje několik nezávislých monitorovacích sítí, které umožňují další přesnější určování polohy, především pro velmi přesné aplikace (geodézie, geodynamika), nepodílejí se na řízení a činnosti systému GPS

princip - při každém průletu družic nad těmito stanicemi jsou vyhodnoceny parametry jejich drah a vypočteny korekce, které jsou vyslány zpět na dané družice a odtud do přijímače, kde dojde k aktualizaci uložených dat o družicích

GIS 23

GPS – uživatelská částGPS – uživatelská částpozemní segment – speciální přijímač s

anténou, jednotkou pro zpracování radiového signálu a dekódování vložených dat, vyhodnocovací jednotkou a výstupní

jednotkou pro komu-

nikaci s obsluhou

pomocí klávesnice

a displeje

GIS 24

GPSGPS

použití a přesnost v různých oblastechcivilní - přesnost od 25 m do 100 m,

kódování C/A (coarse/acquisition code) pro hrubé zjištění polohy

vojenské - přesnost od 2.5m do 15m, kód C/A, zpřesnění kódovaným signálem označovaného jako P (precision code)

DGPS - diferenciální GPS (označována jako DGPS), přesnost asi 0.5m

GIS 25

FotogrammetrieFotogrammetrie

princip - měření prostorových objektů na fotografiích nebo měřičských snímcích objektů

snímky je možné pořídit dvěmi způsobypozemní – snímání je prováděno z povrchu

Země (stavebnictví) letecké snímkování (data o větším územní)

GIS 26


Přípravné práce – signalizační bodyLetecké snímkováníOrtorektifikace snímků - nutnost

transformace – snímky pořízené v centrální projekci převést na ortogonální projekci do podoby mapy

Fotointerpretace - interpretace údajů z fotosnímků

Přenos do GIS

GIS 27


Velikost detailu z leteckých fotografií je ovlivněna

výškou letu nosiče, na kterém je namontovaná kamera (letadlo)

ohnisková vzdálenost objektivu kamery vlastnostmi filmu, na který je snímáno vertikální členitostí reliéfu stupněm překrytí po sobě následujících

snímků

GIS 28


GIS 29

Dálkový průzkum země - DPZDálkový průzkum země - DPZ

definice z 1988 podle SPRS DPZ je umění, věda a technologie na

získávání spolehlivých informací o fyzikálních objektech a jejich okolí pomocí záznamu, měření a interpretace snímků a digitálních záznamů, které se získávají pomocí nekontaktních systémů.

International Society for Photogrametry and Remote Sensing

GIS 30


způsoby snímánípasivní systémy – snímají zdroj

elektromagnetického záření (např. ze Slunce), které se odráží od zemského povrchu

aktivní systémy - mají vlastní zdroj záření, vysílají k Zemi a snímají jeho odraz (radar)

GIS 31


Landsat - program NASA od roku 1967, vypuštěno několik nosičů, poslední Landsat7, dosud funguje Landsat 5.

SPOT - program Francie ve spolupráci s Belgiií a Švédskem, první nosič 1986

GIS 32

20-1100/117-260010/11724.3.1998FRANCIE

23,5-70,5/1485,8/7029.9.1997INDIESpot 4

5 km/ polokoule2.9.1997EUMETSATMeteosat 7

1100/28001.8.1997USAOrbView 2

23,5-70,5/1485,8/7028.12.1995INDIE

7,6-100/ 50-5004.11.1995KANADA

26/10021.4.1995ESA

1100/260030.12.1994USANOAA 14

20/11710/11722.1.1990FRANCIESpot 2

multispekt radarpanchro

20/11710/11722.2.1986FRANCIESpot 1

30-20/1851.3.1984USALandsat 5

Prostorové rozlišení (m) /Záběr (km)

StartStát/ OrganizaceDružice

GIS 33


možnost nechat si pořídit snímky území podle účelu dat – vybere se vhodný typ družice

komerční firmy prodávající snímky sledovaného území

využití – zemědělství (sledování růstu vegetace) lesnictví (rozeznání typu porostu) ochrana životního prostředí ...

GIS 34

PPorovnorovnání fotogrammetrie a DPZání fotogrammetrie a DPZ výhody DPZrozsáhlejší území na jednom snímkupravidelný a operativní způsob sběru údajůrychlé další zpracování údajůmožnost sledovat změny v krajině

(opakované přelety)nevýhodou - limit rozlišení je u

fotogrammetrie je větší

GIS 35

Vstupy ze sekundárních zdrojůVstupy ze sekundárních zdrojů

klávesnice - pracnost a chybovostdigitalizace - snímání souřadnic pomocí

tabletu nebo digitizéruskenování

GIS 36

Tvorba vektorové reprezentaceTvorba vektorové reprezentace ze sekundárních zdrojů (jednodušší modely) určení souřadnic každého objektu v souřadnicovém

systému mapy pro body - zápis souřadnic (změřením či odhadem),

určení identifikátoru pro linie všechny počáteční, koncové i lomové body pro polygony hraniční úseky a souřadnice jejich

lomových bodů přenos do vektorových souborů se zachováním

datové struktury

GIS 37

Tvorba reprezentace ze s. zdrojůTvorba reprezentace ze s. zdrojů

pro rastrovou reprezentaci

zdrojová mapa je překryta sítí rozdělení na buňkyzadávání hodnot atributů v jednotlivých

buňkách v souladu s používaným systémem

GIS 38

Manipulace s údajiManipulace s údaji

s prostorovými datykonverze údajůtransformace souřadnicového systémupřevzorkování

GIS 39

Konverze údajůKonverze údajů

převod mezi reprezentacemi vektorizace - překrytí vektorové

reprezentace mřížkou a následné přiřazení atributové hodnoty každé buňce podle typu prostorového objektu

rasterizace - úlohy spojené s metodami pro vyhlazování liniových objektů

GIS 40

Transformace souřadnicového Transformace souřadnicového systémusystému

pravoúhlý souřadnicový systém - numerické transformace

lineární konformní zobrazení - posunutí, pootočení

polynomické transformace - posunutí, pootočení, změna měřítka

GIS 41

Provádění analýzProvádění analýz

dotazy prostorovédotazy atributovékombinované dotazy

vyhodnocení kombinovaného dotazu v některých systémech probíhá v několika krocích řízených uživatelem

GIS 42

Komerční GISKomerční GISMicroStaion, firma Bentley,

http://www.bentley.comINTERGRAPH, firma Intergraph

http://www.intergraph.comARC/Info, http://www.esri.comSmallworld,

http://www.gepower.com/dhtml/network_solutions/en_us/index.jsp

IDRISI, http://www.clarklabs.org/home.asp

GIS 43

Arc/InfoArc/Info

Arc/Info firma ESRI (Environmental Systems Research Institut), http://www.esri.com

kompletní balík pro zadávání vektorových dat a jejich editaci, pro analýzu a modelování, pro správu databáze s napojením na databáze (Oracle, Informix, Sybase, Ingres)

Některé z funkcí - použití nepravidelné trojúhelníkové sítě, výpočet sklonu, orientace terénu ke světovým stranám, výpočet objemu, plochy povrchu a délky svahu, generování vrstevnic a profilů, vymezování říčních sítí, údolnic a hřbetnic.

GIS 44

Arc/InfoArc/Info systém je plně otevřený, má uživatelsky upravitelné

grafické rozhraní a makrojazyk AML UNIX stanice, verze PC Arc/Info pro osobní počítače rozšiřující moduly pro specifické oblasti FieldWorks - při tvorbě projektu inženýrských staveb

- sběr dat z geodetických prací, Intergraph dává k disposici tento program pro zpracování kódových měření z totálních geodetických stanic a automatické generování kresby, vytvoření polohopisu a vyrovnání naměřených dat. Výstupem z programu jsou pak připravená data pro všechny ostatní aplikace.

GIS 45

Arc/InfoArc/Info

COGO (coordinate geometry)tvorba projektů tzv. souřadnicové geometrie (trasování liniových staveb a sítí, návrh hran liniových staveb nebo křížení komunikací), nástroje pro vytváření bodů či jejich trasování, pro vytváření průsečíků komunikací a pro vytváření mimoúrovňových kruhových komunikací,body a trasování lze spojovat a automaticky vytvářet přechodové prvky

GIS 46

Arc/InfoArc/Info

Network (síťová analýza, routing) TIN (modelování terénu) GRID (práce s rastrem) ArcScan (nástroje pro scanování) ArcStorm (řídící nástroje) ArcExpress (rozšíření pro zvýšení

výkonnosti)

GIS 47

INTERGRAPHINTERGRAPH

GeoMediahttp://www.intergraph.com/cz/

GIS 48

Nekomerční GISNekomerční GIS

GRASS (Geographic Resources Analysis Support System)

http://www.itc.it, http://grass.baylor.edu/index.html

GIS 49

ZABAGED

http://www.cuzk.cz/adr09/index09.html základní báze geodetických dat digitální topografický model území ČR odvozený z

mapového obrazu Základní mapy České republiky 1:10 000 v souřadnicovém systému S-JTSK a výškovém systému baltském - po vyrovnání

správcem a poskytovatelem dat ZABAGED je Zeměměřický ústav

je založen na vektorové grafice s topografickými relacemi objektů a atributové složce obsahující popisy a další informace o objektech

GIS 50

ZABAGED

obsah tvoří 106 typů objektů strukturovaných v databázi do 60 grafických vrstev vektorových (DGN) souborů

identifikátory některých typů objektů (vodstvo, komunikace) jsou přebírány z databází jejich odborných správců

výškopisná složka vybavená vektorovým souborem vrstevnic umožňuje vytvářet účelově digitální model terénu

ZABAGED je tvořen a provozován v grafickém prostředí MicroStation a GIS prostředí MGE (Intergraph) využívající relační databázi ORACLE

GIS 51

ZABAGED

popis struktury databáze - seznam objektů a atributů ZABAGED

prostorové organizační jednotky - mapové listy 1:10 000 v kladu listu Základních map středních měřítek České republiky

tvorba od roku 1995 a ve vektorové formě (soubory DGN MicroStation) dokončeno 2001

zástavba sídel (intravilánu) na části území byla dočasně ponechána v rastrové formě (formát CIT)

poskytování dat - polohopisná a výškopisná složka mohou být poskytnuty společně nebo odděleně

GIS 52

Prostorové dotazyProstorové dotazy

selektivní dotazy dotaz na bod

K danému bodu P najít objekty O z pro-storové relace A, pro které platí PO.

dotaz na oblastK oblasti R daného typu nalézt množinu

objektů O A tak, že pro o O platí o R <> .

GIS 53

Prostorové dotazyProstorové dotazy

dotaz na okolí oblasti

K oblasti R daného typu nalézt množinu obdélníků K A tak, že pro k K platí R k.

GIS 54

Prostorové spojeníProstorové spojení

A \ast BPro daný predikát P množina dvojic (a,b),

kde a A, b B a platí P(a, b).spojením objektů jsou objekty splňující P(a,

b)$, kde P je operace odpovídající predikátu P, například:P "je průnikem", pak P je .

Koncepce prostoru

Documents

Transcript of Koncepce prostoru