GP - 2011 PODSTAWY SYSTEMÓW GEOINFORMACYJNYCH Józef Woźniak Zakład Geodezji i Geoinformatyki Politechniki Wrocławskiej
Użyteczne linki www.ptip.org.pl Polskie Towarzystwo Informacji Przestrzennej Prof Jerzy Gaździcki www.gugik.gov.pl Główny Urząd Geodezji i Kartografii www.mrr.gov.pl Strona internetowa Ministerstwa Rozwoju Regionalnego http://mapguide.osgeo.org/livegallery.html oprogramowanie darmowe do budowy map internetowych http://www.mymapsplus.com mapy internetowe www.ispik.pl Instytut Systemów Przestrzennych i Katastralnych geoportal http://gis.pwr.wroc.pl/gadu
Dlaczego GIS? Rozwój nowych technologii IT, ICT oraz nowych metod pozyskiwania danych. Geotechnologie (a w nich geoinformatyka) obok technologii biomedycznych i nanotechnologii to 3 strategiczne kierunki rozwoju gospodarczego Unii Europejskiej do 2013 r. Internetowe usługi publiczne oraz informatyzacja zarządzania i wspomaganie podejmowania decyzji (DSS)
Trochę liczb 80% wszystkich informacji związanych jest z otaczającymi nas obiektami przestrzennymi w świecie rzeczywistym wydatki UE na prace związane z organizacją informacji przestrzennej wynosiły w latach 90. 100 /rok/osobę (30 mld ), planowane jest w latach 2005 do 2010 500 /rok/osobę optymalizacja zarządzania poprzez skrócenie czasu w procesach decyzyjnych, to redukcja o 1 2% wszystkich kosztów funkcjonowania instytucji
Trochę liczb wyższa jakość (precyzja) i jednoznaczność zinformatyzowanych danych przestrzennych, powoduje zmniejszenie kosztów projektowania inżynierskiego o 6 8% wszystkich kosztów projektowania, który poprawia efektywność zarządzania infrastrukturą techniczną w przedziale 1 5% wszystkich kosztów operacyjnych i zarządzających; w logistyce (głównie transport ludzi i towarów, usługi publiczne) oszczędności mogą być rzędu do 20% kosztów; zmniejszenie o 50% czasu operacyjnego związanego pozyskiwaniem, przetwarzaniem i udostępnianiem danych geograficznych; zwiększenie efektywności w windykacji należności (nawet do 30%); Ordnance Survey osiąga 75% wpływów ze sprzedaży danych cyfrowych (ponad 100 mln /rok).
System informacyjny System informacyjny składa się z: oprogramowania (wprowadzanie, przetwarzanie i udostępnianie danych), bazy danych (zbiór powiązanych danych), sprzętu komputerowego (komputery, urządzenia peryferyjne, sieci, urządzenia telekomunikacyjne), ludzi (użytkowników, administratorów, projektantów), reguł funkcjonowania systemu.
Dane a Informacja Pojęcie informacji jest związane z pewnymi modelami rzeczy realnych obrazującymi ich istotę w stopniu potrzebnym do celów praktycznych. Zatem pod pojęciem informacji należy rozumieć nie same rzeczy i procesy, lecz ich istotne i reprezentatywne charakterystyki. Pojęcie informacja ma charakter pojęcia pierwotnego i ścisłe jego zdefiniowanie za pomocą innych pojęć prostszych nie jest możliwe. Zgodnie z jedną z rozpowszechnionych definicji informacją nazywamy to wszystko, co można zużytkować do bardziej sprawnego wyboru działań prowadzących do realizacji pewnego celu. Z pojęciem informacji zwłaszcza w informatyce związane jest pojęcie danych; potencjalnych informacji, które dopiero po odpowiednim przetworzeniu mogą być wykorzystane. Całokształt zagadnień związanych z wydobywaniem, przechowywaniem, przekazywaniem, przetwarzaniem i prezentowaniem informacji nazywamy nauką o informacji.
Co to jest informacja? Informacja Powstaje tylko wtedy gdy dodamy informację do otrzymanych danych. Dane 70 osób 21 C Przyjemne uczucie W tym 40 osób z EPO i 30 z GIF Przewidywana pogoda Magda zdała egzamin celujaco z GIS-u
Co to jest wiedza? To rownanie: W = I +DUZ I: informacja (explicit = wiedza zapisywalna) DUZ (implicit = wiedza w głowie): D: doświadczenia U: umiejętności Z: cechy osobowości
Co to jest wiedza? Wiedza zapisywalna Informacje Dane Wiedza: nie istnieje poza człowiekiem; jest zlokalizowa między uszami jej posiadaczy
Systemy Informacji Przestrzennej
Mapy podstawowe i tematyczne Mapy podstawowe Mapy tematyczne Katastralne Transportowe Powodziowe Hydrograficzne Demograficzne Administracyjne Powierzchniowe Geodezyjne NMT Fotogrametria Biologiczne Ekonomiczne Socjalne
Przykłady informacji przestrzennej numeryczna mapa zasadnicza
Przykłady informacji przestrzennej numeryczna mapa topograficzna
Przykłady informacji przestrzennej ortofotomapa
Przykłady informacji przestrzennej wizualizacja 3D na podstawie: Waldemar Izdebski
Przykłady informacji przestrzennej przykład mapy tematycznej mapa sozologiczna mapa hydrograficzna
Przykłady informacji przestrzennej portale internetowe
Przykłady informacji przestrzennej portale internetowe
Przykłady informacji przestrzennej portale internetowe Metadane
Przykłady informacji przestrzennej teledetekcja
Przykłady informacji przestrzennej skaning laserowy
Systemy Informacji Geograficznej
Charakterystyka systemów GIS obiekty podstawowe: węzły, linie, obszary, teksty możliwość prowadzenia analiz przestrzennych, generowania raportów możliwość definiowania złożonych struktur obiektów zdefiniowane są połączenia obiektów w sieci dane graficzne i atrybuty przechowywane w odrębnych tabelach bazy danych
Podstawowe elementy przestrzenne danych GIS węzły linie obszary
Podstawowe elementy przestrzenne danych GIS struktura, topologia
Struktura danych GIS 119 GDZIE? 151 112 baza danych geometrycznych 121 CO? baza danych atrybutów typy daty miary nazwy klasy unikalny identyfikator obiektu id adres właściciel powierzchnia ---------------------------------------------------111 Barykada 10 W1024 (Jerzy Janicki) 0.7852 112 Barykada 12 W1038 (Jan Kipiel) 0.6123 113 Marynarska 11 W1121 (Kinga Lato) 0.3421
Definicje GIS Jest to system informacyjny składający się ze zintegrowanych baz graficznych i opisowych funkcjonujących w określonym środowisku programowo-sprzętowym, umożliwiający wykonywanie określonych analiz przestrzennych, zestawień, raportów,... Jest to system informacyjny, który dostarcza narzędzia informatyczne do zbierania, aktualizowania i udostępniania informacji przestrzennych ukierunkowanych na analizy, oceny oraz wspomaganie zarządzania.
Definicje GIS Jest to potężny zestaw narzędzi informacyjnych umożliwiający generowanie niezbędnych informacji do wspomagania decyzji i usług publicznych poprzez: szybki i łatwy dostęp do olbrzymich zbiorów danych przeglądanie według charakterystyk, łatwe, szybkie i tanie aktualizowanie baz danych drukowanie dowolnych map tematycznych, zestawień, wykazów czy statystyk wybieranie dowolnych obiektów, tematów czy detali, wykonywanie analiz przestrzennych
Definicje GIS Najnowsze definicje GIS uwzględniają dodatkowo bezprzewodowe techniki dostępu do baz danych, sieci multimedialne, nawigacja obiektów i osób,z wykorzystaniem najnowszych osiągnięć z zakresu IT, ICT, GPS czy teledetekcji i skaningu laserowego, systemów ekspertowych. Przyszłość: - GIS 3D - TGIS GIS temporalny - VGIS GIS wirtualny
SYSTEM INFORMACJI GEOGRAFICZNEJ SYSTEM ZARZĄDZANIA BAZAMI DANYCH BAZY GRAFICZNE I OPISOWE SYSTEM MAP NUMERYCZNYCH PROGRAMY UŻYTKOWE? PROGRAMY UŻYTKOWE 10001010 01010110 10011101 00101001 01010010 PROGRAMY UŻYTKOWE
Przykłady systemów informacji geograficznej wyszukiwanie według atrybutów
Przykłady systemów informacji geograficznej selektywne wyszukiwanie obiektów
Przykłady systemów informacji geograficznej schematy rozwinięte
PREZENTACJA GRAFICZNA MAPY WYKRESY WYRYSY PREZENTACJA TABELARYCZNA RAPORTY STATYSTYKI ANALIZY PRZESTRZENNE GIS
Zapytanie SQL do bazy danych SELECT FROM [Nazwa_obiektu], [Material], [Cisnienie], [Srednica], [Dlugosc_odcinka], [Wykonawca] Obiekt WHERE [Material] = polietylen and [Dlugosc_odcinka] > 12 Nazwa_obiektu Material przewód główny polietylen przyłącze Cisnienie Srednica Dlugosc_odcinka Wykonawca 10 225 31,06 Gaztech polietylen 4 90 12,26 Gaztech przewód główny polietylen 300 225 17,36 Instalgaz przewód główny polietylen 400 225 19,3 Alfagaz przewód główny polietylen 200 225 15,12 Gaztech przewód główny polietylen 250 225 16,4 Betagaz przewód główny polietylen 300 225 21,15 Gaztech przyłącze polietylen 3 50 13,05 Gaztech przewód główny polietylen 200 225 19,26 Gazmont przewód główny polietylen 100 225 15,29 Gazmont
SDI-SIP-GIS-SIT Cel i zakres Funkcjonalność GIS a dyrektywa INSPIRE Szanse i zagrożenia
IIP/SIP/GIS Tematy danych przestrzennych, integracja, harmonizacja danych, metadane, usługi internetowe IIP, Wspomaganie zarządzania, DSS, usługi publiczne, automatyzacja projektowania inżynierskiego IIP Infrastruktura danych przestrzennych, SMN, zarządzanie projektami, elementy GIS, SIP GIS
IIP/SIP/GIS Infrastruktura informacji przestrzennej (IIP) to zbiory metadanych, zbiory danych przestrzennych oraz usługi danych przestrzennych usługi i technologie sieciowe porozumienia w sprawie wspólnego korzystania, dostępu i użytkowania, mechanizmy kontroli i monitorowania, procesy i procedury ustanowione, stosowane lub udostępniane zgodnie z dyrektywą
Systemy map numerycznych pozyskiwanie danych do budowy mapy numerycznej struktury map numerycznych kontrola jakości i kompletności numeryczne modele terenu bazy graficzne zarządzanie zasobami generalizacja fotogrametria i teledetekcja
Systemy map numerycznych struktura, zarządzanie zasób centralny weryfikacja, selekcjonowanie i agregowanie danych z zasobów wojewódzkich i powiatowych dane i informacje dla celów ogólnokrajowych wyselekcjonowane dane i informacje dla celów regionalnych zasób wojewódzki weryfikacja, selekcjonowanie, i agregowanie danych z zasobów powiatowych wyselekcjonowane dane na potrzeby powiatów i gmin przetworzone dane na potrzeby regionalne zasób powiatowy gromadzenie i przetwarzanie danych z pomiarów bezpośrednich
System zarządzania bazami danych tworzenie, aktualizacja i udostępnianie baz danych, struktury baz danych, relacyjne bazy danych, projektowanie baz danych, metadane, hurtownie danych, architektura systemów informatycznych
System zarządzania bazami danych podstawowe pojęcia z BD ) tabela wiersz kolumna relacja krotka atrybut plik rekord pole Struktura fizyczna BD Pole Krotka (wiersz ) Atrybut (kolumna) Bardzo ważnym pojęciem, często mylnie utożsamianym z pojęciem bazy danych, jest system zarządzania bazami danych (SZBD). Systemem zarządzania bazami danych (SZBD) nazywamy zbiór programów umożliwiających tworzenie i eksploatację baz danych. SZBD jest oprogramowaniem ogólnego przeznaczenia ułatwiającym procesy definiowania (specyfikacji typów danych), konstruowania (zapamiętywania danych) i przetwarzania bazy danych dla różnych aplikacji (generowanie zapytań, edycji danych i generowanie raportów). Przykłady SZBD: Oracle, Ms SQL Server, DB2, Informix, MySQL, Postgres, Progress, Ms Access.
System zarządzania bazami danych podstawowe pojęcia z BD Struktura logiczna BD
Systemy GIS kluczowe elementy standardy wymiany informacji geograficznych, integracja baz graficznych i opisowych, budowa projektów GIS, analizy przestrzenne, strategia budowy systemów GIS, analiza ekonomiczna inwestycji GIS.
POZYSKIWANIE DANYCH STRUKTURA PROJEKTU GIS WPROWADZANIE DANYCH DO BAZ DANE PRZESTRZENNE DANE OPISOWE INTERGRACJA DANYCH PRZESTRZENNYCH I OPISOWYCH ZAPYTANIA DO BAZ DANYCH ANALIZY GIS WIZUALIZACJA WYNIKÓW ZAPYTAŃ I ANALIZ GIS Stan realizacji usuwania awarii z podziałem na brygady. Awaria usunięta 4 3,5 3 2,5 2 1,5 Awaria nieusunięta SYSTEM WSPOMAGANIA DECYZJI Procentowy udział elementów sieci gazowej z podziałem na materiał. Polietylen 32% Stal 35%
Ilość wykonanych instalacji oraz ilość awari z podziałem na wykonawców. Wykonawca Kierownik brygady SYSTEM WSPOMAGANIA DECYZJI Procentow y udział elementów sieci gazowej z podziałem na materiał. Polietylen 32% Stal 35% Żeliw o 33% Wojciech Galiński Tomasz Wojciechowski Awaria nieusunięta Piotr Karpiński Krzysztof Brzeziński Ins tal ga z Ga z te ch Ga zm on t Ga zin sta l 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 Be tag az Alf ag az 16 14 12 10 8 6 4 2 0 Jan Kowalski Awaria usunięta Marian Zieliński Ilość awarii Adam Nowakowski Ilość instalacji Stan realizacji usuwania awarii z podziałem na brygady.
GIS statystyczny
GIS a DSS DSS (System Wspomagania Decyzji Decision Support System) to: Mapy numeryczne Selekcja informacji z baz GIS ( selekt.. from..where ) przy użyciu SQL (Structured Query Language) system analiz przestrzennych (GIS) Wizualizacja wyników analiz przestrzennych w postaci diagramów, kartogramów i kartodiagramów, zestawien, raportów, wyrysów... Symulacje procesów, stanów i zjawisk ( what if ): do analiz środowiska naturalnego, gospodarki przestrzennej, komunikacji, itp. W odniesieniu do spodziewanych, potencjalnych zmian atrybutów i powiązań między obiektami Modelowanie zmian baz danych w czasie (TGIS GIS temporalny) GISys czy GISsci?
Diagram, Kartogram, Kartodiagram DIAGRAM - wykres przedstawiający przebieg jakiegoś zjawiska. KARTOGRAM - rysunek wykonany na podkładzie kartograficznym, z podziałem na jednostki odniesienia, przedstawiający wartości, względne zjawiska w poszczególnych jednostkach terytorialnych, do wyrażania: - wielkości zjawiska w jednostkach odniesienia (np. liczba ludności na km2); - porównanie jednego zjawiska z drugim (np. ilość samochodów na 1000 osób); - porównanie tego samego zjawiska między dwoma okresami, wyrażanego w liczbach względnych (wzrost liczby ludności Polski w latach 1985-1990); KARTODIAGRAM - otrzymamy jeśli na kartograficznym podkładzie rozmieścimy odpowiednio wykresy (diagramy), które są proporcjonalne do wielkości zjawiska. Mogą to być wykresy: - słupkowe; - kołowe. Ułatwiają nam rozpatrzenie różnych zjawisk w danym okresie bądź przedziale czasu.
Problem standaryzacji istniejące standardy: branżowe: prawo geodezyjne, wodne, górniczogeologiczne.., regionalne i lokalne: DSIP,MSIP,WSIP..., krajowe: TBD, OBD, KSIP, europejskie (CEN), globalne (ISO i Open GIS) brak prac wdrożeniowych i administracyjnych dotyczących struktur organizacyjnych o i organizacji projektów GIS brak instytucji, zespołów, komitetów i grup ekspertów do koordynacji i nadzoru w przygotowaniu i realizacji projektów GIS zespoły konsultacyjne to: o wiedza o nadzór o koordynacja o odpowiedzialność
Założenia strategiczne systemów GIS Ukierunkowanie na GIS funkcjonalny usługi publiczne, wspomaganie zarządzania, Szeroka edukacja w zakresie nowych technologii IT/ICT/GIS, organizacji i zarządzania, marketingu program kształcenia ustawicznego, Popularyzacja systemów GIS (seminaria, warsztaty, konferencje) prezentacje wyników wdrożeń
Założenia strategiczne systemów GIS Szeroka współpraca w realizacji projektu z Gminami, Urzędami Miast, Urzędem Marszałkowskim, uczelniami oraz firmami geoinformacyjnymi, Weryfikacja i rozwój systemu (zespół konsultantów, wdrażanie nowych technologii, nowe moduły SIP), Ocena efektywności wdrożenia (określenie kosztów, szacowanie zysków bezpośrednich i pośrednich), Zdefiniowanie źródeł finansowania projektu.