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 9
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
GPS – kosmický segmentGPS – kosmický segment
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
GPS – kosmický segmentGPS – kosmický segment
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
FotogrammetrieFotogrammetrie
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
FotogrammetrieFotogrammetrie
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
FotogrammetrieFotogrammetrie
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
Dálkový průzkum země - DPZDálkový průzkum země - DPZ
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
Dálkový průzkum země - DPZDálkový průzkum země - DPZ
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
Dálkový průzkum země - DPZDálkový průzkum země - DPZ
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 .
Top Related