Syste zarz¹dzania POLSKIE danyi wysokoœciowyi TOWARZYSTWO LPIS, INFORMACJI TBD i SMOK PRZESTRZENNEJ zgroadzonyi w PZGiK ROCZNIKI GEOMATYKI 2008 TOM VI ZESZYT 4 83 SYSTEM ZARZ DZANIA DANYMI WYSOKOŒCIOWYMI LPIS, TBD I SMOK ZGROMADZONYMI W PZGIK THE MANAGEMENT SYSTEM OF LPIS, TBD AND SMOK ELEVATION DATA OF THE STATE GEODETIC AND CARTOGRAPHIC RESOURCE Robert Olszewski 1, Toasz Berezowski 2, Kail Œwitaj 2 1 Zak³ad Kartografii, Poltechnika Warszawska 2 Intergraph Polska S³owa kluczowe: NMT, baza danych przestrzennych, syste zarz¹dzania baz danych Keywords: DTM, spatial database, database anageent syste Wstêp W pañstwowy zasobie geodezyjny i kartograficzny zgroadzono dane wysokoœciowe dla obszaru ca³ej Polski, o du ej lub bardzo du ej dok³adnoœci geoetrycznej. S¹ to dane opracowane w raach realizacji projektów: TBD w Bazie Danych Topograficznych (obejuj¹cej obecnie obszar oko³o 10% powierzchni kraju) nueryczny odel terenu opracowywany jest jako wydzielony koponent. Model ten powstaje na podstawie opracowañ fotograetrycznych lub (obszary zwartej pokrywy roœlinnej) na podstawie danych z ap topograficznych w skali 1:10 000. Dok³adnoœæ wysokoœciowa koponentu NMT w bazie TBD jest relatywnie wysoka b³¹d œredniokwadratowy dla wiêkszoœci opracowanych obszarów nie przekracza 1 ; LPIS w raach opracowania bazy danych Systeu Identyfikacji Dzia³ek Rolnych (LPIS) z wykorzystanie zdjêæ lotniczych dla obszaru ca³ego kraju zosta³ opracowany nueryczny odel terenu o paraetrach jakoœciowych nieco gorszych (s 1,5 ) od koponentu NMT Bazy Danych Topograficznych. Dla Polski po³udniowo-wschodniej (dawna Galicja) dane wysokoœciowe groadzone s¹ z dwukrotnie wiêksz¹ dok³adnoœci¹. Model ten by³ wykonywany na zlecenie Agencji Restrukturyzacji i Modernizacji Rolnictwa jako pó³produkt s³u ¹cy do opracowania ortofotoapy wysokiej jakoœci, jednak ze wzglêdu na wysok¹ dok³adnoœæ geoetryczn¹ i kopletnoœæ pokrycia kraju o e byæ wykorzystywany do wielu innych projektów wyagaj¹cych uwzglêdnienia danych wysokoœciowych;
84 Robert Olszewski, Toasz Berezowski, Kail Œwitaj SMOK dla znacznych obszarów po³udniowej Polski (ok. 11% powierzchni kraju 1747 arkuszy apy 1:10 000) zosta³ opracowany wysokiej jakoœci (s = 0,8 ) nueryczny odel terenu w raach budowy systeów os³ony powodziowej kraju. Przeprowadzone analizy danych wysokoœciowych zgroadzonych w pañstwowy zasobie geodezyjno-kartograficzny wskazuj¹, e istniej¹ce zbiory danych wysokoœciowych posiadaj¹ ogrony, i w znacznej ierze niewykorzystany, potencja³ (Gotlib, 2005; Gotlib, Iwaniak, Olszewski, 2006; 2007). Powstaje za ty koniecznoœæ opracowania koncepcji wykorzystania baz danych wysokoœciowych zgroadzonych w ZGIK oraz budowy systeu inforatycznego uo liwiaj¹cego ich przetwarzanie. Autorzy œwiadoie zrezygnowali z wykorzystania danych rastrowych DTED2 (ang. Digital Terrain Elevation Data level 2) oraz SRTM (ang. Shuttle Radar Topographic Mission) ze wzglêdu na ich nisk¹ dok³adnoœæ geoetryczn¹ odpowiadaj¹c¹ opracowanio analogowy w skali 1:50 000. Dla porównania na rysunku 1 zestawiono: NMT opracowany w raach projektu DTED2 (rys. 1A) z NMT opracowany w raach projektu LPIS (rys. 1B). Koncepcja systeu Jedny z zadañ realizowanych w raach projektu celowego nr 6 T 12 2005C/06552 1, jest opracowanie prototypu systeu inforatycznego uo liwiaj¹cego zarz¹dzanie danyi wysokoœciowyi zgroadzonyi w PZGIK. Cele tego opracowania by³a zarówno analiza dok³adnoœci geoetrycznej i stopnia aktualnoœci danych wysokoœciowych opracowanych w raach realizacji projektów LPIS, TBD i SMOK, jak i ipleentacja koncepcji systeu zarz¹dzania tyi danyi. Zdanie autorów pañstwowy zasób danych wysokoœciowych powinien byæ prowadzony na szczeblu centralny, gdy na ty szczeblu pozyskiwana jest znacz¹ca wiêkszoœæ danych uo liwiaj¹cych opracowanie NMT. Ze wzglêdu na swoj¹ u ytecznoœæ repliki tego zasobu powinny siê znaleÿæ równie na szczeblu wojewódzki. Dane wysokoœciowe zgroadzone w raach projektów LPIS, TBD i SMOK powinny zostaæ przetworzone z postaci plików ASCII do struktury relacyjnej bazy danych. Istotny cele koncepcji jest tak e opracowanie algorytów pó³autoatycznego uzgadniania styków istniej¹cych opracowañ. Zdanie autorów oczywista jest potrzeba integracji, aktualizacji i udostêpniania jednego spójnego odelu danych wysokoœciowych dla ca³ej Polski. Pragatyczne spojrzenie na zagadnienie pozwala stwierdziæ, e NMT nie usi byæ tak sao dok³adny na ca³y terytoriu Polski. Musi byæ to natoiast produkt spójny i o liwy do zarz¹dzania i analizowania jako jedna ca³oœæ. Aby zrealizowaæ to zadanie konieczne by³o wykonanie nastêpuj¹cych dzia³añ: opracowanie koncepcji wspó³istnienia w jednej wielorozdzielczej bazie danych odeli terenu o ró nej dok³adnoœci, opracowanie koncepcji integracji, haronizacji odelu rzeÿby terenu z wektorow¹ baz¹ danych topograficznych, 1 Opracowanie powsta³o w raach projektu celowego pt.: Metodyka i procedury integracji, wizualizacji, generalizacji i standaryzacji baz danych referencyjnych dostêpnych w zasobie geodezyjny i kartograficzny oraz ich wykorzystania do budowy baz danych teatycznych
Syste zarz¹dzania danyi wysokoœciowyi LPIS, TBD i SMOK zgroadzonyi w PZGiK 85 analiza dostêpnych Ÿróde³ danych, ich praktyczna weryfikacja oraz eksperyent praktycznej ich integracji. Autorzy zaproponowali koncepcjê integracji danych wysokoœciowych pochodz¹cych z trzech projektów: TBD, LPIS i SMOK w jednej, spójnej pojêciowo i zró nicowanej pod wzglêde dok³adnoœci geoetrycznej, bazie danych przestrzennych. Z danyi integralnie powi¹zane s¹ opisuj¹ce je etadane charakteryzuj¹ce jakoœæ i aktualnoœæ produktu w poszczególnych czêœciach kraju. Zgodnie z przyjêt¹ koncepcj¹ o liwe jest wydawanie z bazy danych zarówno zintegrowanych obszarowo danych poiarowych, jaki i nuerycznego odelu terenu w postaci TIN i GRID. Idea ta jest w pe³ni zgodna z koncepcj¹ wielorozdzielczej bazy danych wysokoœciowych (Kochan, Olszewski, 2005), bêd¹cej koponente wielorozdzielczej bazy danych topograficznych (Gotlib, Kochan, Olszewski, 2005; Gotlib, Olszewski, 2006). Haronizacja danych NMT z pozosta³y koponentai bazy danych referencyjnych polega na: ujednoliceniu odelu pojêciowego poszczególnych koponentów, ujednoliceniu geoetrycznej interpretacji poszczególnych sk³adników rzeÿby terenu i sposobów ich pozyskiwania, narzuceniu identycznych lub zbli onych wyagañ co do topologicznych zale noœci poiêdzy eleentai odeluj¹cyi rzeÿbê terenu w poszczególnych koponentach. Ujednolicenie odelu pojêciowego polega na znalezieniu wspólnej dla wszystkich koponentów dekopozycji eleentów odeluj¹cych rzeÿbê terenu. Poprzez wspólnoœæ rozuie siê wyczerpanie wyagañ funkcjonalnych poszczególnych koponentów. Wspólny odel bazy danych obserwacyjnych zosta³ zaproponowany przez A. Buczek i R. Olszewskiego (2007). Model ten jest podstaw¹ dla realizowanego projektu. Realizacja projektu G³ówny cele powstania systeu by³o u³atwienie dostêpu do danych NMT, poprzez ich igracjê do centralnej bazy danych. Zak³ada siê, e pocz¹tkowo syste zasilony jest istniej¹cyi danyi TBD, LPIS i SMOK. W nastêpnej kolejnoœci, dla obszarów, dla których pozyskiwane bêd¹ nowe dane wysokoœciowe, na zasadzie zastêpowania ³adowane bêd¹ nowe dane. Pozwoli to na aktualizacjê systeu. Rozwa ane jest przechowywanie wersji historycznej danych poiarowych. Takie podejœcie pozwala w krótki czasie osi¹gn¹æ wyierne korzyœci przy za³o eniu roz³o onego w czasie, stopniowego dochodzenia do pe³nej funkcjonalnoœci. Repozytoriu tworzonego systeu sk³ada siê z: bazy buforowej przechowuj¹cej zaiportowane dane poiarowe i uo liwiaj¹cej kontrolê i przetwarzanie danych w celu doprowadzenia do poprawnoœci danych (np. uzgodnienie wysokoœci na stykach arkuszy), centralnej bazy danych (CBD) przechowuj¹cej poprawne dane poiarowe w odelu odpowiadaj¹cy zdefiniowany scheato, etadane, jak równie inforacje o lokalizacji wydawanych arkuszy, wydajnego odu³u ³adowania danych uwzglêdniaj¹cego o liwoœæ aktualizacji, odu³u zarz¹dzania danyi uo liwiaj¹cego igracjê danych poiêdzy bufore a CBD, jak równie pozwalaj¹cego na pobieranie danych z CBD przez ró nych u ytkowników,
86 Robert Olszewski, Toasz Berezowski, Kail Œwitaj odu³u kontroli danych uo liwiaj¹cego stworzenie w ³atwy sposób biblioteki kontroli dla u ytkownika i wykorzystywanie jej do kontroli dowolnie wybranych arkuszy wraz z ca³kowit¹ paraetryzacj¹ zapytañ, odu³u wyrównywania danych stworzonego do pó³autoatycznego wyrównywania wysokoœci w obszarach stykowych arkuszy, odu³u exportu danych poiarowych i NMT. Centralna baza danych, jak równie baza buforowa, bazuje na powszechnie uznanej koercyjnej platforie bazodanowej takiej jak Oracle lub MS SQL Server. Rozwi¹zanie takie pozwala bez koniecznoœci tworzenia dodatkowych echanizów rozwi¹zaæ takie probley jak: bezpieczeñstwo danych, wydajne przeszukiwanie, transakcyjnoœæ. Dane poiarowe przechowywane w buforze nie zawsze usz¹ byæ kopletne ani dok³adne. Jest to tyczasowa baza danych, do której o na iportowaæ ró ne produkty, ujednoliciæ i skontrolowaæ. Za³o- enie CBD jest przechowywanie poprawnych danych, które przesz³y wstêpny proces analizy i poprawy. Widok enu odu³u iportu danych przedstawiono na rysunku 2. Obie bazy posiadaj¹ kopletne, zgodne z polski profile, etadane produktów, dodatkowo CBD przechowuje inforacjê na teat u ytkowników systeu. Modu³ zarz¹dzania danyi (rys. 3) zosta³ zaprojektowany w sposób uo liwiaj¹cy igracjê danych poiêdzy bufore a CBD. Posiada równie o liwoœæ pobierania przez ró - nych u ytkowników danych przechowywanych w centralnej bazie. Ka dy u ytkownik konfiguruj¹c syste o e stworzyæ po³¹czenie do CBD znajduj¹cej siê w innej lokalizacji ni host u ytkownika, co pozwoli na odci¹ enie serwera, na który znajduje siê CBD od wykonywania analiz i przetwarzania danych. Czynnoœci te ka dy u ytkownik bêdzie óg³ przeprowadzaæ lokalnie w bazie buforowej. Ka dy wydany arkusz zostaje zablokowany do wydawania inny u ytkowniko do oentu powrotu danego arkusza do CBD lub odblokowanie przez adinistratora. Modu³ kontroli danych jest oparty na bibliotece prograu GeoMedia Pro. Oznacza to, e ka dy u ytkownik o e stworzyæ swoje zapytania kontrolne dla wybranego arkusza i za³adowaæ do wzorca biblioteki. Po stworzeniu takiej kontroli u ytkownik o e wywo³ywaæ ka d¹ kontrolê dla dowolnie wybranych arkuszy. Syste kontroli posiada równie o liwoœæ wybierania arkuszy interaktywnie z okna apy, co przy przetwarzaniu du ej liczby arkuszy jest bardzo przydatny rozwi¹zanie. Opracowana zosta³a bardzo rozbudowana paraetryzacja zapytañ kontrolnych. Operator tworz¹cy zapytania o e równie w bazie konfiguracyjnej ustawiæ dla wybranych zapytañ wartoœci, które og¹ byæ odyfikowane przez u ytkownika podczas ³adowania kontroli. Wynik kontroli to dynaiczne zapytania, co bardzo u³atwia korektê b³êdów. Modu³ eksportu danych (rys. 4) posiada o liwoœæ eksportu w ciêciu arkuszowy wybranych klas obiektów, jak równie z wyfiltrowanego obszaru. Posiada o liwoœæ eksportu danych do wybranych foratów takich jak ASCII, GML, shapefile, GeoMedia MDB. U ytkownik podaje katalog, w który dane aj¹ zostaæ zapisane i forat zapisu danych, a syste sa rozpoznaje jakiego typu s¹ dane i zapisuje je w odpowiednich strukturach. U ytkownik nie usi te podawaæ adnych dodatkowych opcji zwi¹zanych z eksporte do foratu GML, co przy czêstych eksportach jest bardzo wygodne. Eksport sitaki trójk¹tów do dowolnego foratu syste rozpoznaje autoatycznie i daje u ytkownikowi o liwoœæ wyboru eksportowanych danych jako obiektów liniowych lub obiektów powierzchniowych. W odule eksportu dostêpne s¹ dwa rodzaje widoku danych eksportowanych:
Syste zarz¹dzania danyi wysokoœciowyi LPIS, TBD i SMOK zgroadzonyi w PZGiK 87 widok etadanych w poszczególnych bazach, co uo liwia prosty eksport danych z wybranego arkusza. Z ka dego arkusza dodatkowo o na wybraæ jakie klasy obiektów aj¹ byæ eksportowane; obiekty spe³niaj¹ce okreœlone kryteria w ty przypadku widziy standardow¹ strukturê klas obiektów. Eksportowane s¹ tylko wyfiltrowane obiekty za pooc¹ filtra przestrzennego (SpatialFilter). Opracowany na podstawie technologii Intergraph (GeoMedia Pro 6.0 i GeoMedia Terrain) syste zarz¹dzania jest wyposa ony w funkcje iportu i eksportu danych oraz ich przetwarzania. Metadane dla iportowanych zbiorów s¹ generowane poprzez wywo³anie funkcji odu³u zarz¹dzania etadanyi. Eksport danych o liwy jest zarówno w trybie eksportu danych poiarowych (bezpoœrednio z bazy danych) lub w postaci nuerycznego odelu terenu zapisanego w strukturze TIN lub GRID, jak i w oparciu o standardy GML, KML i GeoSciML. Eksport danych jest o liwy dla dowolnego, wskazanego przez u ytkownika, wycinka (arkusza, giny, dowolnego poligonu). Wnioski W pañstwowy zasobie geodezyjny i kartograficzny groadzone s¹ nie tylko dane sytuacyjne, ale i dane wysokoœciowe. Czêœæ z nich zosta³a pozyskana z du ¹ dok³adnoœci¹ geoetryczn¹ dla obszaru ca³ego kraju lub znacznej jego czêœci. Istotn¹ barier¹ ograniczaj¹c¹ wykorzystanie tych danych jest jednak brak w CODGiK lub WOD- GiK systeu zarz¹dzania danyi wysokoœciowyi. Zaproponowany syste o e tê lukê wype³niæ. Literatura Buczek A., Olszewski R., 2007: Studiu o liwoœci koherencji koponentów TOPO i NMT Bazy Danych Topograficznych, IV Sypozju Geoinforacyjne, Dobczyce. Gotlib D., Iwaniak A., Olszewski R., 2006: Budowa krajowej infrastruktury danych przestrzennych w Polsce haronizacja baz danych referencyjnych, Wydawnictwo Akadeii Rolniczej we Wroc³awiu, Wroc³aw. Gotlib D., Iwaniak A., Olszewski R., 2007: GIS. Obszary zastosowañ, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa. Gotlib D., 2005: Mo liwoœci zarz¹dzania danyi topograficznyi na ró nych pozioach uogólnienia. [W:] Makowski A. (red.) Monografia Syste Inforacji topograficznej kraju, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa. Gotlib D., Kochan M., Olszewski R., 2005: NMT w systeach inforacji przestrzennej. [W:] Makowski A. (red) Monografia Syste Inforacji topograficznej kraju, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa. Gotlib D., Olszewski R., 2006: SDI inaczej cz. VI, O odelowaniu rzeÿby terenu w referencyjnych bazach danych, Magazyn Geoinforacyjny Geodeta nr 4 (131). Kochan M., Olszewski R., 2005: Wieloskalowe odelowanie rzeÿby terenu, Polski Przegl¹d Kartograficzny. t. 37, nr 3 i 4.
88 Robert Olszewski, Toasz Berezowski, Kail Œwitaj Abstract One of the tasks within the fraework of the Project no 6 T 12 2005C/06552 is to develop a prototype inforation syste, which will allow to anage elevation data stored in the State Geodetic and Cartographic Resource (PZGiK). The objective of the work was to analyze the geoetric accuracy and currency of elevation data gathered as LPIS, TBD and SMOK data sets, as well as to ipleent a suitable data anageent syste. The iportant goal of this idea is also to develop algoriths of sei-autoatic edge atching. The syste, which has been developed is based on Intergraph technology (GeoMedia Pro 6.0 and GeoMedia Terrain) and includes data iport, export and processing functions. Data export is perfored in the ode of easureent data export (directly fro the database) or in the for of a digital terrain odel stored in the TIN or GRID structure, as well as based on GML, KML and GeoSciML standards. Data export is possible for any set of data (a ap sheet, a unicipality, any polygon). dr in. Robert Olszewski r.olszewski@gik.pw.edu.pl gr in. Toasz Berezowski toasz.berezowski@intergraph.co gr in. Kail Œwitaj kail.switaj@intergraph.co
Syste zarz¹dzania danyi wysokoœciowyi LPIS, TBD i SMOK zgroadzonyi w PZGiK 89 A B Rys. 1. Porównanie baz danych wysokoœciowych; nueryczny odel terenu opracowany w raach: A projektu DTED2, B projektu LPIS Rys. 2. Widok enu odu³u iportu danych
90 Robert Olszewski, Toasz Berezowski, Kail Œwitaj Rys. 3. Widok enu odu³u zarz¹dzania danyi Rys. 4. Widok enu odu³u eksportu danych