O S N O V E G E O I N F O R M A T I K E

Transcription

1 O S N O V E G E O I N F O R M A T I K E Dario Perković 2010

2 GIS je danas u svijetu općeprihvaćeni sinonim za računalno procesiranje informacija o prostoru. Slično kao i kod drugih infotehnologija, za potrebe GIS-a vrši se prikupljanje podataka na temelju čega se obavlja modeliranje, analiziranje i prikazivanje podataka. No, u GIS-u se svaki od gornjih postupaka ostvaruje bitno drugačije nego u nekim drugim tehnologijama. Razvoj GIS-a može se podijeliti u četiri faze: ulaz podataka u GIS (prikupljanje podataka) tematsko modeliranje (preklapanje GIS slojeva) prostorne operacije (prostorna analiza) prikazivanje (vizualizacija) 2

3 ULAZ PODATAKA U GIS 3

4 Oblici ulaznih podataka Ulazni podaci su ono na čemu se temelji sve ostalo u GIS-u. Možemo reći da su oni najbitniji, i stoga su i troškovi za njihovo prikupljanje najviši, bez obzira kojom se metodom služili. U obuhvatu podataka treba razlikovati: prostorne podatke (geometrijske objekte s koordinatama). pripadajuće opisne podatke (atribute geografskih objekata) 4

5 Oblici ulaznih podataka Često prostorne podatke nazivamo i grafičkim podacima iako to nije sasvim točno, budući da postoje grafički podaci koji privremeno (stara papirnata karta s označenim koordinatama) ili trajno (fotografija izvorišta) nemaju smještaj u prostoru. Pripadajući opisni podaci prostornih podataka se često nazivaju negrafički podaci. 5

6 Grafički podaci Prikupljanje Metode prikupljanja grafičkih podataka su: preuzimanje koordinata (objekti s javnodostupnim koordinatama) terenska izmjera (GPS, geodetske stanice) fotogrametrijska izmjera (terestrička i aerofotogrametrija) satelitski snimci (fotografski i radarski sustavi, specijalni skeneri) digitalizacija karata (vektorska i rasterska) 6

7 Grafički podaci Kontrola i ureñivanje podataka Nakon unosa podaci se podvrgavaju kontroli jer prilikom crtanja često dolazi do grešaka: manjkavost linija, loše spojene linije, poligoni nisu zatvoreni, poligon nema referentne točke ili ih ima više, i dr. Ureñivanje podataka podrazumijeva otklanjanje grešaka odnosno različite izmjene geometrijskih objekata. Linijski objekt ili element se može razdijeliti u više elemenata, spajati, kopirati na drugu lokaciju, mijenjati, rotirati, brisati itd. Mogu se spajati grafičke baze podataka organizirane po listovima (područjima). 7

8 Grafički podaci Ažuriranje podataka Ažuriranje podataka je potrebno zbog izmjena koje nastaju na terenu (promjene granica katastarskih čestica, izgradnja objekata, promjena vrste vegetacije i dr.) ili zbog prikupljanja novih podataka i izmjene postojećih. 8

9 Grafički podaci Digitalizacija Digitalizacija je najčešći oblik prikupljanja ulaznih grafičkih podataka. Prednost digitalizacije je u cijeni koja je daleko niža od ostalih metoda. Mana se ogleda u odreñenoj starosti i neažurnosti karata pa je vremenom potrebno nabaviti novije (ukoliko postoje) digitalne verzije službenih tiskanih karata. Postoje dvije vrste digitalizacije: vektorska i rasterska. Kod vektorske digitalizacije, digitalizira se točka po točka, pa se nakon transformacije koordinata u zemaljski koordinatni sustav dobiva vektorski model podataka. Rasterska (točkasta) digitalizacija je u stvari skeniranje karte, na posebnom rasterskom digitalizatoru, skeneru (engl. scanner). 9

10 Grafički podaci Digitalizacija Poželjna rezolucija u GIS-u je 300 točaka po inču (DPI), broj boja je najčešće 256 (8-bit) a format datoteke je nekomprimirani TIF. Rezolucija je dovoljna za većinu starih tiskanih karata jer u slučaju satelitskih i ortofoto karata najčešće niti nema digitalizacije. Broj boja nije veći jer se na ovaj način omogućuje uklanjanje rubova u slučaju izrade mozaika susjednih karata. Nekomprimirani TIF je potreban zbog kompatibilnosti s nekim starijim softverima (ArcView, Geotransformer), inače je moguće koristiti i druge brojne formate rastera. U praksi se često skenirane karte naknadno vektoriziraju pomoću programa za automatsku ili poluautomatsku vektorizaciju. 10

11 Grafički podaci Odnos i rukovanje grafičkim podacima u GIS-u 11

12 Negrafički podaci Negrafički (opisni) podaci prikupljaju se i unose u bazu podataka na uobičajene načine kao i kod drugih informacijskih sustava: neposredno preko tipkovnice računala ili terminala preko čitača za optičko prepoznavanje znakova (tzv. OCR softver) čitanjem datoteke spremljene u bilo kojem standardnom formatu neposrednim prijenosom s drugog računala putem komunikacijske veze: kabel (port COM/LPT1/USB/Fireware), modem (serijski/usb/isdn/xdsl/kablovski), lokalna mreža LAN (Ethernet), WLAN (Wi-Fi), globalna mreža - WAN (Internet) 12

13 Negrafički podaci Za unos preko tipkovnice računala, podaci moraju biti pripremljeni i formatirani u obliku obrazaca, tablica, zemljovida i sl. Ako postoje različiti izvori podataka, preporučuje se kreirati obrasce (kao što je npr. hidrogeološki katastarski listić) u kojima će se podaci prikupljati, a naknadno unositi u bazu podataka. Upotreba GIS tehnologije ne isključuje mogućnost pohranjivanja podataka i u klasičnim arhivama. Ponekada se u nedostatku originalne papirnate karte može kreirati i isprintati karta iz GIS sustava te se pohraniti u arhivi karata. 13

14 Tematsko modeliranje Svaki objekt prikazan u GIS-u geometrijskim oblikom povezuje se s nekim tematskim aspektima. Zato GIS mora imati sposobnost i geometrijskog i tematskog modeliranja prostornih podataka. Analizom podataka moguće je prekrivanje, tj. tematsko spajanje slojeva, čime se mogu dobiti razna rješenja prema željenim kriterijima. Npr. geološki sloj nekog područja može se prekriti tematskim slojem koji sadrži trasiranje podzemnih voda. 14

15 Prostornim povezivanjem informacija s različitih slojeva dolazi se do rješenja. 15

16 Prostorne operacije Analize podataka, kod toga posebno prostorne analize, od najvećeg su značaja u GIS-u. Analize predviñaju sljedeće postupke: utvrñivanje objekata i kriterija, priprema i izvršenje prostornih operacija, priprema i izvršenje opisnih (tabličnih) analiza, interpretacija prije finalne vizualizacije 16

17 Prostorne operacije U prostornim analizama se koriste prostorni operatori, prostorni podaci i njihove topološke veze. U prostorne analize/operacije ubrajamo: projekcije, generalizacije tematskog sloja, spajanja, zoniranja, selekcije, unije, presjeke, razlike, ograničavanja itd. Buffer analiza ili analiza susjedstva predstavlja kreiranje zona oko točkastih, linijskih i poligonalnih objekata. 17

18 BUFFER ANALIZA Koje parcele se nalaze u pojasu od 60m od rijeke? 18

19 Vizualizacija Kao odgovor na većinu upita izvještaj se dobiva u obliku tematske karte. Vizualizacija informacija u obliku karte ima niz značajnih prednosti u odnosu na numeričke izvještaje. Raspored, pravila kretanja i promjene nekih vrijednosti puno je lakše uočiti na tematskoj karti, nego što se može naći u tablicama sa slovnobrojčanim podacima. GIS omogućava kreiranje različitih oblika izveštaja - tematskih 2D karata, 3D modela terena, simulacija leta i klasičnih tabličnih izvještaja. 19

20 20

21 GIS KOMPONENTE 21

22 GIS komponente 22

23 GIS komponente Računalno podržana kartografija i sustavi za računalno podržano oblikovanje (CAD) su dali snažan doprinos razvoju GIS-a kojega danas poznajemo. Razvojem informacijskih tehnologija u svim područjima obrade koja su vezana na prostor došlo je do pojave GIS-a kakav danas poznajemo. 23

24 GIS komponente GIS čine sljedeće komponente (segmenti): organizirani i obučeni kadrovi (korisnici, ljudstvo engl. lifeware) tehnička (računalna) oprema (hardver, računalna podrška engl. hardware) programska podrška (softver, programski paketi, aplikacije engl. software) podaci (engl. data) metode (engl. methods, IT izraz - engines) 24

25 GIS komponente Korisnici Ni najbolja računala i najsavršeniji softver ne vrijede puno bez kvalificiranih korisnika koji će upravljati sustavom. Raspon GIS korisnika kreće se od GIS specijalista koji razvijaju i održavaju sustav, korisnika koji samo pregledavaju podatke, korisnika koji samo unose podatke, naprednijih korisnika koji rabe sve mogućnosti GIS softvera itd.. 25

26 GIS komponente Softver GIS softver osigurava funkcije i alate neophodne za prikupljanje, analizu i prikazivanje podataka o prostoru. Ključne komponente su: alati za unos i obradu prostornih informacija, sustavi za upravljanje bazama podataka (DBMS), alati za podršku prostornim upitima, analizama i vizualizaciji grafički korisničko sučelje za jednostavno korištenje alata 26

27 GIS komponente Hardver Hardver je fizičko računalno okruženje na kome GIS radi. GIS softveri se izvršavaju na velikom broju računalnih platformi, od servera, do stolnih (desktop) i prijenosnih (laptop) računala. Podaci Najvažniji dio GIS-a su podaci. Podaci o prostoru (kartografski i tablični) mogu se dobiti konverzijom klasične papirnate dokumentacije u odgovarajuće GIS kompatibilne formate ili kupnjom već postojećih GIS podataka koji postoje na tržištu. 27

28 GIS komponente Metode GIS kao sustav i tehnologija funkcionira kroz 6 osnovnih ugrañenih mogućnosti/metoda: prikupljanje podataka, pohranjivanje podataka, upravljanje podacima, dohvat podataka, analiza podataka i prikaz podataka. 28

29 GIS komponente - hardver računalo starije generacije - za vektorski GIS i unos atributnih podataka računalo novije generacije - za rasterski i vektorski GIS, ispis karata, rotacija rastera i izrada mozaik prikaza monitor (minimalno 17 ), poželjna dva monitora LAN (lokalna mreža) ako je GIS u višekorisničkom ili klijent-server okruženju Internet veza (zbog podrške s WWW-a u obliku programskih rješenja i korisničkih foruma) skener (rotacijski ili A3 stolni) ploter (24, 36, 42,...) za ispis duljih, višemetarskih karata printer (A4/A3/A2) za ispis manjih karata 29

30 GIS komponente - softver ESRI ArcView GIS (verzije 3.1, 3.2a, 3.3) nema posebne hardverske zahtjeve i radi na svim Windows platformama počevši od Win95 ESRI ArcGIS (verzije 8.x, 9.x, 10) - nova generacija GIS softvera, poboljšana razmjena sadržaja s drugim aplikacijama BlueMarble Geographic Transformer aplikacija za georeferenciranje skeniranih podloga ali i za geotransformacije rastera MSP Geotrans aplikacija za konverzije koordinata Access aplikacija (sustav) za upravljanje strukturiranom negrafičkom bazom podataka Photoshop/Paintshop Pro aplikacija za obradu skeniranih podloga 30

31 GIS komponente-softver AutoCAD/Microstation aplikacija za prihvat digitaliziranog sadržaja sa klasičnih (papirnatih) karata Excel aplikacija za obradu veće količine dinamičkih slovnobrojčanih podataka i njihovu interpretaciju u obliku dijagrama Surfer - aplikacija za interpolaciju i prikaz XYZ podataka (2D, 3D) RockWorks - aplikacija za geološku namjenu s mnoštvom ugrañenih podmodula LogPlot - aplikacija za izradu profila bušotine (litologija, hidrogeologija, tehnički podaci o ugradnji) itd. 31

32 PRIMJENA 32

33 Svakodnevno u upotrebi u RGN struci Izrada znanstvenih i stručnih radova (članci, završni i diplomski radovi, disertacije, studije i elaborati) Izrada tkz. brzih podloga za definirano područje istraživanja (rasterski podaci + vektorski podaci + objekti iz baze podataka) Izrada geološke, hidrogeološke ili bilo koje druge geo-karte Izrada karata sa zonama sanitarne zaštite Rezultati hidrogeološkog modeliranja sa vektoriziranom podlogom Izrada studija utjecaja na okoliš 33

34 Ogromna količina dostupnih podataka A) NEGRAFIČKI PODACI Hidrogeološka baza podataka (Access) bušeni objekti (6500): litologija (36000) hidrogeološki parametri (4000) tehnički podaci o ugradnji (14000) pokusno crpljenje (200) motrenje razina podzemne vode (2000) izvori (2800) podaci o vodi (1300) mjerenja kapaciteta (1700) podaci o kaptaži (1000) morfopojave: spilje, ponori, jame (330) trase (180) s podtrasama (730) meteorološki objekti: totalizatori, glavne met. postaje, kišomjeri, klim. postaje (500) * brojevi u zagradama predstavljaju broj slogova u pojedinoj tablici 34

35 Ogromna količina dostupnih podataka A) NEGRAFIČKI PODACI Baza kvalitete podzemne i površinske vode (Access) 2000 objekata u Hrvatskoj s podacima o kvaliteti vode mjerenja kvalitete vode (19000) za 180 svojstava (komponenti) Podaci o mjerenju razina podzemne i površinske vode (Excel) 918 pijezometara u Gradu Zagrebu s mjerenjima od godine vodostaji na rijekama od godine razine u zdencima 35

36 Ogromna količina dostupnih podataka A) NEGRAFIČKI PODACI Ostali klimatski, hidrološki i tehnički podaci (Excel) protoci na vodotocima temperature vode na hidroloških postajama temperature zraka na meteorološkim postajama količine oborina na meteorološkim postajama crpljenje u crpilištima i zdencima 36

37 Ogromna količina dostupnih podataka B) GRAFIČKI PODACI Skenirane podloge (rasteri) skenirane i georeferencirane topografske karte 1:25000 i 1: (Hrvatska) skenirane i georeferencirane topografske karte 1:5000 (neka područja) skenirane i georeferencirane geološke karte 1: (Hrvatska) ortofoto karte (Zagreb) satelitski snimci (Zagreb) 37

38 Ogromna količina dostupnih podataka B) GRAFIČKI PODACI Digitalizirane podloge (vektori) karta sustava podzemne vode (EGPV) za područje države vektorizirane topografske podloge 1: (Hrvatska) vektorizirane geološke karte OGK100 za pojedine županije hidrogeološka karta 1: s nedetaljnom geologijom i tektonikom (Hrvatska) i karta značajnijih vodonosnika pedološka karta slojnice terena za 3D model reljefa ekvidistancije 5-10 m 38