- Stahuj zápisky z přednášek a ostatní studijní materiály
- Zapisuj si jen kvalitní vyučující (obsáhlá databáze referencí)
- Nastav si své předměty a buď stále v obraze
- Zapoj se svojí aktivitou do soutěže o ceny
- Založ si svůj profil, aby tě tví spolužáci mohli najít
- Najdi své přátele podle místa kde bydlíš nebo školy kterou studuješ
- Diskutuj ve skupinách o tématech, které tě zajímají
Studijní materiály
Zjednodušená ukázka:
Stáhnout celý tento materiálLekce 1 - Co je to GIS?
Cíle lekce
Co je to GIS
Alternativní definice
Zeslabení pojmu geografický informační systém
Proč je GIS důležitý?
Proč je problematika GIS aktuální
Tržní cena GIS
Discipliny a technologie související s GISGEREF _Toc482976295 \h 4
Geografie
Kartografie
Dálkový průzkum Země (remote sensing)
Fotogrammetrie
Zeměměřictví a geodézie PAGEREF _Toc482976300 \h 4
Statistika
Computer Science
Matematika
Stavební inženýrství
Hlavní obory praktických aplikacíAGEREF _Toc482976305 \h 5
GIS založené na uliční síti
GIS podporující správu přírodních zdrojů
GIS založené na parcelách
GIS pro podporu správy technického vybavení (facilities management)
GIS jako systém vzájemně spolupracujících subsystémů
Subsystém pro zpracování dat
Subsystém pro analýzu dat312 \h 6
Subsystém pro poskytování informací
Subsystém řízení návrhu, vývoje a provozu GIS
Zkušební otázky
Úvod
Cíle lekce
vysvětlit různé definice GIS - jaké vlastnosti jednoznačně vymezují GIS z jiných systémů zpracovávajících geografická data
určit důvody vzniku GIS - jak se GIS vztahuje k jiným oblastem jako statistické analýzy, vzdálený průzkum Země, počítačová kartografie
podat přehled důležitých oblastí, ve kterých je aplikován GIS
Co je to GIS
speciální forma informačního systému aplikovaná na geografická data
systém je skupina propojených entit a aktivit, které spolupracují za společným účelem (auto ke systém, jehož komponenty operují společně tak, aby zabezpečily přepravu)
informační systém je množina procesů, kterými jsou zpracovávána surová data tak, aby vytvořily informaci, která bude užitečná pro rozhodování
řetěz kroků vedoucích od pozorování a shromažďování dat k jejich analýzám
informační systém musí mít úplnou škálu funkcí podporující dosažení cílů informačního systému (funkce podporující pozorování, měření, popis, vysvětlení, předpovídání a rozhodování)
geografický informační systém (GIS) zpracovává geograficky vztažená data stejně jako neprostorová data a zahrnuje operace, které podporují prostorové analýzy
společným cílem v GIS bývá podpora rozhodovacích procesů při správě území, zdrojů, dopravy, odpadů a dalších prostorově rozmístěných entit
spojení mezi prvky systému vytváří geografie - tj. umístění, blízkost, prostorové rozdělení
v tomto kontextu může být GIS považován za systém hardware, software a procedur navržený tak, aby podporoval získávání, správu, manipulaci, analýzy, modelování a zobrazování prostorově vztažených dat pro řešení komplexních plánovacích a správních problémů, od jiných systémů, které pracují také s prostorovými daty, GIS zahrnuje další funkce podporující prostorové operace
Alternativní definice
Geografický informační systém (GIS) je informační systém aplikovaný na geografická data. Je to souhrn postupů zahrnující vstup dat, údržbu, analýzy a pořizování výstupů.
Duecker: GIS je speciálním případem IS, kde databáze sestává z popisování prostorově rozložených charakteristik, aktivit a jevů, které jsou v prostoru definovatelné jako body, linie či plochy. GIS zpracovává data o těchto bodech, liniích a plochách a to tak, aby je bylo možné využít k odpovědím na dotazy a k analýzám jednotlivých úloh.
Aronoff: GIS je jakýkoliv manuálně nebo počítačově založený soubor postupů užívaných k ukládání a manipulování geograficky vztažených dat. Geograficky vztažená data mají dvě složky:
fyzikální rozměr respektive třídu (průměrná výška stromů v lese, počet obyvatel města, šířka silnice respektive typ sídla, typ vegetace, geomorfologický typ, apod.),
prostorovou lokalizaci ve vztahu ke zvolenému souřadnému systému (polární souřadnice, souřadnice ve zvoleném systému kartografického zobrazení)
Třetí složkou geografických dat může být čas, i když tato složka nebývá vždy vyjadřována a využívána.
Pojem geografická data je zesílením pojmu geograficky vztažená data. Geografická data jsou data, se kterými pracuje vědecký obor geografie.
V textu se přikláníme k pojmu GIS, jak jej vymezil Aronoff: za geografický informační systém (GIS) považujeme počítačově orientovaný informační systém, který pracuje s geograficky vztaženými daty a který umožňuje:
vstup těchto dat
správa (management) dat
manipulaci s daty a analýzy dat
výstup dat
Za geograficky vztažená data považujeme data, která mají dvě složky
fyzikální nebo klasifikační složku, která zahrnuje neprostorová, popisná, atributová, předmětná data
prostorovou (topologickou a lokalizační) složku
V pojmech datového modelování lze geograficky vztažená data vymezit takto: geograficky vztažená data jsou v datovém modelu obsažena v prostorových (geometrických nebo topologických) objektech a v prostorových relacích mezi objekty. Prostorové objekty a relace jsou v každém datovém modelu definovány svým výčtem.
Jak je vidět, chápeme geografický informační systém ve velmi obecném pojetí. GIS je pro nás jakýkoliv informační systém, o jehož datovém modelu prohlásí autor systému, že se v něm vyskytují topologické nebo geometrické objekty. Jistou objektivitu této definice zaručuje skutečnost, že prostorové objekty se v dobrém datovém modelu nevyskytují samoúčelně, do datového modelu jsou zahrnuty, aby s nimi informační systém nějak operoval. Tyto operace jsou odvozeny z požadovaných funkcí informačního systému. Naším cílem je především vyložit funkce, které se těchto speciálních objektů týkají, a to funkce vstupu, výstupu, správy dat a analytické funkce (neomezujeme se na tzv. opravdové GIS - tedy GIS, které preferují analytické funkce). Zkušený čtenář namítne, že takto je GIS vymezen velmi nezřetelně - a bude mít pravdu. Má-li být informační systém považován za GIS nebo ne, je především otázkou pro architekta systému, který navrhuje informační systém tak, aby optimálně splnil současné i budoucí požadavky uživatele.
Některé další definice GIS (zejména standardní zeslabení tohoto pojmu) uvádíme v následujícím odstavci.
Další informace - například:
Zeslabení pojmu geografický informační systém
V některých případech je pro řešení problematiky význam pojmu GIS výhodné zeslabit. Běžně používané jsou následující pojmy:
Land Information System (LIS), Land Related Information System (LRIS), územně orientovaný informační systém - speciální případ GIS v podrobnosti velkého měřítka, který obvykle zahrnuje vlastnické vztahy (hranice parcel a informace o vlastnících parcel)
Geoinformační systém - systém pracující s daty, která lze lokalizovat v území, ale ne vždy je lze považovat za geografická (umístění vodovodního šoupátka, dopravní značky).
Prostorový informační systém - systém pracující s daty, která lze lokalizovat v libovolném prostoru. Tento prostor nemusí nutně reprezentovat nějaké území.
Grafický informační systém - systém pracující s obrazovými daty, která nemá smysl lokalizovat v nějakém (jednotném) prostoru.
Proč je GIS důležitý?
technologie GIS je pro geografické analýzy tím, čím je mikroskop, teleskop nebo počítač pro jiné vědy, může tedy být katalyzátorem pro řešení dlouhodobých geografických problémů i problémů jiných disciplín pracujících s prostorovými daty
GIS integruje prostorové informace s jinými třídami informací do jednoho informačního systému, nabízí konzistentní prostředek pro analýzy geografických dat
převedením map a dalších kategorií prostorových informací do digitální formy umožňuje GIS manipulovat a zobrazovat geografické znalosti novým způsobem
GIS spojuje aktivity založené na geografické blízkosti:
geografický pohled na data může často naznačit nové pochopení a vysvětlení jevů, které data popisují
spojení aktivit jsou často bez GIS nerozpoznána, mohou být však rozhodující pro porozumění a řízení aktivit a zdrojů (rozmístění škol x producentů toxických odpadů)
GIS umožňuje přistupovat k administrativním záznamům (vlastnictví nemovitostí, ceny nemovitostí, inženýrské sítě) pomocí jejich geografické blízkosti
Proč je problematika GIS aktuální
GIS poskytuje novou technologii při práci s geografickými informacemi
mapy - stejně jako mapy v počítači - jsou okouzlující zdroje informací
o GIS vzrůstá zájem v geografii a v geografickém vzdělávání
GIS je důležitý prostředek pro porozumění životnímu prostředí a pro jeho spravování
Tržní cena GIS
Jednou z významných charakteristik GIS je jeho mohutnost daná počtem prvků (instancí objektů), které jsou systémem spravovány:
103 prvků - příkladem může být GIS, jejichž jednotka je okres České republiky, školní příklady GIS
104 prvků - například GIS menších měst, generely větších podniků,
105 prvků - například GIS měst okolo 100 000 obyvatel, LIS velkých podniků, LIS středních správců sítí
106 a více prvků - například LIS velkých správců sítí
Význam správy dat vzrůstá s počtem prvků v systému. Zatímco u méně mohutných systémů nemá správa dat velký význam (s nadsázkou lze říci, že v nejhorším případě je možné data pořídit znovu), u velkých systémů obsahujících 105 až 106 prvků má význam rozhodující. Je to nejdůležitější funkce takto mohutného systému.
Discipliny a technologie související s GIS
GIS je oblastí, ve které se setkávají nové technologie s tradičními disciplínami
GIS nabízí přístup k prostorovým datům širokému spektru disciplín
každá z disciplín poskytuje něco ze svých technik a tím se podílí na tváři GISu
GIS umožňuje integrovat data, modelovat a analyzovat dat
Geografie
obecně se zabývá pochopením světa a místa člověka v něm
geografie má dlouhou tradici v provádění prostorových analýz, poskytuje techniky pro provádění prostorových analýz
Kartografie
zabývá se zobrazením prostorových informací
v současnosti poskytuje hlavní zdroj vstupních dat pro GIS - mapy
má dlouhou tradici v návrzích map, které jsou důležitým výstupem z GIS
počítačová kartografie (computer cartography, digital cartography, automated cartography) poskytuje metody pro digitální reprezentaci a manipulaci s kartografickými prvky a metodami vizualizace
Dálkový průzkum Země (remote sensing)
družicové a letecké snímky jsou hlavním zdrojem geografických dat
dálkový průzkum zahrnuje techniky pro získávání a zpracování levných dat, která vypovídají o celé Zemi, a mohou být konzistentně aktualizována
mnoho systémů pro analýzu obrazů obsahuje sofistikované analytické funkce
interpretace dat z dálkového průzkumu může být spojena s jinými datovými vrstvami GIS
Fotogrammetrie
fotogrammetrie provádí přesné měření z leteckých snímků
fotogrammetrie je zdrojem většiny dat pro topografické mapy jako vstupních dat pro GIS
Zeměměřictví a geodézie
poskytují přesná měření a poskytuje data o poloze hranic územních celků, staveb, a dalších prvků katastru
provádějí měření dalších technických dat (poloha inženýrských sítí, komunikačních sítí, podklady pro pasporty zeleně, komunikací a dalších dat)
poskytují podklady pro přesné zasazení (lícování) dat získaných z jiných zdrojů do kartografického souřadného systému
Statistika
některé modely vytvořených s pomocí GIS jsou svou podstatou statistické
v analýzách geografických dat jsou užívány statistické metody
statistika umožňuje porozumět zdrojům a výskytům chyb a nejistotě v datech GIS
Computer Science
computer-aided design (CAD) poskytuje software, techniky pro vstup dat, jejich reprezentaci a zobrazení (vizualizaci), i ve 3-D
počítačová grafika (computer graphics) poskytuje hardware a software pro zpracování a zobrazování grafických objektů a techniky pro vizualizaci
databázové systémy (DBMS) poskytují metody pro uchování dat v digitální formě, postupy pro návrh systému a transakčního zpracování velkého množství dat
metody umělé inteligence lze uplatnit v návrzích map, při generalizaci dat, a při návrzích systému
Matematika
v GIS je využito několik matematických oborů (geometrie, algebra, teorie grafů) pro návrh systému a v analýzách prostorových dat
Stavební inženýrství
GIS je aplikován v dopravě, oblastním plánování, územním plánování
Hlavní obory praktických aplikací
GIS založené na uliční síti
vyhledávání adres - umístění budovy s danou adresou
sledování a navádění vozidel
analýza lokalizace a výběr stanovišť
návrh evakuačních plánů
GIS podporující správu přírodních zdrojů
správa vodních toků, rekreačních zdrojů, sledování záplav, zemědělské půdy, lesů
analýza vlivů na životní prostředí (environmental impact analysis - EIA)
rozmístění rizikových nebo toxických zdrojů
modelování podzemních vod a sledování jejich znečištění
rozmístění živočichů, plánování migračních cest
GIS založené na parcelách
evidence pozemků a jejich vlastnictví
věcná břemena na pozemcích
územní plánování, zóny územního plánu
GIS pro podporu správy technického vybavení (facilities management)
umístění inženýrských sítí (trub a kabelů)
vyrovnávací výpočty v energetické síti
výpočty tepelných ztrát v teplovodních sítích
výpočty kapacit ve vodovodních a kanalizačních sítích
plánování údržby technického vybavení
GIS jako systém vzájemně spolupracujících subsystémů
Subsystém pro zpracování dat
získávání a vstup dat (z map, obrazů, měření)
migrace dat z existujících informačních systémů
formy uchovávání a správa dat (aktualizace krátkou nebo dlouhou transakcí)
Subsystém pro analýzu dat
získání informace jednoduchou odpovědí na dotaz nebo komplexní statistickou analýzou velkého množství dat
problematika zobrazování výsledků - v mapách nebo tabulkách, příprava vstupu do jiného informačního systému
Subsystém pro poskytování informací
poskytování informací různým skupinám uživatelů - od vědeckých pracovníků po architekty, managery, úředníky veřejné správy
interakce mezi uživateli a designéry systému, z požadavků vychází návrh datových struktur i analytických procedur
Subsystém řízení návrhu, vývoje a provozu GIS
životní cyklus GIS
personální role v životním cyklu GIS
procesy v životním cyklu GIS
Zkušební otázky
Vyber si alespoň tři monografie nebo učebnice o GIS. Porovnej jejich úvodní kapitoly. Co víš o různorodosti definic GIS ?
Definuj GIS z pohledu a) aplikací, b) funkcí, c) struktury systému
Porovnej GIS s informačním systémem pro rezervaci letenek. Lze aplikovat definice informačních systémů z této lekce na informační systém pro rezervaci letenek?
Připomínky a dotazy k obsahu lekce posílej, prosím, na adresu:
Rudolf Richter, @fi.muni.cz richter@fi.muni.cz
Lekce 2 - Mapy
TOC \o "1-3" Cíle lekce PAGEREF _Toc482977646 \h 1
Co je to mapa? PAGEREF _Toc482977647 \h 1
Definice mapy PAGEREF _Toc482977648 \h 1
Tvorba mapy PAGEREF _Toc482977649 \h 1
Typy map PAGEREF _Toc482977650 \h 2
Čarové (vektorové) mapy vesus fotografické (rastrové) mapy
Charakteristiky map
Pojem měřítka
Kartografická zobrazení
K čemu mapy slouží?
Zobrazení dat
Uložení dat
Prostorové indexy
Prostředek pro analýzu dat
Mapové dílo v České republice
Mapy velkých měřítek do 1:5000
Mapy středních měřítek 1 : 10000 až 1 : 200 000
Automatizovaná a počítačová kartografie4
Důvody vzniku počítačové kartografie
Výhody počítačové kartografie
Nevýhody počítačové kartografie
Porovnání GIS a map
Uchování dat
Indexování dat
Prostředky pro analýzy dat
Prostředky pro zobrazování dat
Zkušební otázky
Cíle lekce
Tato lekce popisuje vztahy kartografie a GIS - jak se GIS odlišuje od kartografie, speciálně počítačové kartografie, která využívá počítače pro vytváření map:
mapy jsou hlavním zdrojem dat pro GIS
při návrhu výstupů vychází GIS z kartografie
GIS má původ v analýzách informací, které se nacházejí na mapách, překračuje meze, které manuální analýza má
Co je to mapa?
Definice mapy
Definice podle ICA - International Cartographic Association:
Mapa je reprezentace vybraných materiálních nebo abstraktních znaků území, které se nacházejí na povrchu Země nebo se k zemskému povrchu vztahují, zobrazuje povrch Země obvykle v měřítku a na plochém médiu
Tvorba mapy
Vytvoření mapy zahrnuje:
výběr znaků reálného světa, které budou do mapy zahrnuty
klasifikaci vybraných znaků do skupin (tříd znaků)
volba symbologie (kartografické reprezentace) pro třídy znaků
generalizace - přizpůsobení měřítku - zjednodušením a agregací
Typy map
topografické mapy - zobrazují obrysy vybraných přírodních a člověkem vytvořených znaků na Zemi, často jsou podkladem pro zobrazení dalších informací
tématické mapy - prostředek pro zobrazení geografických jevů takových, jako jsou hustota osídlení, podnebí, pohyb zboží, užití Země (land use), apod.
Čárové (vektorové) mapy versus fotografické (rastrové) mapy
rozdíl mezi vektorovou a rastrovou mapou je pro GIS velmi důležitý
čárové mapy zobrazují znaky pomocí konvenčních symbolů nebo pomocí hranic
fotografické mapy jsou odvozeny z leteckého nebo družicového snímku
znaky jsou interpretovány očima, které se dívají na mapu
jsou levnější než čárové mapy, ale téměř vždy zkreslují
Charakteristiky map
mapy jsou často stylizovány , generalizovány nebo obsahují abstrakce, vyžadují obezřetnou interpretaci
mapy jsou obvykle neaktuální
mapy zobrazují pouze statickou situaci - jeden časový řez
mapy jsou grafická umělecká díla
mapy slouží k rychlým odpovědím na jisté typy dotazů (jak se dostanu z jednoho místa do druhého, co se nachází v tomto místě), na některé dotazy jsou odpovědi složitější (jaká je plocha tohoto jezera)
Pojem měřítka
měřítko mapy je podíl mezi vzdálenostmi na mapě v reálném světě (v měřítku 1:1000 dopovídá 1 mm na mapě 1 m ve skutečnosti)
měřítko 1:1000 je větší než měřítko 1:5000
pojmy malé, střední a velké měřítko jsou v ČR definovány normou
mapy velkých měřítek jsou mapy měřítek 1:5000 a větších
mapy středních měřítek jsou mapy měřítek od 1:10000 do 1:200000,
mapy malých měřítek jsou mapy měřítek menších než 1:200000
měřítko neurčuje pouze to, jak jsou znaky zobrazeny, ale také to, které znaky jsou v mapě zobrazeny
Kartografická zobrazení
povrch Země zakřiven, a musí být zobrazen v rovinné mapě, nějaké zkreslení je nevyhnutelné(čím větší plochu zemského povrchu mapa zobrazuje, tím je zkreslení větší)
kartografické zobrazení (projekce) je metoda, pomocí které je zakřivený zemský povrch zobrazen v rovině (jsou nutné matematické transformace mezi lokalizací bodu na zemském povrchu a v rovině), existuje mnoho různých kartografických zobrazení vyvinutých pro různé účely
kartografická zobrazení mohou být rozlišena podle toho, kterému typu zkreslení se vyhýbá, obecně každé patří do jedné z těchto tříd:
plochojevné - zachovává poměr ploch
konformní - zachovává úhly
ekvidistantní - zachovává poměr vzdáleností
K čemu mapy slouží?
Dříve byly mapy užívány k navigaci, jako referenční dokumenty a jako dekorace. V současnosti se používají ve čtyřech rolích.
Zobrazení dat
Mapy poskytují možnost zobrazit smysluplně geografické informace, cena vytvoření a vytištění map je však příliš vysoká, takže obsah mapy je často kompromisem mezi několika různými potřebami.
Uložení dat
Mapy jsou vysoce efektivním prostředkem pro uložení dat s vysokou hustotou informace (mapový list může obsahovat jednotky GB dat).
Prostorové indexy
Mapa může obsahovat hranice ploch (parcely, zóny územního plánu), které jsou pojmenované a ukazují na podrobnější informace uložené v jiných datových zásobnících.
Prostředek pro analýzu dat
Mapy jsou používány v analýzách pro
vytváření a testování hypotéz, takových jako je identifikace prostorových shluků zkoumaných jevů
prověřování vazeb mezi prostorovými jevy jednoduchým porovnáváním pomocí průsvitek
Příklady:
vývoj užití pozemků
územní plánování
mapy ze sčítání lidu
Mapové dílo v České republice
Mapy velkých měřítek do 1:5000
katastrální mapy (mapy stabilního katastru) v systému Cassini-Soldner (počátek Gusterberg v Čechách, Sv. Štěpán na Moravě) v sáhových měřítkách 1:2880, 1:1440, 1:720 (měřítko je odvozeno ze vztahu 1 jitro - 1600 čtverečních sáhů - je zobrazeno jako čtvereční palec), ale i v dekadických měřítkách
katastrální mapy v systému Křovák S-JTSK (systém jednotné trigonometrické sítě katastrální), měřítka 1:1000 ve městech (intravilán), 1:2000 v extravilánu vznikaly po roce 1928
Státní mapa odvozená v měřítku 1:5000, systém JTSK, obsah: vlastnické hranice, polohopis (vnitřní
Vloženo: 24.04.2009
Velikost: 138,48 kB
Komentáře
Tento materiál neobsahuje žádné komentáře.
Copyright 2024 unium.cz