Konferencja Standaryzacja i integracja danych geodezyjnych i kartograficznych Warszawa, 7 października 2009 r. Dane referencyjne: geometria, położenie i czas w świetle norm EN-ISO serii 19100 i dokumentów INSPIRE Wojciech Pachelski Uniwersytet Warmińsko - Mazurski w Olsztynie oraz Wojskowa Akademia Techniczna, Warszawa
Á propos Użyteczność ocenia człek dziki, Lecz harmonii ogólnej pojąć on nie może. K.C. Norwid: Vade mecum PIW 1967, s. 162 2
Dane referencyjne I Jednoznaczna lokalizacja informacji tematycznej Powiązanie (kojarzenie) danych pochodzących z różnych źródeł Szkieletowa wspólna kanwa danych przestrzennych Mechanizm współużytkowania i wymiany informacji INSPIRE (RDM Position Paper, 2002) Integrująca rola danych referencyjnych poprzez ich właściwości: geometryczne, lokalizacyjne, czasowe. 3
Dane referencyjne II INSPIRE (RDM Position Paper, 2002) geodezyjne systemy odniesienia jednostki administracyjne działki i budynki adresy wybrane działy topografii (hydrografia, transport, ukształtowanie terenu) ortoobrazy nazwy geograficzne Ustawa o IIP (projekt) systemy odniesienia za pomocą współrzędnych systemy siatek georeferencyjnych nazwy geograficzne jednostki administracyjne adresy działki ewidencyjne sieci transportowe ukształtowanie terenu użytkowanie ziemi ortoobrazy budynki gleba usługi użyteczności publicznej i służby państwowe obiekty produkcyjne i przemysłowe gospodarowanie obszarem, strefy ograniczone i regulacyjne oraz jednostki sprawozdawcze 4
Dane referencyjne III 5
Geometria Euklides z Megary: 365(?) 300(?) BC. Geometria jako opis świata Fundamentalne dzieło Elementy geometrii. Geometria euklidesowa: nie tylko jako czysto matematyczna i abstrakcyjna teoria, lecz jako podstawa opisu świata. Geometria jest nauką o przestrzeni: abstrakcyjny i formalny system pojęć, niekoniecznie posiadających bezpośrednie odniesienia do rzeczywistych zjawisk. Metryka euklidesowa: d ij 2 = ( x j xi ) + ( y j yi ) 2 +... 6
Normy opisujące geometrię i topologię EN-ISO Tytuł normy Krótka charakterystyka Znaczenie dla danych referencyjnych 19107 19123 19125 Schemat przestrzenny Schemat geometrii i funkcji nakładek. Środki dostępu do obiektów prostych. Kompletne modele wektorowe geometrii i topologii od 0-, do 3-D. Definicje klas obiektów. Odniesienia przestrzenne za pomocą współrzędnych. Schemat pojęciowy dla obiektów geograficznych o charakterze ciągłym, tj. Zastosowanie do NMT i pokrytych regularną lub nieregularną siecią Ortofoto. punktów o znanych położeniach. Proste obiekty geometrycznych od 0- do 2- Tylko proste obiekty dyskretne, D: punkt, krzywa i powierzchnia oraz ich do wykorzystania w relacyjnych kolekcje: metody i operacje. Implementacja bazach danych. SQL. 19136 Geography Definicja języka implementacyjnego Markup schematów pojęciowych informacji Language (GML) geograficznej. Implementacja opisów geometrii i położenia na platformach narzędziowych. 19137 Szkieletowy profil schematu przestrzennego. Minimalny zestawu prostych elementów geometrycznych. Modelowanie geometrii i położenia danych referencyjnych. 7
Model geometrii wg EN-ISO 19107 8
Klasa GM_Object wg EN-ISO 19107 9
Model geometrii wg EN-ISO 19137 10
EN-ISO 19107: Typ danych DirectPosition 11
Geometria obiektu punktowego 12
Geometria obiektu liniowego «type»omg_lamanauogolniona +reprezentowanajako : GM_LineString «type»gm_linestring «uses» «typ danych» DirectPosition +controlpoint : GM_PointArray 13
Geometria obiektu powierzchniowego «type» OMG_ObiektPowierzchniowy +geometria : OMG_LamanaUogolnionaZamknieta InnyObiekt K1_Jezdnia +nawierzchnia : String G5_Obreb +identyfikator : String TBD_TerenyGruntowOdslonietych +id : String +rodzaj : String «type» GM_Ring «uses» «typ danych» DirectPosition «type» OMG_LamanaUogolnionaZamknieta +reprezentowanajako : GM_Ring 14
Położenie Mikołaj Kopernik z Torunia: 1473 1543 Dzieło (1543): De revolutionibus orbium coelestium Wstrzymał Słońce, ruszył Ziemię. Juliusz Słowacki Układ odniesienia jednolity i odpowiedni dla opisu danego zjawiska, powszechnie dostępny 15
Położenie EN-ISO Tytuł normy Krótka charakterystyka Znaczenie dla danych referencyjnych 19111 19112 Odniesienia przestrzenne za pomocą współrzędnych Odniesienia przestrzenne za pomoca identyfikatorów geograficznych Opisuje minimalne zestawy parametrów niezbędnych dla definiowania 0-, 1-, 2- i 3- wymiarowych ukladów odniesienia opartych na współrzędnych. Koncepcja i ogólny model opisywania położenia za pomocą identyfikatorów geograficznych. Definiuje system odniesienia za pomocą id. geogr. oraz składniki tzw. gazetera. Podstawa opisu położenia obiektów za pomoca współrzędnych. Przyjazny użytkownikowi mechanizm identyfikacji przestrzennej obiektów. 16
Układ odniesienia za pomocą współrzędnych: EN-ISO 19111:2007 Układ odniesienia System odniesień przestrzennych oparty na współrzędnych Układ współrzędnych 17
18 Operacje na współrzędnych Konwersja współrzędnych: zmiana układu współrzędnych bez zmiany układu odniesienia, np: WGS84 WGS84 1 2 1 3 2 3 3 2 1 WGS84 ETRF89 0 0 0 + + + = Z Y X D Z Y X R R R R R R T T T Z Y X Z Y X ϕ γ λ ϕ γ λ ϕ γ ]sin ) (1 [ sin )cos ( cos )cos ( 2 h e Z h Y h X + = + = + = Transformacja współrzędnych: zmiana układu odniesienia: np.. 7-parametrowa transformacja Helmerta
Układ odniesienia za pomocą identyfikatorów Katalog identyfikatorów geograficznych geograficznych: ISO 19112 opisujących lokalizacje przestrzenne 19
Lokalizacja przestrzenna obiektu 20
Czas Albert Einstein z Ulm: 1879-1955 Względność czasu Upływ czasu zależny jest od prędkości układu odniesienia (szczególna teoria względności). Czwarty wymiar czasoprzestrzeni, powiązany z polem grawitacyjnym (ogólna teoria względności). Poprawki relatywistyczne przy wyznaczaniu położenia metodami satelitarnymi Źródło: Wikipedia 21
Czas wg EN-ISO 19108 EN-ISO Tytuł normy Krótka charakterystyka Znaczenie dla danych referencyjnych 19108 Schemat czasowy Podaje koncepcje i zasady opisywania charakterystyk czasowych informacji geograficznej. Stanowi podstawę dla definiowania aspektów czasowych atrybutów, operacji i powiązań obiektów, jak również aspektów czasowych metadanych.. Podstawa znormalizowanego opisu aspektów czasowych obiektów i metadanych. 22
Czas wg EN-ISO 19108 23
Czas wg EN-ISO 19108 24
Przykład I: Historia budynku wg EN-ISO 19109 25
Przykład II: Zmiana sposobu użytkowania wg EN-ISO 19109 26
Zakończenie Czynnikami integracji i standaryzacji danych referencyjnych są aspekty geometryczne, lokalizacyjne i czasowe obiektów. Aspekty te, mierzone i wyrażane wartościami atrybutów obiektów referencyjnych, stanowią osnowę dla lokalizacji obiektów tematycznych infrastruktur informacji przestrzennej. Opis geometrii, lokalizacji i czasu według znormalizowanej metodologii EN-ISO 19100 oraz reguł implementacyjnych INSPIRE ma nie tylko kluczowe znaczenie dla budowy infrastruktur informacji przestrzennej, lecz jest również warunkiem koniecznym dla jednoznacznego, całościowego, usystematyzowanego i spójnego opisu przestrzeni życiowej człowieka. 27