PODSTAWY BUDOWY SYSTEMÓW GIS NA PRZYKŁADZIE WYBRANEJ APLIKACJI

Transkrypt

1 STUDIA PODYPLOMOWE - SYSTEMY INFORMACJI GEOGRAFICZNEJ PODSTAWY BUDOWY SYSTEMÓW GIS NA PRZYKŁADZIE WYBRANEJ APLIKACJI Justyna Górniak-Zimroz, justyna.gorniak-zimroz@pwr.wroc.pl DO UśYTKU WEWNĘTRZNEGO - WSZELKIE PRAWA ZASTRZEśONE WROCŁAW 2009

2 STRUKTURA PAKIETU ArcGIS oprogramowanie ArcGIS firmy ESRI jest zintegrowanym systemem informacji geograficznej oprogramowanie ArcGIS firmy ESRI dostarcza narzędzi potrzebnych do wszystkich zadań typu GIS takich jak wprowadzanie i edycja danych, produkcja kartograficzna, zarządzanie danymi, wykonywanie analiz przestrzennych, obsługa metadanych oraz udostępnianie danych i aplikacji poprzez Internet

3 STRUKTURA PAKIETU ArcGIS moŝe być uŝywany na pojedynczym stanowisku lub w sieci komputerowej złoŝonej ze stacji roboczych i serwerów np. grupy robocze i departamenty w duŝych przedsiębiorstwach i instytucjach (ESRI Polska, 2002)

4 STRUKTURA PAKIETU ArcGIS ArcView ArcInfo ArcGIS Desktop ArcEditor Spatial Analyst 3D Analyst Geostatistical Analyst ArcSDE Rozszerzenia Serwery usług Wyjście Na DBMS MrSID Encoder ArcPress StreetMap USA DBMS Warstwy A/I ArcIMS Przeglądarka Java Internetowy Serwer Map Przeglądarka HTML MapObjects (ESRI Polska, 2002)

5 STRUKTURA PAKIETU ArcView/ArcEditor/ArcInfo ArcMap Podstawowa aplikacja ArcGIS, uŝywana do wizualizacji danych przestrzennych, do prac z mapami i przygotowywania opracowań kartograficznych, do edycji danych, do tworzenia zapytań, do wykonywania analiz przestrzennych na mapach oraz do tworzenia wykresów i raportów (ESRI Polska, 2002)

6 ArcMap SPOSÓB URUCHAMIANIA

7 ArcMap SPOSÓB URUCHAMIANIA

8 ArcMap WIDOK NA GŁÓWNE SKŁADOWE paski narzędziowe ramka danych organizująca warstwy tematyczne w aplikacji ArcMap widok danych widok kompozycji przełączanie widoków warstwy tematyczne

9 STRUKTURA PAKIETU - ArcMap

10 STRUKTURA PAKIETU ArcView/ArcEditor/ArcInfo ArcCatalog Aplikacja do organizacji i zarządzania wszystkimi typami danych przestrzennych i strukturami baz danych, do przeglądania geometrii i atrybutów danych oraz do tworzenia i zarządzania metadanymi (dokumentacją danych) (ESRI Polska, 2002)

11 ArcCatalog SPOSÓB URUCHAMIANIA

12 STRUKTURA PAKIETU - ArcCatalog

13 ArcCatalog WIDOK NA GŁÓWNE SKŁADOWE paski narzędziowe zawartość, podgląd, metadane drzewo katalogów okno zawartości geometria /tabela

14 STRUKTURA PAKIETU ArcView/ArcEditor/ArcInfo ArcToolbox Aplikacja stosowana do konwersji i zarządzania danymi przestrzennymi (ESRI Polska, 2002)

15 ArcToolbox SPOSÓB URUCHAMIANIA

16 STRUKTURA PAKIETU ArcGIS ArcView ArcInfo ArcGIS Desktop ArcEditor Spatial Analyst 3D Analyst Geostatistical Analyst ArcSDE Rozszerzenia Serwery usług Wyjście Na DBMS MrSID Encoder ArcPress StreetMap USA DBMS Warstwy A/I ArcIMS Przeglądarka Java Internetowy Serwer Map Przeglądarka HTML MapObjects (ESRI Polska, 2002)

17 ROZSZERZENIA PAKIETU ArcGIS ArcGIS Spatial Analyst umoŝliwia zaawansowane modelowanie danych rastrowych pozwalające uzyskiwać informacje o danych, identyfikować relacje przestrzenne, wyszukiwać optymalne lokalizacje i obliczać skumulowany koszt podróŝy między dwoma punktami umoŝliwia opracowywanie map gęstości, wykonywanie analiz odległości, analiz powierzchni, zaawansowanego przetwarzania warstw rastrowych w oparciu o algorytmy tzw. algebra map, analiz statystycznych warstw rastrowych typu grid, modeli przestrzennych (ESRI Polska, 2002)

18 ROZSZERZENIA PAKIETU ArcGIS ArcGIS 3D Analyst umoŝliwia tworzenie, wizualizację i analizę danych przestrzennych zawiera zaawansowane narzędzia do analiz i modelowania trójwymiarowego oraz do generowania interaktywnych widoków perspektywicznych narzędzia do modelowania 3D umoŝliwia wykonywanie trójwymiarowych widoków analizowanych powierzchni z dowolnych punktów obserwacji, realistycznych widoków perspektywicznych, analiz wpływu projektowanych budynków na otoczenie, analiz rozchodzenia się zanieczyszczeń (ESRI Polska, 2002)

19 ROZSZERZENIA PAKIETU ArcGIS ArcGIS Geostatistical Analyst geostatystyczne narzędzia do analiz danych przestrzennych, identyfikowania nieprawidłowości w tych danych, szacowania poprawności budowy modelu powierzchni i dokonywania ocen statystycznych zaawansowane modelowanie powierzchni np. tworzenie ciągłych powierzchni na podstawie dyskretnych pomiarów wykonanych punktowo narzędzie do eksploracji analitycznych danych przestrzennych narzędzie do modelowania błędów statystycznych, wartości progowych i prawdopodobieństwa (ESRI Polska, 2002)

20 ROZSZERZENIA PAKIETU ArcGIS ArcGIS Tracking Analyst umoŝliwia przeglądanie i analizowanie danych czasowych w oparciu o ich połoŝenie, atrybuty opisowe lub przedziały czasowe obrazujących zmienność obiektów i zjawisk w czasie umoŝliwia analizowanie danych w postaci punktów, linii, poligonów i tras przebiegu poszczególnych obiektów, prowadzenie analiz i wizualizowanie wyników na mapie (ESRI Polska, 2002)

21 ROZSZERZENIA PAKIETU ArcGIS ArcGIS Survey Analyst narzędzia do zarządzania danymi z pomiarów geodezyjnych umoŝliwiające integrację danych z pomiarów geodezyjnych z danymi GIS w geobazie umoŝliwia wykorzystywanie danych pomiarowych do poprawy dokładności połoŝenia przestrzennego istniejących w obiektów w geobazie umoŝliwia korzystanie z danych pochodzących z róŝnych źródeł i archiwizowanie danych pomiarowych (ESRI Polska, 2002)

22 ROZSZERZENIA PAKIETU ArcGIS - ArcScan narzędzia wspomagające wektoryzację danych z pokładów rastrowych poprzez automatyczną lub półautomatyczną wektoryzację obrazu umoŝliwia tworzenie z obrazu rastrowego linii i poligonów w formatach shapefile lub geobazy umoŝliwia przeprowadzenie konwersji obrazu rastrowego w wektor interaktywnie lub przy wykorzystaniu trybu wsadowego pozwala usuwać zbędne elementy obrazu rastrowego przed przystąpieniem do wektoryzacji, łączyć obrazy rastrowe dla bardziej wydajnego i dokładnego wektoryzowania oraz wybierać obszar rastra poprzez zapytanie (ESRI Polska, 2002)

23 ROZSZERZENIA PAKIETU ArcGIS - ArcPublisher narzędzie słuŝące do publikowania dokumentów z aplikacji ArcMap w formacie PMF w darmowej przeglądarce ArcReader lub przy pomocy rozszerzenia ArcMap Server do ArcIMS dzięki moŝliwości publikowania w formacie PMF umoŝliwia udostępnienie dokumentów ArcMap dowolnej liczbie uŝytkowników na przykład w internecie ROZSZERZENIA PAKIETU ArcGIS - ArcPress narzędzia do poprawy jakości i szybkości drukowania i eksportu map umoŝliwia zaawansowany wydruk map (ESRI Polska, 2002)

24 ROZSZERZENIA PAKIETU ArcGIS - ArcGIS Data Interoperability narzędzia umoŝliwiające eliminacje barier związanych ze współuŝytkowaniem i udostępnianiem danych umoŝliwia łatwe korzystanie z ponad 70 formatach danych przestrzennych takich jak np.: GML, XML, Autodesk DWG/DXF, Microstation Design, MapInfo MID/MIF i udostępnianie danych w ponad 50 formatach (ESRI Polska, 2002)

25 ROZSZERZENIA PAKIETU ArcGIS ArcGIS StreetMap umoŝliwiają opracowanie map w skalach dostosowanych do planów ulic miejskich uzupełnionych o geokodowanie adresów dla całych państw warstwy tematyczne automatycznie zarządzają, opisują i wyświetlają obiekty takie jak punkty orientacyjne, ulice, parki, wody i inne potrafi znaleźć prawie kaŝdy adres w USA i Europie Zachodniej poprzez interaktywne dopasowanie pojedynczych adresów albo dopasowanie adresów czytanych z pliku dane są dostępne w postaci skompresowanej na kilku płytach CD ArcGIS StreetMap USA baza danych ulic i geokodowanie adresów w USA ArcGIS StreetMap Europe baza danych ulic i geokodowanie adresów w Europie Zach. (ESRI Polska, 2002)

26 STRUKTURA PAKIETU ArcGIS ArcView ArcInfo ArcGIS Desktop ArcEditor Spatial Analyst 3D Analyst Geostatistical Analyst ArcSDE Rozszerzenia Serwery usług Wyjście Na DBMS MrSID Encoder ArcPress StreetMap USA DBMS Warstwy A/I ArcIMS Przeglądarka Java Internetowy Serwer Map Przeglądarka HTML MapObjects (ESRI Polska, 2002)

27 PAKIET ArcSDE pozwala zarządzać informacją geograficzną w wybranej przez uŝytkownika bazie danych DBMS Oracle, Microsoft SQL Server, Informix udostępnia dane innym aplikacjom w tym ArcGIS Desktop bramka pomiędzy aplikacjami ArcGIS a relacyjną bazą danych tworzenie aplikacji SQL działających na tabelach i obiektach w geobazie

28 STRUKTURA PAKIETU ArcGIS ArcView ArcInfo ArcGIS Desktop ArcEditor Spatial Analyst 3D Analyst Geostatistical Analyst ArcSDE Rozszerzenia Serwery usług Wyjście Na DBMS MrSID Encoder ArcPress StreetMap USA DBMS Warstwy A/I ArcIMS Przeglądarka Java Internetowy Serwer Map Przeglądarka HTML MapObjects (ESRI Polska, 2002)

29 PAKIET ArcIMS pozwala tworzyć i udostępniać zasoby map, danych i aplikacji GIS poprzez Internet zawiera technologię klient/serwer umoŝliwia upowszechnianie danych i usług GIS w Internecie umoŝliwia integrację danych pochodzących z róŝnych źródeł dostarcza usług lokalizacyjnych np. moŝe być uŝywany do wyszukiwania najbliŝszych bankomatów, restauracji, generowania planów podróŝy, kierunków jazdy, dostarczanie informacji nawigacyjnej w czasie rzeczywistym

30 STRUKTURA PAKIETU ArcIMS (ESRI Polska, 2002)

31 STRUKTURA PAKIETU ArcIMS (ESRI Polska, 2002)

32 STRUKTURA PAKIETU ArcIMS (ESRI Polska, 2002)

33 FORMATY I MODELE DANYCH W APLIKACJI ArcGIS

34 FORMATY DANYCH W ArcGIS (ESRI Polska, 2002)

35 FORMATY DANYCH W ArcGIS PLIKI SHAPE (ESRI Polska, 2002)

36 FORMATY DANYCH W ArcGIS PLIKI SHAPE Widok plików shape w drzewie katalogów ArcCatalog (po lewej stronie) i Windows Explorer (po prawej stronie)

37 FORMATY DANYCH W ArcGIS PLIKI CAD

38 FORMATY DANYCH W ArcGIS DANE TABELARYCZNE

39 FORMATY DANYCH W ArcGIS WARSTWY INFORMACYJNE

40 FORMATY DANYCH W ArcGIS (ESRI Polska, 2002)

41 TOPOLOGIA

42 TOPOLOGIA

43 TOPOLOGIA

44 MODELE DANYCH MODELE WEKTOROWE zjawiska geograficzne są przedstawiane za pomocą punktów, linii i poligonów są przydatne do przedstawiania i przechowywania obiektów dyskretnych o dokładnie określonym kształcie np. budynki, przewody sieci, granice nieruchomości ArcGIS przechowuje dane wektorowe w klasach obiektów atrybuty opisowe powiązane z obiektami przechowywane są w tabelach ArcGIS posługuje się trzema formatami modelu wektorowego: warstwami informacyjnymi, plikami shape i geobazami

45 MODELE DANYCH MODELE RASTROWE zjawiska geograficzne są przedstawiane jako powierzchnia składająca się z regularnej siatki komórek są przydatne do przechowywania i analizowania ciągłych zjawisk powierzchniowych obejmują obrazy rastrowe (zdjęcia fotogrametryczne, obrazy satelitarne, zeskanowane mapy) lub gridy (dane pochodne, zinterpretowane uŝywane często do dalszych analiz i modelowania tworzone na podstawie próbek punktowych jak np. powierzchnie przedstawiające zanieczyszczenia chemiczne gleb lub poprzez konwersję z danych wektorowych)

46 MODELE DANYCH MODELE TIN - NIEREGULARNA SIEĆ TRIANGULACYJNA zjawiska geograficzne są przedstawiane w postaci siatki przylegających do siebie trójkątów powstałych wskutek połączenia nieregularnie rozmieszczonych punktów o współrzędnych XYZ ArcGIS przechowuje powierzchnie trianigulacyjne w postaci zestawów danych TIN

47 MODELE DANYCH plikowy oparty na systemie plików, np. warstw informacyjnych, plików shape, tabel atrybutów, obrazów rastrowych, gridów, itp. geobazy (bazy danych geograficznych) model reprezentujący informację geograficzną przy uŝyciu technologii relacyjnych baz danych Klasa obiektów (widok geometrii) Klasa obiektów (widok tabeli atrybutów)

48 MODELE DANYCH PORÓWNANIE SPOSOBÓW PRZECHOWYWANIA DANYCH

49 MODELE DANYCH - GEOBAZA

50 MODELE DANYCH - GEOBAZA

51 MODELE DANYCH GEOBAZA RODZAJE ARCHITEKTURY

52 PREZENTACJA DANYCH Mapy tematyczne Tabele Wykresy

53 Raporty PUBLIKOWANIE DANYCH

54 WYBRANE FUNKCJE APLIKACJI ArcGIS

55 FUNKCJE PAKIETU ArcGIS (ESRI Polska, 2002)

56 FUNKCJE PAKIETU ArcGIS (ESRI Polska, 2002)

57 PRZEGLĄD WYBRANYCH METOD ANALITYCZNYCH NARZĘDZIA I TECHNIKI ANALITYCZNE NARZĘDZIA SELEKCJI ANALIZA SĄSIEDZTWA KREATOR BUFOROWANIA

58 PRZEGLĄD METOD ANALITYCZNYCH identyfikacja elementów wskazanych OPERACJE TEMATYCZNE

59 PRZEGLĄD METOD ANALITYCZNYCH OPERACJE TEMATYCZNE identyfikacja elementów w oparciu o warunek PokaŜ obszary zamieszkane przez więcej niŝ 1000 mieszkańców?

60 PRZEGLĄD METOD ANALITYCZNYCH OPERACJE PRZESTRZENNE badanie rozkładu i zaleŝności przestrzennych sąsiedztwo Które działki są w promieniu 10 m od drogi? nałoŝenie typ studni: właściciel: typ podłoŝa: wiercona Kowalski piaszczyste

61 PRZEGLĄD METOD ANALITYCZNYCH SELEKCJA ATRYBUTOWA selekcja z uŝyciem zapytań SQL zapamiętanie i odtworzenie zapytań pole operator wartość

62 PRZEGLĄD METOD ANALITYCZNYCH SELEKCJA WEDŁUG POŁOśENIA selekcja elementów na podstawie ich relacji przestrzennej względem innych elementów wybierz elem. z warstwy Miasta które przecinają wybrane Kraje rezultat

63 PRZEGLĄD METOD ANALITYCZNYCH METODY SELEKCJI PRZESTRZENNEJ zanieczyszczenie kraje wynik obszary zanieczyszczone znajdują się całkowicie wewnątrz wybranych krajów

64 PRZEGLĄD METOD ANALITYCZNYCH ŚRODKI ANALIZY PRZESTRZENNEJ analiza sąsiedztwa tworzenie buforów z uŝyciem Kreatora buforów zlokalizowanie elementów na podstawie ich odległości do innych elementów stworzenie bufora wokół elementu? A B

65 PRZEGLĄD METOD ANALITYCZNYCH ŚRODKI ANALIZY PRZESTRZENNEJ - BUFOR tworzy nowy poligon daje odpowiedź na pytania związane z sąsiedztwem bufor 50 metrów bufor 100 m, nierozpuszczone krawędzie bufor w oparciu o atrybut

66 PRZEGLĄD METOD ANALITYCZNYCH - KREATOR BUFORÓW 1. Uruchom Kreator buforów 2. Wybierz warstwę do buforowania 3. Wybierz folder wynikowy

67 PRZEGLĄD METOD ANALITYCZNYCH - KREATOR BUFORÓW 4. Wpisz odległość buforowania 5. Wybierz kolumny do buforowania 6. Proces buforowania

68 PRZEGLĄD METOD ANALITYCZNYCH - KREATOR BUFORÓW 7. Wyświetl wynik buforowania

69 PRZEGLĄD METOD ANALITYCZNYCH - KREATOR BUFORÓW 1. Uruchom Kreator Buforowania 2. Ustaw parametry buforowania 3. Wynik buforowania

70 PRZEGLĄD METOD ANALITYCZNYCH ŚRODKI ANALIZY PRZESTRZENNEJ GeoPrzetwarzanie i Nakładanie uŝycie Kreatora GeoPrzetwarzania słuŝącego do rozpuszczania, łączenia, przycinania lub nakładania analizowanych warstw przygotowanie danych do analizy przeprowadzanie analizy

71 PRZEGLĄD METOD ANALITYCZNYCH ŚRODKI ANALIZY PRZESTRZENNEJ - WYCINANIE

72 PRZEGLĄD METOD ANALITYCZNYCH ŚRODKI ANALIZY PRZESTRZENNEJ - SUMOWANIE

73 PRZEGLĄD METOD ANALITYCZNYCH ŚRODKI ANALIZY PRZESTRZENNEJ - PRZECINANIE

74 PRZEGLĄD METOD ANALITYCZNYCH ŚRODKI ANALIZY PRZESTRZENNEJ Dzielenie Łączenie

75 PRZEGLĄD METOD ANALITYCZNYCH ŚRODKI ANALIZY PRZESTRZENNEJ - AGREGOWANIE

76 PRZEGLĄD METOD ANALITYCZNYCH ŚRODKI ANALIZY PRZESTRZENNEJ Usuwanie Wybór identycznych elementów

77 PRZEGLĄD METOD ANALITYCZNYCH ŚRODKI ANALIZY PRZESTRZENNEJ - ROZPUSZCZANIE uproszczenie danych w oparciu o wspólną wartość atrybutu warstwa wejściowa z atrybutami uproszczona warstwa z atrybutami 2 nd 1 st 1 st 1 st main 2 nd main 1 st

78 PRZEGLĄD METOD ANALITYCZNYCH ŚRODKI ANALIZY PRZESTRZENNEJ - PRZYCINANIE uŝycie jednej warstwy do określenia granic drugiej +

79 PRZEGLĄD METOD ANALITYCZNYCH ŚRODKI ANALIZY PRZESTRZENNEJ - ZŁĄCZENIE tworzy nowe dane z połączenia geometrii dwóch warstw poligonowych dwa poligony z wegetacją + cztery poligony z glebami wynik: wiele poligonów z przejętą geometrią i atrybutami gleb

80 PRZEGLĄD METOD ANALITYCZNYCH ŚRODKI ANALIZY PRZESTRZENNEJ - PRZECIĘCIE nałoŝenie linii lub poligonów na poligony w celu stworzenia nowych danych 3 drogi wejściowe 4 poligony glebowe wynik: 5 dróg z odziedziczonymi atrybutami gleb