TENDENCJE ROZWOJU GIS WYKŁAD 1 INFRASTRUKTURY DANYCH PRZESTRZENNYCH Dr hab. inż. 13 października 2006 r. 1
INFRASTRUKTURY DANYCH PRZESTRZENNYCH 1. GENEZA Źródło rozwoju Trudności i ograniczenia Sposób przezwyciężania trudności 2. ISTOTA Terminologia i definicje Koncepcja Elementy składowe 3. ZNACZENIE 4. PRZYKŁADY 2
ŹRÓDŁA ROZWOJU LATA 90. 1. POSTĘP TECHNOLOGICZNY ŻYWIOŁOWY ROZWÓJ GEOMATYKI GIS, GPS, RS, LBS 2. ROSNĄCE POTRZEBY SPOŁECZEŃSTWA w zakresie GEOINFORMACJI 1. WIELOŚĆ I RÓŻNORODNOŚĆ ROZWIĄZAŃ TECHNICZNYCH SYSTEMY, SIECI, BAZY DANYCH, MODELE, STANDARDY, ROZWIĄZANIA PRAWNE, INSTYTUCJONALNE, EKONOMICZNE 3
TRUDNOŚCI i OGRANICZENIA TRUDNOŚCI W DOSTĘPIE DO GEODANYCH: Wyszukanie (co i gdzie?) Ocena (czy odpowiednie?) Pozyskanie (jak, kiedy i za ile?) TRUDNOŚCI W STOSOWANIU GEODANYCH CELEM UZYSKANIA GEOINFORMACJI Łączenie (jak?) Przetwarzanie (kto?) Pobranie (jaka postać) 4
TRUDNOŚCI i OGRANICZENIA Niedostateczne wykorzystywanie istniejących zasobów geoinformacyjnych przez administrację publiczną i obywateli Utrudnione gospodarowanie zasobami geoinformacyjnymi danego terytorium 5
PRZEZWYCIĘŻANIE TRUDNOŚCI i OGRANICZEŃ 1. Utworzenie jednego wielkiego systemu geoinformacyjnego zastępującego systemy istniejące podejście scentralizowane 2. Zastosowanie środków zapewniających współdziałanie istniejących systemów, tj. utworzenie infrastruktury danych przestrzennych Analizy wykonalności wskazują na drogę 2. 6
TERMINOLOGIA INFRASTRUKTURA DANYCH PRZESTRZENNYCH SPATIAL DATA INFRASTRUCTURE SDI INFRASTRUKTURA INFORMACJI PRZESTRZENNEJ SPATIAL INFORMATION INFRASTRUCTURE, INFRASTRUCTURE FOR SPATIAL INFORMATION INFRASTRUKTURA GEOINFORMACYJNA GEOINFORMATION INFRASTRUCTURE 7
DEFINICJA INFRASTRUKTURA DANYCH PRZESTRZENNYCH ZESPÓŁ ŚRODKÓW PRAWNYCH, ORGANIZACYJNYCH, EKONOMICZNYCH I TECHNICZNYCH, KTÓRE: zapewniają powszechny dostęp do danych i usług przestrzennych dotyczących określonego obszaru przyczyniają się do efektywnego stosowania geoinformacji dla zrównoważonego rozwoju umożliwiają racjonalne gospodarowanie zasobami geoinformacyjnymi 8
KONCEPCJA podstawowe założenia 1. Orientacja na użytkownika (dane i usługi, metadane dla danych i usług) 2. Zdolność systemów do współdziałania (interoperacyjność) 3. Zgodność semantyczna (ontologia) 4. Technologia informacyjna (standardy, sieci) 5. Rozwiązania prawne i ekonomiczne (polityka władz) 6. Współpraca zainteresowanych (koordynacja, porozumienia) 9
SDI a GIS INFRASTRUKTURA GEOINFORMACYJNA (SDI) SPOŁECZEŃSTWO TERYTORIUM Technologia i usługi Polityka i porozumienia Standardy i Specyfikacje techniczne SYSTEM GEOINFORMACYJNY (GIS) GRUPA UŻYTKOWNIKÓW TEMATYKA 10
RODZAJE SDI PODZIAŁ ZE WZGLĘDU NA OBSZAR: LOKALNE (miejskie, powiatowe;) REGIONALNE (wojewódzkie) KRAJOWE (Polska) MIĘDZYNARODOWE, GLOBALNE PODZIAŁY ZE WZGLĘDU NA: TEMATYKĘ (środowisko, bezpieczeństwo) PRZEZNACZENIE (ogólne, specjalne) 11
RODZAJE SDI SDI LOKALNE I REGIONALNE: wspierają codzienną działalność ułatwiają podejmowanie decyzji KRAJOWE: strategiczne inicjatywy dotyczące zarządzania informacją MIĘDZYNARODOWE, GLOBALNE: forum do kooperacji wymiana idei i doświadczeń 12
KONCEPCJA KOMPONENTY SDI HIERARCHIA Technologia Globalny Ludzie Polityka Dane Kontynentalny Standardy Krajowy Regionalny Lokalny Przedsiębiorstwa 13
ISTOTA ISTOTĄ TWORZENIA SDI JEST DĄŻENIE DO JEDNOLITOŚCI, KOMPLETNOŚCI I UTRZYMYWANIA W STANIE AKTUALNOŚCI NAJWAŻNIEJSZYCH DANYCH GEOPRZESTRZENNYCH ZE WZGLĘDU NA: wzrost liczby i zróżnicowania podmiotów zajmujących się pozyskiwaniem, przetwarzaniem i dystrybucją danych geoprzestrzennych, wzrost liczby aplikacji, produktów i usług geoinformacyjnych oraz stosowanych formatów, trudności z korzystaniem z danych zgromadzonych przez różne podmioty, wzrost kosztów integrowania danych pochodzących z różnych źródeł. 14
AKTORZY SDI Użytkownik Producent danych i usług Dostawca danych i usług Broker wyszukuje najlepszy zestaw danych przestrzennych na podstawie zadanych kryteriów Wytwórca produktów przetworzonych (value adder) zwiększa usługi dodane, czyli rozszerza oferowane przez SDI usługi o dodatkową funkcjonalność decyduje o rozwoju i przyszłości SDI Wygrywający (value taker) rozpatrywany tylko w aspekcie finansowym osiąga maksymalny zysk przy minimalnych nakładach 15
DANE SDI PODSTAWOWE RODZAJE DANYCH: REFERENCYJNE Stosowane są przez niemal wszystkich użytkowników, stanowiąc zasób głównych, wspólnych danych (CORE DATA) Umożliwiają identyfikowanie innych danych i obiektów stanowiąc dla nich dane referencyjne (REFERENCE DATA) TEMATYCZNE Wykorzystywane w różnego rodzaju aplikacjach 16
DANE REFERENCYJNE kataster transport hydrografia podział administracyjny osnowa geodezyjna rzeźba zdjęcia i obrazy Warszawa Mazowsze nazwy geograficzne 17
DANE TEMATYCZNE zasięg powodzi demografia pokrycie terenu bioróżnorodność dane ekonomiczne infrastruktura 18
USŁUGI USŁUGI: Usługi katalogowe (dotyczące wyszukiwania danych na podstawie metadanych) Usługi wizualizacji danych przestrzennych Usługi handlu elektronicznego Usługi potwierdzania autentyczności, podpisu elektronicznego, płatności i poufności Usługi kompresji danych 19
ARCHITEKTURA SDI DEFINICJA: Ogólna budowa systemu Oprogramowanie aplikacyjne obejmujące: protokoły sposoby rozbudowy systemu współdziałanie z innymi systemami 20
ARCHITEKTURA n - warstwowa DESKTOP GIS dane oraz oprogramowanie zainstalowane na jednym komputerze ARCHITEKTURA 2-warstwowa rozdzielenie danych geometrycznych od opisowych dane geometryczne postać binarna dane opisowe relacyjne SZBD wykorzystanie do zapytań i analiz SQL wielodostęp 21
ARCHITEKTURA 3/n - warstwowa ARCHITEKTURA 3/n-warstwowa Oprogramowanie jest podzielone na 3 niezależne moduły: Interfejs użytkownika Serwer aplikacji Bazę danych Klient realizuje bardzo ograniczone zadania najczęściej związane z interfejsem użytkownika Serwer aplikacji warstwa pośrednia opowiada za: interakcję z bazą danych oraz główne obliczenia udostępnia klientowi mechanizmy do przetwarzania danych Jeśli zadania serwera aplikacji realizowane są przez kilka serwerów ARCHITEKTURA n-warstwowa 22
ARCHITEKTURA 3/n - warstwowa ZALETY niski koszt udostępniania danych łatwość obsługi globalny zasięg możliwość administrowania systemem z jednego miejsca rozdzielenie funkcji systemu na niezależne moduły (znacznie ułatwia modernizację systemu). WADY ograniczone możliwości wykonywania operacji na danych wydłużony czas oczekiwania na mapę Możliwość kradzieży danych 23
ARCHITEKTURA SDI 24
ARCHITEKTURA INSPIRE 25
PRZYKŁADY SDI POZIOM GLOBALNY Digital Earth http://www.digitalearthgov Global Map Project http://www.iscgm.org/html4/index.html KONTYNENTALNE Europejska Infrastruktura Informacji Przestrzennej INSPIRE http://inspire.jrc.it KRAJOWE/NARODOWE Australia USA Geospatial One-Stop Portal http://www.geo-onestop.gov REGIONALNE SDI North-Rhine Westphalia http://www.gdinrw.org/index.php?lang=eng 26
WYKŁAD 2 NORMALIZACJA W DZIEDZINEI INFORMACJI GEOGRAFICZNEJ 13 października 2006 r. 27
ASPEKTY WDROŻENIOWE STANDARDY i SPECYFIKACJE TECHNICZNE ISO/TC 211 Informacja geograficzna/geomatyka rodzina norm 19100 ISO International Standardisation Organisation TC Technical Committee CEN TC 287 (Europejski Komitet Normalizacyjny) PKN KT 297 Informacja geograficzna Zgodność norm zapewia hierarchiczna struktura: Poziom międzynarodowy ISO TC 211 Poziom regionalny (europejski) - CEN TC 287 Poziom krajowy PKN KT 297 OGC Open GeoSpatial Consortium 28
CEL NORMALIZACJI UŁATWIENIE WSPÓŁDZIAŁANIA (INTEROPERABILITY) POMIĘDZY ODDZIELNYMI REALIZACJAMI GIS W ZRÓŻNICOWANYCH I ROZPROSZONYCH ŚRODOWISKACH SPRZĘTOWO- PROGRAMOWYCH WSPÓŁDZIAŁANIE POLEGA NA ZDOLNOŚCI DO: Wyszukania informacji i narzędzi do jej przetwarzania, niezależnie od tego gdzie ta informacja jest przechowywana (fizyczna lokalizacja) Zrozumienia i właściwego wykorzystania uzyskanej informacji i stosowanych narzędzi niezależnie od platformy, która je zawiera 29
OBSZARY NORMALIZACJI w ISO PODSTAWY METODYCZNE Model odniesienia, język schematów aplikacyjnych, terminologię, zasady badania zgodności z normą i testowanie tej zgodności USŁUGI W ZAKRESIE INFORMACJI GEOGRAFICZNEJ Wyznaczanie położenie obiektów, metody prezentacji kartograficznej, kodowanie obiektów ADMINISTRACJA DANYMI Opisy jakości danych i procedury oceny jakości, metadane i katalogi obiektów MODELE DANYCH PRZESTRZENNYCH Opisujące relacje geometryczne, topologiczne, czasowe PROFILE I NORMY FUNKCJONALNE Dobór i łączenie wybranych rozwiązań normatywnych w celu dostosowania do indywidualnych potrzeb 30
NORMY ISO w DZIEDZINIE GEOMATYKI ISO 19101 Informacja geograficzna Model odniesienia Geographical Information Reference Model NORMA OPISUJE: Strukturę norm rodziny 19100 Zakres przedmiotowy normalizacji Kontekst i środowisko pojęciowe Terminologię Teorię i przyjętą metodologię Relacje i związki pomiędzy poszczególnymi normami NIEZALEŻNOŚĆ OD PLATFORM SPRZĘTOWYCH I PROGRAMOWYCH ORAZ TECHNOLOGII IMPLEMENTACYJNYCH 31
METODOLOGIA MODELOWANIA DANYCH MODELOWANIE POJĘCIOWE Tworzenie abstrakcyjnego opisu interesującego nas wycinka rzeczywistości wraz z zespołem pojęć Technika opisu usług przekształcania i wymiany danych i informacji Precyzyjny i jednoznaczny opis modelu pojęciowego nazywamy schematem pojęciowym 32
METODOLOGIA MODELOWANIA DANYCH NORMY PODAJĄ SCHEMATY POJĘCIOWE DLA OPISU: Lokalizacji przestrzennej Geometrii, topologii Metadanych Jakości Transferu danych i usług 33
METODOLOGIA MODELOWANIA DANYCH ISO 19 108 Rules for application schema Reguły budowy schematów aplikacyjnych SCHEMAT APLIKACYJNY formaly opis modelu pojęciowego Pełny i precyzyjny opis danych występujących w określonej aplikacji: typy obiektów i ich atrybuty sposób reprezentacji obiektów w bazie danych typy związków pomiędzy obiektami typy operacji dostępnych na obiektach Układ odniesień przestrzennych Specyfikacja jakości 34
SCHEMAT APLIKACYJNY ROLA SCHEMATU APLIKACYJNEGO: Opisywanie danych, z uwzględnieniem ich struktur, w sposób czytelny dla komputera, co pozwala na używanie automatycznych mechanizmów zarządzania danymi Dokumentowania treści danych, co pozwala na jednoznaczne i poprawne rozumienie danych oraz ich interpretowanie w celu uzyskania informacji UZGODNIONY POMIĘDZY UŻYTKOWNIKAMI SCHEMAT APLIKACYJNY JEST ŚRODKIEM ZAPEWNIAJĄCYM POPRAWNE KOMUNIKOWANIE INFORMACJI GEOGRAFICZNEJ M.IN. POPRZEZ EFEKTYWNY TRANSFER DANYCH, Z UWZGLĘDNIENIEM ASPEKTÓW ZNACZENIOWYCH. 35
METODYKA KATALOGOWANIA OBIEKTÓW ISO 19 110 Feature Cataloging Methodology Metodyka katalogowania obiektów Katalog obiektów, mający charakter słownika, zawierający: definicje i opisy typów obiektów atrybuty obiektów powiązania między obiektami dopuszczalne operacje na skatalogowanych obiektach Katalog obiektów opracowywany jest na podstawie schematu aplikacyjnego Katalogowanie obiektów wiąże się z problemem stosowania jednolitych i trwałych identyfikatorów 36
NORMALIZACJA w zakresie METADANYCH ISO 19115 Metadata Metadane Norma wprowadza hierarchiczną koncepcję organizacji danych geograficznych: Poziom serii zbiorów danych geograficznych Poziom zbioru danych geograficznych Poziom podzbioru danych geograficznych, identyfikujący w obszarze zbioru dane o wspólnych cechach. Standard DUBLIN CORE 37
NORMALIZACJA w POLSCE PKN KT 297 zatwierdził 9 norm z serii ISO 19 000 www.gugik.gov.pl/kt297 Normy wprowadzane są tzw. metodą okładkową strona tytułowa j. polski, tekst normy j. angielski stosowanie norm jest dobrowolne o ile nie nakazują tego inne akty prawne lub przepisy branżowe Ustawa z dn. 10 czerwca 1994 o zamówieniach publicznych (art.17.1)...zamawiający winien m.in. określić przedmiot zamówienia publicznego za pomocą cech technicznych i jakościowych, z uwzględnieniem Polskich Norm wprowadzających normy europejskie.... 38
LITERATURA Bielecka E. (2006) Systemy informacji geograficznej. Teoria i zastosowania. Wyd. PJWSTK, Warszawa Gaździcki J. (2003) Część I-IV skróconej wersji podręcznika Developing Spatial Data Infrastructure: The SDI Cookbook Kompendium infrastruktur danych przestrzennych GSDI, wersja 1.1, 2001 pod red. D,G. Neberta. Geodeta 2(93):37 40; 3(94):29 32; 4(95): 37 40; 5(96):29 32. GSDI (2000) Spatial Data Infrastructure Cookbook v1.0 (PDF). http://www.gsdi.org, July 2000. Iwaniak A. (2005-6) Od GIS do SDI. Geodeta 11(126):39-42; 12(127):32-34; 1(128):39-43; 2(129):31-34. Litwin L., G. Myrda (2005) Systemy informacji geograficznej. Zarządzanie danymi w GIS, SIP, SIT, LIS. Wyd. Helion, Warszawa Michalak J. (2003) Podstawy metodyczne i technologiczne infrastruktur geoinformacyjnych. Roczniki Geomatyki t.1z.2. Pachelski W. (2004) Program prac KT 297 ds. Informacji geograficznej (w związku z członkostwem Polski w CEN). Biuletyn Informacyjny Głównego Geodety Kraju, numer specjalny maj 2004, s 2-10 Cross-Border Geodata Infrastructure The Netherlands- NorthRHine/Westphalia: http://www.gdi-nl-nrw.info Geospatial One-Stop portal: http://geo-one-stop.gov GSDI Conferences: http://www.gsdi.org/gsdiconferences.asp 39