Podstawy Geomatyki Wykład I Wstęp do Geomatyki

Transkrypt

1 Podstawy Geomatyki Wykład I Wstęp do Geomatyki GEOMATYKA DEFINICJA Słowa kluczowe: GIS, geoinformatyka, informacja geoprzestrzenna, dane geoprzestrzenne Geomatyka(geomatics) - dyscyplina naukowo-techniczna zajmująca się pozyskaniem, analizowaniem, interpretowaniem, upowszechnianiem i praktycznym stosowaniem geoinformacji Geoinformatyka (geoinformatics) - 1. dziedzina zajmująca się przetwarzaniem geoinformacji za pomocą komputerów; 2. zastosowanie informatyki do przetwarzania geoinformacji Geoinformacja(geoinformation) -1. informacja uzyskiwana na drodze interpretacji danych geoprzestrzennych; 2. synonim i często używany skrót informacji geograficznej, stosowany również dla podkreślenia interdyscyplinarnego charakteru tego terminu nie ograniczającego się do geografii jako nauki (Leksykon Geomatyczny PTIP Gaździcki 2001)

2 Oxford English Dictionary zgrabnie określa geomatykę jako "matematykę Ziemi". Geomatyka jest nową dyscypliną wiedzy, która powstała na styku informatyki oraz szeroko rozumianych nauk o Ziemi. Przedstawia to poniższy schemat: Geomatyka (geoinformatyka) jest dziedziną wiedzy (i technologii) zajmująca się problemami pozyskiwania, zbierania, utrzymywania, analizy, interpretacji, przesyłania i wykorzystywania informacji geoprzestrzennej (przestrzennej, geograficznej), czyli odniesionej do Ziemi. Dyscypliny i technologie tworzące geomatykę to: Informatyka Geodezja Topografia Kartografia Fotogrametria Teledetekcja (Remote Sensing) Systemy nawigacji satelitarnej (np. GPS) Skanning laserowy Systemy informacji geograficznej Systemy wspomagania decyzji (DSS) Systemy ekspertowe (ES) WebGIS Dyscypliny z których zasobów i idei korzysta geomatyka

3 Informatyka dyscyplina z dziedzin nauk ścisłych i przyrodniczych oraz dziedziny nauk inżynieryjnotechnicznych zajmująca się przetwarzaniem informacji, w tym metodami ich przetwarzania oraz technologiami wytwarzania układów je przetwarzających. Początkowo stanowiła część matematyki, później rozwinęła się do odrębnej dyscypliny pozostaje jednak nadal w ścisłej relacji z matematyką, która dostarcza jej podstaw teoretycznych. administracja sieciowa zarządzanie siecią komputerową administracja systemem zarządzanie systemem informatycznym algorytmika tworzenie i analizowanie algorytmów, najstarsza dyscyplina informatyki architektura procesorów projektowanie procesorów, bez których nie byłoby komputerów bezpieczeństwo komputerowe dyscyplina łącząca informatykę z telekomunikacją w celu zapewnienia poufności i bezpieczeństwa danych grafika komputerowa wykorzystuje technikę komputerową w celu wizualizacji rzeczywistości informatyka śledcza dostarczająca cyfrowych środków dowodowych dotyczących przestępstw popełnionych cyfrowo lub przy użyciu systemów elektronicznych inżynieria oprogramowania produkcja oprogramowania języki programowania tworzenie języków programowania, podstawowa dyscyplina informatyki programowanie komputerów czyli tworzenie kodu źródłowego programów komputerowych, najpopularniejsza dyscyplina informatyki sprzęt komputerowy komputery i ich urządzenia peryferyjne symulacja komputerowa komputerowa symulacja z wykorzystaniem modelowania matematycznego sztuczna inteligencja komputerowe symulowanie inteligencji Inne: teoria informacji, webmastering, systemy informatyczne, geoinformatyka, informatyka medyczna i afektywna,.. Geodezja to jedna z nauk o Ziemi zajmująca się wyznaczaniem jej kształtu i rozmiarów oraz sporządzaniem modelu matematycznego rzeczywistej bryły ziemskiej (również wyznaczaniem kształtu i rozmiarów tej części powierzchni Ziemi, która nie poddaje się modelowaniu, geoida), a także określaniem wzajemnego położenia punktów na wyznaczonej powierzchni.

4 Kartografia dziedzina nauki o mapach (w tym o atlasach, globusach, modelach plastycznych mapach plastycznych itp.), teorii map, metodach ich sporządzania i użytkowania; jak również dziedzina działalności organizacyjnej i usługowej, związanej z opracowywaniem, reprodukcją i rozpowszechnianiem map. Pod pojęciem kartografii rozumie się także dziedzinę, zajmującą się przekazywaniem informacji, które są odniesione do przestrzeni (głównie geograficznej) a zakodowanych w formie graficznej lub cyfrowej Kartografia jest nieodłącznym elementem geodezji. Wzajemny związek pomiędzy geodezją i kartografią jest silny i nierozerwalny. Geodezja, zajmuje się wykonywaniem pomiarów, m.in. wysokościowych czy sytuacyjno-wysokościowych. Kartografia natomiast przedstawia wykonane pomiary w formie graficznej. Geodezja bez graficznego obrazu jakim jest kartografia byłaby nauką czysto teoretyczną i jako taka nie mogłaby funkcjonować. Fotogrametria dziedzina nauki i techniki zajmująca się odtwarzaniem kształtów, rozmiarów i wzajemnego położenia obiektów w terenie na podstawie zdjęć fotogrametrycznych (fotogramów). Praktycznym zastosowaniem fotogrametrii jest jej wykorzystanie jako źródła podczas tworzenia map. W geodezji służy jako pomoc przy pomiarach dużych obszarów i odległości. Jest też jedną z metod wyznaczania wysokości obiektów. Do wykonywania zdjęć fotogrametrycznych są wykorzystywane specjalne, na ogół wielkoformatowe, kamery fotogrametryczne wyposażone w specjalne obiektywy pozbawione aberracji. W zależności od sposobu wykonywania zdjęć rozróżnia się fotogrametrię naziemną (terrafotogrametrię) oraz fotogrametrię lotniczą (aerofotogrametrię). Zależnie od sposobu wykorzystania zdjęć rozróżnia się fotogrametrię płaską (jednoobrazową) i fotogrametrię przestrzenną (dwuobrazową), zwaną też stereofotogrametrią, w której przestrzenny obraz przedmiotu lub terenu uzyskuje się za pomocą stereogramu pary zdjęć wykonanych z dwóch punktów przestrzeni.

5 Teledetekcja (ang. remotesensing) to rodzaj badań wykonywanych z pewnej odległości (zdalnie) przy wykorzystaniu specjalistycznych czujników. Badania teledetekcyjne można wykonywać z samolotów, przestrzeni kosmicznej lub z powierzchni ziemi. Metody teledetekcyjne dzielą się na aktywne i pasywne. W aktywnej teledetekcji sygnał jest wysłany z instrumentu, a po odbiciu od obiektu, odbierany i analizowany. Przykładami aktywnej teledetekcji jest aktywny radar, w którym wysyłane są mikrofale, lidar w tym przypadku wysyłane jest światło, czy sonar wtedy wysyłane są fale akustyczne. Pasywnymi metodami teledetekcji są metody oparte na analizie sygnałów emitowanych przez obserwowany obiekt. Zdjęcie fotograficzne jest przykładem teledetekcji pasywnej. Dziedzina ta rozwija się bardzo intensywnie głównie na potrzeby robotyki (orientacja przestrzenna), bezpieczeństwa (obserwacja poprzez nieprzeźroczyste przeszkody np. ściany) i zdalna identyfikacja osób, przemysłu samochodowego (wykrywanie zagrożeń na drodze), logistyki (zdalna identyfikacja towarów), monitoringu środowiska naturalnego, medycynie i wielu innych dziedzin. Systemy nawigacji satelitarnej systemy przeznaczone do dokładnego wyznaczania położenia punktu lub poruszającego się obiektu w trzech wymiarach na podstawie pomiaru przez odbiornik czasu propagacji sygnału radiowego od satelity do anteny odbiornika. Do wyznaczenia współrzędnych niezbędne jest przetworzenie sygnałów pochodzących przynajmniej z czterech satelitów, a także znajomość ich położenia w trakcie wykonywania pomiarów. Systemy globalne (GNSS - Global Navigation Satellite Systems) obejmują swoim zasięgiem całą Ziemię. Z reguły składają się z satelitów orbitujących na kilku średnich orbitach (MEO - Medium Earth Orbit) o inklinacji przekraczającym 50 i okresie obiegu Ziemi około 12 godzin. Systemy regionalne (RNSS) obejmują z kolei swoim zasięgiem tylko pewien ograniczony obszar, z reguły fragment kontynentu. Ich głównym zadaniem jest lokalne zwiększanie dostępności i dokładności systemów GNSS, toteż nie są one rozwiązaniami samodzielnymi. Systemy: GPS - Navstar(ang.Global Positioning System Navigation Signal Timing and Ranging) GLONASS (ros.глонасс, Глобальная навигационная спутниковая система) GALILEO europejski system nawigacji satelitarnej BEIDOU (Wielka Niedźwiedzica) chiński satelitarny system nawigacyjny (na razie Azja)

6 GISto GeographicInformation Systems lub bardziej po polsku System Informacji Geograficznej, bądź System Informacji Przestrzennej. GIS jest to zbiór wiedzy, ludzi, sprzętu i oprogramowania do pozyskiwania, przechowywania, przesyłania, analizowania i wizualizacji danych przestrzennych. Przez informację przestrzenną rozumiemy każdą informację, którą możemy przypisać do konkretnego miejsca. Źródła danych dla systemów informacji geograficznej: mapy analogowe; zdjęcia lotnicze; zdjęcia satelitarne; pomiary terenowe z wykorzystaniem metod geodezji klasycznej i satelitarnej (GPS); bazy danych opisowych; inne bazy GIS.

7 Systemy wspomagania decyzji (DSS-DecissionSupportSystems) to interaktywne systemy komputerowe, pomagające decydentom wykorzystać modele i dane w rozwiązywaniu problemów niestrukturalnych. Są to systemy wspierające organizacyjne i biznesowe czynności decyzyjne, które powinny ułatwiać modelowanie i rozumienie świata zewnętrznego. Z perspektywy funkcji, jakie pełnią elementy składowe SWD, wyróżniamy następujące moduły: system bazy wiedzy bazy danych, fakty, reguły, arkusze kalkulacyjne, modele, grafika, interfejs użytkownika, czyli menu i język komend wydawanych systemowi, system przetwarzania problemu, a więc system zarządzania bazami danych, maszyna wnioskująca, system analizy wyników. Podstawowe zadanie SWD to dostarczanie przetworzonych, dokładnych informacji dla menadżerów, analityków i handlowców, które mogą zostać przez nich wykorzystane przy podejmowaniu decyzji strategicznych, taktycznych i operacyjnych. Do zadań SWD należy również przygotowanie wariantów decyzji, a także wspomaganie wyboru najbardziej optymalnego wariantu decyzji, pomocnym przede wszystkim przy podejmowaniu decyzji strategicznych i taktycznych, gdzie towarzyszy duże ryzyko popełnienia błędu oraz poniesienia znacznie wyższych kosztów System ekspertowy jest to program, lub zestaw programów komputerowych wspomagający korzystanie z wiedzy i ułatwiający podejmowanie decyzji. Systemy ekspertowe mogą wspomagać bądź zastępować ludzkich ekspertów w danej dziedzinie, mogą dostarczać rad, zaleceń i diagnoz dotyczących problemów tej dziedziny. Elementy systemu ekspertowego: Baza wiedzy System wnioskujący Elementy pomocnicze: Dynamiczna baza wiedzy Edytor bazy wiedzy Interfejs użytkownika

8 Plan wykładów: 1. Podstawy kartografii 2. Systemy informacji geograficznej (GIS) 3. Fotogrametria 4. Teledetekcja 5. Nawigacja satelitarna 6. Systemy akwizycji 7. Analiza danych przestrzennych 8. Analiza obrazów cyfrowych 9. Systemy klasyfikacji i rozpoznawania danych 10. Narzędzia obliczeniowe i technologie informatyczne

9