ZZZZZZZZÁÁÁÁÁÁÁÁKLADYKLADYKLADYKLADYKLADYKLADYKLADYKLADY

GEOINFORMATIKYGEOINFORMATIKYGEOINFORMATIKYGEOINFORMATIKYGEOINFORMATIKYGEOINFORMATIKYGEOINFORMATIKYGEOINFORMATIKY

Přednášky z roku 2006

RealitaRealita

� Téměř vše, co se děje, probíhá na určitém místě - na zemském povrchu a v blízkém prostoru nad i pod ním

– chodíme po povrchu – létáme v nejnižší vrstvě atmosféry – jezdíme v tunelech pod povrchem – kopeme příkopy pro kabely a produktovody– hloubíme doly pro těžbu nerostných surovin

� Rozhodování vyžaduje speciální druh informačních systémů, které se zabývají událostmi, činnostmi a objekty a také místy, kde se vyskytují.

ProstorProstor� Téměř vše, co se děje, probíhá v určitém prostoru. � Vědět, kde se něco děje, je velmi důležité.

� Úlohy, které zahrnují prostorové aspekty informací (umístění v prostoru), se nazývají prostorové úlohy.

� Je-li prostorem krajinná sféra, pak hovoříme o geografických úlohách (geoprostorové úlohy).

Geografické/prostorové úlohyGeografické/prostorové úlohy

Oblasti využití Oblasti využití GISůGISů

� inventarizace současného využití krajiny a detekci ohroženého přírodního prostředí

� tvorbu trojrozměrných pohledů a modelování možných efektůzpůsobených změnou využití krajiny nebo plánovanou výstavbou

� určování významných prvků krajiny� detekci časoprostorových změn krajiny, stanovení jejich vlivu a určení

významu pro hospodaření v krajině� výběr optimálních lokalit pro budování komunikací, rekreačních

center, čističek odpadních vod, skládek apod.� mapování vegetace a evidence změn� mapování a popis přírodních a kulturních hodnot či přírodních zdrojů� sledování znečištění ovzduší a jeho vlivu na zdraví obyvatelstva

modelování rizik a jejich ekonomické hodnocení jako podklad pro rozhodování při nuceném zásahu

Při studiu krajiny a ochraně ŽP v oblastech:

� kontrola hospodaření v lese a ochrana lesa� pro sledování historie vývoje lesních porostů, vliv imisí,

lesních požárů� usnadnění navrhování nových vhodných ploch na zalesnění� pro monitorování vývoje biotopů� podpora při stanovení oblastí chovu zvěře, při uznávání

honiteb

V lesním hospodářství:

� pro optimalizaci tras a vytížení prostředků� pro rozvoj a stavbu dopravních komunikací� sledování stavu dopravy

V dopravě:

V demografii:� modelování vývoje jednotlivých regionů� evidence obyvatelstva� sledování zaměstnanosti

V managementu:� podpora při rozhodování a tvorbě obchodní strategie� zjištění poptávky a nabídky určitého zboží v dané lokalitě

Ve vodohospodářské sféře:� analýzy ve vodovodní síti� vyhledávání poškozených prvků v síti

Oblast telekomunikací, plynárenství:� monitoring sítí

Využití Využití GISůGISů� usnadní a zefektivní rozhodování� zrychlení přístupu k různým mapám a databázím a zlepší jejich

provázanost � lze používat na úlohy různých měřítek

Je to:� nástroj pro tvorbu analýz a prognóz� nástroj pro velkoplošnou kontrolu prostorových a stavových změn� nástroj pro podporu při řízení povolování staveb� podpora při vydávání souhlasného či nesouhlasného stanoviska k

návrhům územně plánovací dokumentace pro velké územní celky� nástroj pro optimalizaci různých zásahů v krajině� podpora managementu velkoplošných chráněných území

GeoinformatikaGeoinformatika ((geomatikageomatika))� je vědní obor zabývající se informacemi o prostorových

objektech, procesech a vazbách mezi nimi� geovědy v počítačovém prostředí

Geografické informační systémy Dálkový průzkum ZeměNavigační systémy (GPS) Počítačová kartografie Geostatistika Fotogrammetrie ...

Počítače, počítačové sítě, internet, databáze, programovací jazyky, družice, digitalizace, simulace a modelování, data ...

Geografie, ale takégeologie ekologie botanika zoologie kartografie zeměměřičství ... GITGIT

Specifika geografické informaceSpecifika geografické informace� musí být vztažena k nejméně dvěma souřadnicím � mění se v závislosti na času � může být značně obsáhlá� lze ji zobrazit do roviny � vyžaduje řadu speciálních procedur � pro analýzy její znázornění vyžaduje zpracování

velkého množství dat � náročná a drahá aktualizace (ačkoliv je mnoho

geografických informací statických)

Kritéria klasifikace geografických úlohKritéria klasifikace geografických úloh1. rozsah geografického detailu

– globální/regionální/lokální – rozsah (měřítko) geografického detailu je hlavní vlastností

každého geoinformačního projektu

2. účel– inventarizace, simulace, modelace, předpovídání, podpora

rozhodování, informovanost obyvatelstva, výchova, vědecké poznání světa, řešení problémů prostorových atd.

3. časové rozmezí– operační: pro fungování organizace, naléhavé – taktická: pro krátkodobé plánování (kde kácet stromy v příštích

letech) – strategická: pro dlouhodobé řízení organizace problémy, které

zajímají geofyziky, geology nebo biology se stávají v časovém úseku delším než lidský život, např. ozónová díra

DEFINICEDEFINICEGeografického Informačního Systému:Geografického Informačního Systému:

GIS = Geographical Information System:

� počítačový systém orientovaný na zpracovánígeografických dat, prezentovaných především v podoběrůzných map

� (definice firmy ESRI): "GIS je organizovaný soubor počítačového hardwaru, softwaru a geografických údajů(báze dat) navržený pro efektivní získávání, ukládání, upravování, obhospodařování, analyzování a zobrazování všech forem geografických informací."

Geo– pracuje s údaji a informacemi vztahujícími se k Zemi, pro které je dána jejich lokalizace v prostoru, případně v čase

grafický – využívá prostředků grafické prezentace dat,výsledků a analýz a grafické komunikace s uživatelem

Informační – provádí sběr, ukládání, analýzu a syntézu dat s cílem získat nové informace, potřebné pro rozhodování, řízení, plánováním či modelování

Systém– integrace technických a programových prostředků, dat, pracovních postupů, personálu, uživatelůapod. do jednoho funkčního celku

Základní otázky řešené pomocí GIS:Základní otázky řešené pomocí GIS:

� co se nachází na ?

� kde se nachází ?

� jaký je počet ?

� co se změnilo od ?

� co je příčinou ?

� co když ?

Způsob využívání a přístupy ke GIS Způsob využívání a přístupy ke GIS � kartografický způsob –důraz na prezentaci dat,

� databázový (evidenční) – důraz na zpracování a uchování dat,

� analytický (modelování) – důraz na analyticképrostředky, je využíván hlavně hydrology, meteorology, biology

GIS vGIS v rozhodovacím procesurozhodovacím procesu

GIS a jeho vztahy k jiným GIS a jeho vztahy k jiným počítačovým systémůmpočítačovým systémům

� CAD systémy(Computer Aided Desigin) – systémy pro počítačem podporované navrhování a

konstruování– disponují velice účinnými grafickými funkcemi

� CAM (Computer Aided Mapping)– počítačem podporované mapování (počítačové kartografie)

� DPZ (Dálkový průzkum Země)– zabývá se pořizováním a vyhodnocováním leteckých a

družicových snímků

� DBMS (Database Management Systems - systémy řízenídatabází)– nejvíce jsou rozšířeny relační databázové struktury (RDBMS)– v současné době již patří ke standardnímu programovému

vybavení GIS

Vědní disciplíny, Vědní disciplíny, které se podílely které se podílely na formování GISna formování GIS

MODELOVÁNÍ GEOGRAFICKÝCH OBJEKTŮMODELOVÁNÍ GEOGRAFICKÝCH OBJEKTŮ

� v geoinformatice se nezaobíráme reálnými objekty, ale z důvodu zjednodušené reprezentace -modelem reality.

Modelování - abstrahování týkající se všech součástí geografické informace - geometrické, topologické, tématické i dynamické.

Proces modelováníProces modelovánídatové modelování– je proces abstrakce, při kterém

jsou podstatné elementy reálného světa zdůrazněny a nepodstatné eliminovány (s ohledem na cíl, který má toto modelování splnit)

– úmyslně – zobrazují se jen ty elementy, které jsou předmětem zkoumání, ostatní se potlačují

– neúmyslně – v dané fázi poznání jsou nedostupné či nepoznatelné

Principem modelování je snaha o poznání vlastností studované části reality.

GIS jako obraz reálného světaGIS jako obraz reálného světa

� Reálný svět je pozorován pozorovatelem. Ten vytváří na základě svých vjemů vnitřní (mentální model) tohoto světa.

� Mentální model je velmi blízký reálnému světu, ale vždy je tu jisté zjednodušení.

� Pro poskytnutí tohoto modelu dalším uživatelům je nutné ho převést do podoby papírové mapy.

� Pro převedení mapy do GISu je potřeba ji zdigitalizovat. Jednotlivé geoprvky jsou nahrazeny základními geometrickými prvky a ty jsoudále tříděny podle tématu do jednotlivých vrstev.

Výsledný obraz reálného světa v GISu je:

– složen z bodů, linií a polygonů

– roztříděných do jednotlivých vrstev

– dvourozměrný

– statický

– zjednodušený (chybí mnoho informací)

– obsahuje mnoho chyb a nepřesností vzniklých z převodem reality do podoby GIS.

Základní pojmyZákladní pojmyData (údaje získané měřením, pozorováním nebo jen pouhým zaznamenáním z reálné skutečnosti)� analogová data – mapa� alfanumerická data - tabulka � číselná data -číselná matice � digitální data - počítačový soubor

Informace (význam přisuzovaný datům a vztahům mezi nimi)

Prostorová data(polohově lokalizovaná data)

Atributová data (popisují kvalitativní a kvantitativní charakteristiky prostorových dat)

Metadata (data, popisující obsah, reprezentaci, rozsah, prostorový referenční systém, kvalitu a administrativní (popř. obchodní) aspekty využití digitálních dat)

Entita (objekt, o kterém je v databázi uložena informace (osoba, zvíře, věc, jev reálného světa), musí být rozlišitelná od ostatních entit a existovat nezávisle na nich)

Typ entity (množina objektů stejného typu charakterizovaná názvem typu a popsaná pomocí jejich vlastností (atributů)

Atribut – charakteristika, vlastnost entity, údaj o objektu atribut

přiřadí každé entitě hodnotu z určité neprázdné množiny hodnot

– domény atributu (obor hodnot atributu) – je zadán identifikátorem (svým názvem) datovým typem

Geoprvek= prostorový objekt – modelový obraz objektu reálného světa, který je dále

nedělitelný a který je lokalizován

PřednostiPřednostiPřednostiPřednostiPřednostiPřednostiPřednostiPřednosti digitálních datdigitálních dat

Obecně� Společný základní formát „nul

a jedniček“� Snadno se kopírují� Rychlý přenos � Malá náročnost na skladovací

prostor � Odolnost fyzickému

zastarávání

Data v digitální form ě se snadněji zobrazují, přetvářejí a analyzují.

V GIS prostředí� Přesné a rychlé měření

� Překrývání vrstev

� Změna měřítka

� Přiblížení a výřez

� Doplňování údajů

ZZáákladem popisu entity geografickkladem popisu entity geografick ýými daty jsou:mi daty jsou:

� prostor, popisné údaje (atributy), čas

ASPEKTY GEOGRAFICKÝCH DATASPEKTY GEOGRAFICKÝCH DATASPEKTY GEOGRAFICKÝCH DATASPEKTY GEOGRAFICKÝCH DATASPEKTY GEOGRAFICKÝCH DATASPEKTY GEOGRAFICKÝCH DATASPEKTY GEOGRAFICKÝCH DATASPEKTY GEOGRAFICKÝCH DAT� Prostorový aspekt

– Geometrie projevuje se se změnou vlastností jevu z místa na místo

– Topologie popisuje vzájemné prostorové vztahy mezi prvky

� Atributový (tematický) aspekt charakterizuje změnu jevu v jeho vlastnostech (od jedné vrstvy k jiné)

� Časový aspektodráží změnu jevu v čase (od jednoho záznamu ke druhému)

Všechny měřitelné nebo popsatelné vlastnosti reálných entit spadají do jednoho z aspektů: prostoru, tématu nebo času.

Přímépoužitím referenčních systémů

� k zemskému tělesu

� k rovině, na níž je zemský povrch zobrazen

Nepřímépomocí tzv. geokódů(systémy založeny na skokovézměně polohy)

� bodové pravidelné (čtvercová síťvrtů) nepravidelné (adresy ÚIR)

� liniové pravidelné nepravidelné(traťové úseky)

� plošné pravidelné (sítě zoologického mapování) nepravidelné (parcely)

Prostorový aspekt

UrUrččeneníí polohy entity v prostorupolohy entity v prostoru

GeografickGeografick áá polohapolohaPoloha v prostoru je definující charakteristikou pro všechny geoobjekty.

Jednoznačné definování geometrie a topologie objektů je možné s použitím souřadnicového systémů.

Souřadnicové systémy používané v ČRWGS jednotky: stupně (zeměp. šířka a zeměp.výška)

S-JTSK jednotky: metry

S-42 jednotky: metry

Prostorový aspekt

ProstorovProstorov éé vztahyvztahy� důležitá charakteristika geografických údajů � člověk tyto vztahy intuitivně chápe, pro počítačové

zpracování v GIS nutné přesně definování

1. vlastnosti objektů, které vyžadují měření s použitím souřadnictýkají se geometrie (poloha těžiště plochy, vzdálenost bodů)

2. vlastnosti založené na negeometrické informaci o objektech (spojení mezi lokalitami, sousednost ploch) - topologické vlastnosti

Prostorový aspekt

Topologie:Topologie:vzájemné prostorové vztahy mezi jednotlivými entitami (konektivita, přilehlost ,obsažnost, orientace)

konektivita (spojitost) - s čím je spojeno, př. propojenost mezi leteckými linkami na letištích

přilehlost (sousednost)- co, s čím sousedí, př. sousedící parcelyobsažnost - co, je uvnitř, př. holina v ploše lesaorientace - směr z – do, př. směr toku vody v řekách

Vybrané prostorové pojmy mohou být měřené v obou oborech -geometrickém i topologickémPř. vzdálenost v letovém pořádku může být reprezentována počtem kilometrů mezi východiskem a koncem trasy

Prostorový aspekt

AtributAtribut yy� popisující geografické objekty

Příklad

Objekt = lesní porost

Atribut = dřevinná skladba, průměrná výška porostu, věková struktura, apod.

� Atributy jsou neprostorové (nereprezentují informaci o lokalizaci či o prostorových vztazích),

� mají vytvořenou vazbu na prostorové prvky

� atributové hodnoty, reprezentující kvalitu geoobjektu, nelze vždy měřit nebo udávat v jednotném měřítku. Př. borovicový porost není nikdy 100% složen pouze z borovice. Při analýzách to nevadí, ale je nutno s touto skutečností počítat.

Atributový aspekt

Čas Čas –– dynamický popisdynamický popis� dynamika charakterizuje temporální variabilitu

geoobjektů� tyto změny se mohou týkat geometrie, topologie i

tématického popisu

Modelovánídynamických prostorových procesů v rozměrném prostoru vyžaduje složité modely a metody.

V praxi se ale používá zjednodušení:1. Analýza časové série na jednom měřícím bodě - časová změna2. Prostorová změna atributové hodnoty mezi dvěma body v tom

samém čase -prostorová změna

Časový aspekt

Hierarchizace Hierarchizace geografickgeografick ýých datch dat

TYPY PROSTOROVÝCH OBJEKTŮTYPY PROSTOROVÝCH OBJEKTŮTYPY PROSTOROVÝCH OBJEKTŮTYPY PROSTOROVÝCH OBJEKTŮTYPY PROSTOROVÝCH OBJEKTŮTYPY PROSTOROVÝCH OBJEKTŮTYPY PROSTOROVÝCH OBJEKTŮTYPY PROSTOROVÝCH OBJEKTŮVektorová data� geometrie prostorových objektů je vyjádřena za použití

geometrických elementů� základními geometrickými elementy jsou: bod, linie, polygon� je možné pracovat s jednotlivými objekty jako se samostatnými

celky

� atributy prostorových objektů jsou připojeny pomocí tabulky

� vztah mezi prostorovou objekty je zajištěný pomocí topologie

Rastrová data� rovinný prostor je rozdělen pravidelnou mříží na jednotlivé dílky,

zvané buňky (tzv. pixely)� poloha pixelu je dána jeho souřadnicemi� každý pixel má v sobě jedinou hodnotu atributu� prostorové vztahy mezi objekty jsou implicitně obsaženy v rastru

Prezentace prostorovPrezentace prostorov ýých datch dat

VektorovVektorov áá datadata� Bod

– nemá délku, hloubku ani šířku - bezrozměrný (0D) geoprvek– je jednotlivý pár souřadnic X, Y, reprezentující geografický

prvek– je příliš malý na to, aby byl zobrazen jako linie či plocha

� Linie– má délku, ale nemá šířku ani hloubku - jednorozměrný (1D)

geoprvek– je sled orientovaných úseček (hran) definovaných souřadnicemi

vrcholů (vertex) mezi dvěma uzly (nodes) – tvar reprezentovaného geografického prvku je příliš úzký na to,

aby mohl být zobrazen jako plocha

� Polygon– mají délku a šířku, ale nemají hloubku - dvojrozměrný (2D)

geoprvek – je uzavřený obrazec, jehož hranicí je uzavřená linie

� Sítě– systém linií s topologickou

strukturou

– je řada vzájemně propojených linií, podél níž probíhá tok informací

� Povrchy

− je to souvislá entita, pro kterou v každém bodě existuje nějaká hodnota

� Objemy

− mají všechny rozměry (délku, šířku, hloubku) - trojrozměrné (3D) geoprvky

VektorovVektorov áá data data

� lze pracovat s jednotlivými objekty jako se samostatnými celky

� menší náročnost na paměť� dobrá reprezentace jevové

struktury dat � vysoká geometrická přesnost � kvalitní grafika, přesné

kreslení, znázornění blízkémapám

� jednoduché vyhledávání, úpravy a generalizace objektůa jejich atributů

� výpočtová náročnost � (problémy při náročných

analytických operacích)� komplikovanost datové

struktury � složitější odpovědi na polohové

dotazy � obtížná tvorba překryvů

vektorových vrstev� problémy při modelování a

simulaci jevů

výhody nevýhody

RastrovRastrov áá datadataZákladní tvary buněk rastru

bodové prvky jsou reprezentovány individuálními buňkami

liniové objekty se zobrazují jako sekvence sousedících buněk

plošné objektyjsou množinou souvisejících, sousedících buněk

Pravidelná struktura

Faktory ovlivFaktory ovliv ňňujuj ííccíí vyjvyj ááddřřeneníí v rastruv rastru

� způsob přiřazení hodnotzobrazovaného atributu – jako bodová hodnota změřená kdekoli v ploše buňky – jako aritmetický průměr u několika bodových měření– jako vážený aritmetický průměr, kde váhou je plošný rozsah

jednotlivých hodnot – jako maximální nebo minimální hodnota atributu v ploše buňky – jako hodnota atributu s největší váhou

� rozlišení rastru (velikost buňky, rozměr pixelu)

� datové rozlišení(„barevná hloubka“ rastru) – binární rastr (0x1, výskyt x nevýskyt) – záznam 1 bitem – 8bitový rastr – 256 různých celočíselných hodnot, záznam 1

bajtem – 24bitový rastr – 1,6 milionu různých celočíselných hodnot, 3 bajty – kontinuální rastr – hodnoty v reálných číslech, záznam 4 nebo 6

bajty

Rozlišení rastru Rozlišení rastru -- velikost buňkyvelikost buňky

RastrovRastrov áá data data

� jednoduchost datové struktury

� snadné překrývání a kombinace obrazů s různým obsahem

� rychlé dotazování

� snadná tvorba uživatelských nadstaveb

� jednoduchá kombinace s jinými daty rastrové povahy (DPZ)

� snadné provádění analytických operací

� značná paměťová náročnost (velký objem dat)

� omezená přesnost, danározlišením rastru a orientacírastru (výpočty délek, vzdáleností, ploch ...)

� kvalita výstupů závislá na rozlišení rastru (nižší vizuálníkvalita rastrových výstupů)

� nevhodnost pro síťové analýzy

výhody nevýhody

ATRIBUTOVÉ VLASTNOSTIATRIBUTOVÉ VLASTNOSTIATRIBUTOVÉ VLASTNOSTIATRIBUTOVÉ VLASTNOSTIATRIBUTOVÉ VLASTNOSTIATRIBUTOVÉ VLASTNOSTIATRIBUTOVÉ VLASTNOSTIATRIBUTOVÉ VLASTNOSTIAtribut

� popisuje negeometrickou vlastnost entity

� každý atribut je obecně tvořen dvojicí: - Název – jakou vlastnost popisuje (např. barva)

- Hodnota – konkrétní případ (např. zelená)

� pro každou vlastnost nejvýše jedna hodnota

� pokud hodnota neexistuje, nebyla vložena, je potřeba to ošetřit (např. –99,-1,0,99, nechat prázdný atribut)

� Identifika ční vlastnost= vlastnost pro kterou mágeoprvek unikátní hodnotu (klíčová hodnota)

Při tvorbě nového pole je nutné zadat:� název� typ pole (celé číslo, reálné číslo, textový řetězec, datum)

� velikost pole� počet desetinných míst (u reálného čísla)

Typy atributovTypy atributov ýých datch dat� poměr - např. procenta� interval - např. celá čísla z intervalu (0,10), desetinná čísla z intervalu (0.5-14.0)

� pořadí -řadová číslovka� výčet - např. pro typ silnice to může být (dálnice,

rychlostní silnice, silnice 1.třídy, silnice 2.třídy, ostatní silnice)

VVýýbběěr atributovr atributov ýých datch datJednoduché dotazyNázev pole = konkrétní hodnota

<>

Složené dotazy

Název = konkrétní logický operátor Název = konkrétní pole < hodnota AND pole < hodnota

> OR >

< > je znaménko nerovná se

Jednoduchý dotaz� Zapište příkaz dotazu, aby jste vybrali jen města, které mají počet

obyvatel nad 100 000 obyvatel. (pole „VELIKOST“, uvedeno čísly).

� Zapište příkaz dotazu, aby jste vybrali v poli „Trida_sil“ pouze dálnice (v databázi označeno „D“)

Složené dotazy� Zapište příkaz dotazu, aby jste vybrali v poli „Trida_sil“ pouze

dálnice (v databázi označeno „D“) a rychlostní silnice (v databázi označeno „R“).

� Zapište příkaz dotazu, aby jste vybrali v poli „VELIKOST“ pouze hodnoty mezi 2 až 5 (typ pole je číslo).

� Zapište příkaz dotazu, aby jste vybrali jen města v Ústeckém kraji, které mají nad 100 000 obyvatel. (Ústecký kraj - pole „KRAJ“, hodnota „UL“, počet obyvatel – pole „VELIKOST“, uvedeno čísly).

VELIKOST > 100000

TRIDA_SIL=D

TRIDA_SIL=D OR TRIDA_SIL=R

VELIKOST > 2 AND VELIKOST < 5

KRAJ=UL AND VELIKOST >100000

METADATAMETADATAMETADATAMETADATAMETADATAMETADATAMETADATAMETADATA� jsou to data o datech, tzn. informace, co popisovanádata

obsahují. Tyto informace jsou zvláště důležité, pokud je zpracováváno několik druhů dat. Pomáhají pak lépe organizovat a udržovat přehled nad daty.

V metadatech by měla být obsaženy následující informace:

� Co je obsahem dat (tématická složka).

� Rozlišení: prostorové (jaké území zabírají), popisné (popis možných hodnot atributů a jejich význam) a časové (jakou dobu zahrnují – kdy byly aktuální).

� Formát dat (typ souboru, předávací médium).

� Datum pořízení dat (případně aktualizace).

� Kontakt na pořizovatele a správce.

KVALITA DATKVALITA DATKVALITA DATKVALITA DATKVALITA DATKVALITA DATKVALITA DATKVALITA DAT� Přesnost prostorové složky

– přesnost horizontální– přesnost vertikální– úroveň rozlišení (střed x okraj) – rozsah pokrytí způsob reprezentace (spojité x diskrétní)

� Přesnost tematické složky � Přesnost časové složky

– aktuálnost jednotlivých složek – interval aktualizace

� Logická konzistence mezi geometrickou a tematickou složkou

� Relevance popisu entity (povolené operace)

Kontrola Kontrola úúdajdajůů a odstraa odstra ňňovov áánníí chybchyb

Možné chyby při zadávání:

� Nekompletnost dat – schází body, linie, polygony.

� Chybné umístění prostorových dat – chyby vycházející ze špatné kvality vstupních dat nebo z nedostatečné přesnosti při digitalizování.

� Zkreslení prostorových dat – chyby z nepřesností vstupních dat (deformace podkladových dat, zkreslení již existující analogové kresby).

� Špatná vazba mezi prostorovými daty a atributy.

� Atributy jsou chybné nebo nejsou kompletní – velice častá chyba zvláště pokud jsou atributy pořizovány z různých zdrojů v různých časech.

Identifikace chyb je velice obtížná.

Kontrola dat:

� visuálně

� topologického čištění při vytváření topologie

DATOVÉ MODELOVÁNÍDATOVÉ MODELOVÁNÍ

ÚÚrovnrovn ěě abstrakce realityabstrakce reality

Reálný svět

Datový model

Datová struktura

Struktura datovýchsouborů

Datové modely v GISDatové modely v GIS

� Klasické datové modely(vznikly jako výsledek transformace mapy → GIS– rastrový datový model– vektorový datový model– hybridní datový model

� Objektově orientované datové modely–vznikají přímou transformací typu „vnitřní“ model → GIS– objektově orientovaný datový model

DatováDatová strukturstruktur a a rastrovrastrov ýých datch dat

Matice– pozice (řádek a sloupec) každého pixelu odpovídá jeho

prostorovému umístění

– jednoduše implementovatelné

– náročnost na úložný prostor

RunRun --lengthlengthkkóódovdov áánn íí

� rastr se ukládá jako série dvojic čísel, z nichž první znamená počet po sobě jdoucích buněk se stejnou hodnotou a druhé má význam hodnoty atributu v těchto buňkách

� úspora úložného prostoru až o 80%, např. u katastrálních naskenovaných map

– prostor rozdělen do kvadrantů, každýkvadrant je homogenní oblast

– struktura vytváří strom s uzly reprezentující heterogenní oblasti a listy oblasti se stejnou hodnotou

– nelze použít při rotaci či změně měřítka

Quadtree Quadtree

Zhodnocení rastrového datového modeluZhodnocení rastrového datového modelu

� Geometrická složka popisu geoprvku– obsažena implicitně, explicitní vyjádření není možné

� Tematická složka popisu geoprvku – obsažena přímo v rastru

� Časová složka popisu geoprvku – posloupnost rastrů v různých časových obdobích

� Složka popisu vztahů – implicitně, velmi omezené

DatováDatová strukturstruktur a vektora vektor ovov ýých datch dat

� Vektorový datový model

Identifikátor geoprvku

Geometrický popis Tematický popis

Vektorový model a ukládání geometrické Vektorový model a ukládání geometrické složkysložky

� nejjednodušší model� každá entita je samostatně prostorově definována společné� hranice u polygonů jsou digitalizovány dvakrát� neexistují prostorové vztahy � nevhodný pro prostorové analýzy

Nespojené modely

Topologický model Topologický model

Topologie: vzájemné prostorové vztahy mezi jednotlivými entitami (konektivita, přilehlost, obsažnost, orientace)

konektivita (spojitost) - s čím je spojeno, př. propojenost mezi leteckými linkami na letištíchpřilehlost (sousednost)- co, s čím sousedí, př. sousedící parcelyobsažnost- co, je uvnitř, př. holina v ploše lesaorientace- směr z – do, př. směr toku vody v řekách

základním topologickým prvkem je linie, tzv. hranakaždá linie začíná, končí a protíná se s jinou linií pouze v uzlech ve struktuře jsou uloženy identifikátory označující pravý a levýpolygon vzhledem k linii

uzel (node):reprezentuje bod či funguje jako počáteční a koncový bod u linie či plochy. U polygonu je počáteční i koncový uzel shodný.vrcholy (vertex): bod, kde se potkávají dvě orientovanéúsečky (hrany)hrany: může být součástí linie či může být součástí hranice mezi dvěma plošnými objekty

Pokud se liniové objekty spojují, musíme definovat jejich spojitost v průsečících - uzlech.

Konektivita (souvislost, spojitost) je první typ topologických vztahů, definuje se počátek a konec řetězce.

Pro reprezentované plošné objekty - polygony musíme definovat 3 druhy topologických vztahů

� definování souvislostí, spojitosti hranobklopujících příslušnou plochu v uzlech (průsečících)

� definovat příslušnost hrany k dané ploše, tedy vztah čára -polygon nebo definovat plochy

� definovat sousednost ploch(hrana má počátek a konec), možno definovat sousednost ploch, která je vpravo a která vlevo.

geometrické chápání elementů topologické chápání elementůve vektorové reprezentaci ve vektorové reprezentaci

topologie topologie ččáára ra –– prprůůseseččíík k ((spojitostspojitost ))

topologie plocha topologie plocha –– ččáára (incidencera (incidence --

obsažnostobsažnost ))

topologie plochy nalevo a napravo (ptopologie plochy nalevo a napravo (p řřilehlost)ilehlost)

Tvorba topologieTvorba topologiePřetahy

Tvorba topologieTvorba topologie

Nedotahy

Vektorový model a ukládání tématické složkyVektorový model a ukládání tématické složky

� Přímý přístup k databázi (bez SŘBD – Systému řízení báze dat):– textové soubory – příklad formátu cvs

– jednoduché databázové tabulky (dbf tabulky)

� obsahuje soubor programů, které manipulují a obhospodařují údajev databázi

� uživateli poskytuje přesně definované prostředky pro práci s tabulkami

� možnost svázání několika tabulek logicky do jedné – přes vazby 1:1, 1:n, m:n.

PPřříístup pomocstup pomoc íí SSŘŘBDBD (DMBS)(DMBS)

1:1

1:n

RelaceRelace

m:n

PPřříístup pomocstup pomoc íí SSŘŘBDBD (DMBS)(DMBS)

Hierarchický model� organizují data do stromových struktur� spojení pouze mezi nadřízenými a podřízenými� není spojení v na té samé úrovni, některé části modelu musí být

opakovaně zaznamenávány� v tomto modelu jsou pouze asociace: 1:1 a 1:n mezi typy entit

Dnes se tento model moc nepoužívá.

Síťový model � organizuje data do sítě� umožňuje typ asociace 1:1 ; 1:n a též m:n� struktura je méně redundantní (opakovatelná), ale je třeba

ukládat více údajů o propojeních

Dnes se tento model moc nepoužívá.

Přístup pomocí SŘBD (DMBS)

PPřříístup pomocstup pomoc íí SSŘŘBDBD (DMBS)(DMBS)

Relační model� je založen na matematickém přístupu – relaci� data jsou uložena do obvyklých dvoudimenzionálních

tabulkových dat� propojení mezi tabulkami je dosaženo pomocí sdílených polí

(tzv. pole ID)� možné asociace 1:1 ; 1:n ; m:n

Zhodnocení vektorového datového modeluZhodnocení vektorového datového modelu

� Geometrická složka popisu geoprvku– realizována v podobě samostatných vrstev

� Tematická složka popisu geoprvku – realizována pomocí relační databáze

Vazba mezi tematickou a geometrickou složkou je realizována prostřednictvím unikátního identifikátoru

� Časová složka popisu geoprvku – prozatím není zahrnuta

� Složka popisu vztahů – realizována částečně pomocí tematické složky, částečně pomocí struktury datového modelu a částečně pomocí programů pracujících nad datovým modelem.

� Vychází z objektově orientovaného programování, kde data jsou spravována jako objekty, což více přibližuje model reálnému světu.

� Není třeba definovat primární klíč, každý objekt má tzv. Object Identification Descriptor (OID), který má po celou dobu existence.

� Každý objekt, obsahuje nejenom atributy, ale i chování. � Každá entita je modelována jako objekt s vlastní identitou.� Model je flexibilní (je možné vytvářet a modifikovat objekty

za běhu)� Je možné vytvářet složitější objekty z jednodušších.� Je zde snadná podpora časových dat

Objektov ě orientovaný modelObjektov ě orientovaný model

Porovnání datových model ůPorovnání datových model ů

Rastrový datový model� neumožňuje plnou realizaci popisu geoprvků� jsou zde striktně odděleny složky realizované prostřednictvím dat

a složky realizované prostřednictvím programového kódu

Vektorový datový model� umožňuje téměř plnou realizaci popisu geoprvků� popis je roztříštěn do samostatných částí (prostorová, tématická

databáze a programový kód)

Objektově orientovaný datový model� umožňuje plnou realizaci popisu geoprvků� vysoká konzistence popisu prvků� jednotlivé složky popisu každého geoprvku vytvářejí organický

celek