W GIS -1 - WPROWADZENIE

SYSTEMY ANALIZ PRZESTRZENNYCH W GIS -1 - Dr inż. Jan Blachowski Politechnika Wrocławska Instytut Górnictwa Zakład Geodezji i GIS Pl. Teatralny 2 tel (71) 320 68 73 WPROWADZENIE Definicje: dane, informacja przestrzenna, SIP, GIS, GIScience, Komponenty GIS, Funkcje GIS, Koncepcje GIS, Przykłady zastosowań GIS, Funkcje oprogramowania GIS 2

WPROWADZENIE Definicje: dane, informacja przestrzenna, SIP, GIS, GIScience, Komponenty GIS, Funkcje GIS, Koncepcje GIS, Przykłady zastosowań GIS, Funkcje oprogramowania GIS 3 INFORMACJA PRZESTRZENNA INFORMACJA PRZESTRZENNA Informacja uzyskiwana w drodze interpretacji danych geograficznych czyli dająca odpowiedź na pytania: Gdzie znajduje analizowany obiekt lub zjawisko? Co znajduje się we wskazanym miejscu? Jakie cechy przestrzenne ma wskazany obiekt lub zjawisko? Rys. Ilustracja informacji przestrzennej [Izdebski, 2007] 4

INFORMACJA PRZESTRZENNA Informacja przestrzenna jest informacją o położeniu (współrzędne w przyjętym układzie odniesienia), własnościach geometrycznych, relacjach przestrzennych obiektów które są przedmiotem zainteresowania systemu i mogą być identyfikowane w odniesieniu do Ziemi Pojęcie obiektu obejmuje trwałe obiekty naturalne i sztuczne a także zjawiska przyrodnicze, społeczne i ekonomiczne Przestrzeń, w której obiekty są identyfikowane może być dwuwymiarowa lub trójwymiarowa w zależności od potrzeb systemu Cechy informacji przestrzennej możliwość prezentacji kartograficznej, możliwość dokonywania analiz pozwalających uzyskiwać odpowiedzi dotyczące świata rzeczywistego modelowanego przez system, np. wyszukiwanie obiektów spełniających określone warunki, wykonywanie pomiarów, badanie sąsiedztwa obiektów 5 DANE Dane opisujące cechy poszczególnych obiektów to atrybuty Ze względu na rodzaj przechowywanej w atrybutach informacji dzielimy je na: atrybuty przestrzenne, określające położenie obiektów, wielkość i geometryczny kształt obiektów, przestrzenne(topologiczne) relacje obiektów, atrybuty opisowe, określające nieprzestrzenne właściwości i relacje obiektów. 6

Aby chronić prywatność uŝytkownika, program PowerPoint uniemoŝliwił automatyczne pobranie tego zewnętrznego obrazu. Aby pobrać i wyświetlić ten obraz, kliknij przycisk Opcje na pasku komunikatów, a następnie kliknij opcję Włącz zawartość zewnętrzną. DANE DANE PRZESTRZENNE OPISOWE GEOMETRYCZNE lokalizacja, kształt TOPOLOGICZNE relacje przestrzenne między obiektami Rys. Klasyfikacja danych systemów informacji geograficznej [Izdebski, 2007] 7 REPREZENTACJA RZECZYWISTOŚCI DANE INFORMACJA WIEDZA WŁASNOŚCI INFORMACJI PRZESTRZENNEJ: WIELOWYMIAROWOŚĆ konieczność znajomości położenia(x, y),(b, L),(h), WIELKOŚĆ SKALOWALNOŚĆ ZŁOŻONOŚĆ KONIECZNOŚĆ PRZETWARZANIA MOŻLIWOŚĆ PREZENTACJI KOMPUTEROWEJ geobaza może być bardzo rozbudowana i duża(setki GB) możliwość prezentacji w różnej rozdzielczości, dane aby mogły być przedstawione w zrozumiały sposób (informacja) np. w postaci mapy wymagają przetwarzania prezentacja w różny sposób ułatwia analizy i pozyskanie wiedzy 8

Aby chronić prywatność uŝytkownika, program PowerPoint uniemoŝliwił automatyczne pobranie tego zewnętrznego obrazu. Aby pobrać i wyświetlić ten obraz, kliknij przycisk Opcje na pasku komunikatów, a następnie kliknij opcję Włącz zawartość zewnętrzną. Aby chronić prywatność uŝytkownika, program PowerPoint uniemoŝliwił automatyczne pobranie tego zewnętrznego obrazu. Aby pobrać i wyświetlić ten obraz, kliknij przycisk Opcje na pasku komunikatów, a następnie kliknij opcję Włącz zawartość zewnętrzną. REPREZENTACJA RZECZYWISTOŚCI CYFROWA REPREZENTACJA RZECZYWISTOŚCI (ŚRODOWISKA) Komputerowa reprezentacja oparta na układzie binarnym(0,1) informacja to kombinacja zer i jedynek 51 01 N, 17 06 W 13 marca 2007 roku Własności informacji przestrzennej Dane przestrzenne dotyczą: miejsca, czasu i atrybutów 17 C Atrybuty dzielimy na: nominalne, porządkowe, interwałowe, ilorazowe i cykliczne Rzeczywistość jest nieskończenie złożona a jej reprezentacja z konieczności uwzględnia ograniczoną liczbę szczegółów Rzeczywistość może być reprezentowana przez obiekty dyskretne i pola 9 REPREZENTACJA RZECZYWISTOŚCI Atrybuty nieprzestrzenne RODZAJE ATRYBUTÓW NOMINALNE CECHY ATRYBUTÓW Służą do identyfikacji i odróżniania obiektów Liczba, litera, kolor,... Przykłady: nazwa miejscowości, nr dowodu osobistego PORZĄDKOWE INTERWAŁOWE ILORAZOWE Służą właściwemu uszeregowaniu obiektów Przykłady: klasy bonitacyjne gruntów Służą do pokazania różnicy między ich wartościami Przykłady: temperatura powietrza (skala co 5 stopni C), ciśnienie,... Służą do pokazania stosunku Przykład masa A przykłady takie jak (a) kierunek odpływu wód powierzchniowych?, (b) miesiąc? To atrybuty o charakterze cyklicznym lub zawierające informacje o kierunku [na podst.longley i inni, 2006] 10

SYSTEM INFORMACJI PRZESTRZENNEJ Systemy Informacji Przestrzennej (SIP) Systemy Informacji Geograficznej (GIS) Systemy Informacji o Terenie (SIT) operują informacją wtórną (przetworzoną), pod względem dokładności i szczegółowości odpowiadają mapom średnio i małoskalowym, (skala 1:10 000 i mniejsze). operują informacją pierwotną (uzyskaną na podstawie bezpośrednich pomiarów terenowych lub na podstawie wielkoskalowych zdjęć lotniczych), pod względem dokładności odpowiadającą mapom wielkoskalowym (skale większe od 1:5000), Rys. Podział systemów informacji przestrzennych i ich miejsce w systemach informacyjnych [Izdebski, 2007] także system geoinformacyjny oraz nauki geoinformacyjne(giscience) 11 SYSTEM INFORMACJI PRZESTRZENNEJ GIScience Nauka (wiedza) o informacji geograficznej (systemach geoinformacyjnych) Dziedzina badań zajmujących się teorią i pojęciami będącymi podstawą GIS, Badanie zagadnień związanych z pozyskiwaniem, zapisywaniem, przechowywaniem, analizami, odzyskiwaniem, syntezą i rozpowszechnianiem informacji geograficznej Rozwinęła się w wyniku narastania problemów związanych z rozwojem i ewolucją technologii bazujących na komputerach, Jest podstawą rozwoju technologii geoinformacyjnych 12

SYSTEM INFORMACJI GEOGRAFICZNEJ Definicja GIS Istnieje wiele definicji, które ewoluują wraz z rozwojem systemów informacyjnych, GIS to system pozyskiwania, przetwarzania, weryfikowania, integrowania, manipulowania, analizowania i prezentacji danych, które są przestrzennie odniesione do Ziemi. Obejmuje on zazwyczaj bazę danych przestrzennych oraz odpowiednie oprogramowanie. [Gaździcki, 1990] GIS to system informacji przestrzennej dotyczący danych geograficznych zawierający procedury umożliwiające przeprowadzenie analiz przestrzennych, termin ten stosowany jest również jako nazwa dziedziny zajmującej się geoinformacją oraz metodami i technikami GIS. [Gaździcki, 2002] 13 SYSTEM INFORMACJI GEOGRAFICZNEJ Definicja Systemem informacji geograficznej nazywa się system pozyskiwania, gromadzenia, weryfikowania, analizowania, transferowania i udostępniania danych przestrzennych, w szerokim rozumieniu obejmuje metody, środki techniczne tj. sprzęt i oprogramowanie, bazy danych przestrzennych, organizację, zasoby oraz ludzi zainteresowanych jego funkcjonowaniem [Gaździcki, 2001] An integrated collection of computer software and data used to view and manage information about geographic places, analyze spatial relationships, and model spatial processes. A GIS provides a framework for gathering and organizing spatial data and related information so that it can be displayed and analyzed. [GIS Dictionary, 2008] 14

SYSTEM INFORMACJI GEOGRAFICZNEJ CECHY WSPÓLNE DEFINICJI GIS Większość definicji określa GIS jako system informatyczny, na który składają się różne metody postępowania z danymi przestrzennymi, do realizacji których niezbędny jest sprzęt i oprogramowanie oraz ludzie potrafiący go obsługiwać [Litwin, Myrda, 2005] PROGRAMY LUDZIE GIS DANE SPRZĘT PROCEDURY Rys. Elementy systemu informacji geograficznej [ESRI What is GIS?, 2002] 15 KOMPONENTY GIS LUDZIE Administratorzy systemów, Programiści, Kadra zarządzająca, Specjaliści GIS. Analitycy, PROGRAMY SPRZĘT LUDZIE GIS DANE PROCEDURY Użytkownicy końcowi(adresaci) DANE Zbiory danych przechowywanych, przetwarzanych, przygotowywanych w programach komputerowych GIS PROCEDURY...

S KOMPONENTY GIS SPRZĘT PROGRAMY SPRZĘT LUDZIE GIS DANE PROCEDURY Komputery, Komputery przenośne, Sieć komputerowa, Urządzenia do wprowadzania danych (np. skaner, digitizer) Urządzenia do przenoszenia danych na formaty tradycyjne(np. ploter drukarka) OPROGRAMOWANIE Podstawowe kategorie pakietów(litwin, Myrda, 2005), Professional oferują zaawansowane funkcje GIS, obsługiwane przez specjalistów GIS Desktop standardowe, licencje stanowiskowe Business wspomagają podejmowanie decyzji, nie wymagają zaawansowanej wiedzy GIS Podstawowe rodzaje licencji oprogramowania Stanowiskowe(Desktop) Sieciowe (Multiuser) dla instytucji, departamentów, przedsiębiorstw, itp. PODSUMOWANIE Informacja przestrzenna to informacja uzyskiwana w drodze interpretacji danych przestrzennych Dane dzielimy na przestrzenne i opisowe (dotyczą miejsca, czasu i atrybutów) Atrybuty: nominalne (identyfikacja obiektów, np. nazwa), porządkowe (kategoryzacja obiektów, np. użytkowanie terenu), interwałowe (różnica między wartościami, np. temperatura), ilorazowe (stosunek, np. gęstość), cykliczne SElementy GIS: ludzie (programiści, analitycy GIS, użytkownicy), dane, programy (Mobile, Desktop, Network), sprzęt, procedury

WPROWADZENIE Definicje: dane, informacja przestrzenna, SIP, GIS, GIScience, Komponenty GIS, Funkcje GIS, Koncepcje GIS, Przykłady zastosowań GIS, Funkcje oprogramowania GIS 19 FUNKCJE SYSTEMÓW GIS Podstawowe operacje wykonywane przez oprogramowanie GIS POZYSKIWANIE (DATA INPUT) PRZECHOWYWANIE(STORAGE) PRZEGLĄDANIE (VIEWING) ZAPYTANIA (DATA QUERY) ANALIZOWANIE (ANALYSIS) PREZENTACJA (VISUALISTION) PUBLIKOWANIE (OUTPUT) DANYCH PRZESTRZENNIE ODNIESIONYCH DO POWIERZCHNI ZIEMI

DO CZEGO SŁUŻY GIS? Znajduje odpowiedzi na (rozwiązanie problemu): 1. LOKALIZACJA (LOCATION) Co się znajduje pod...? np. Co mieści się pod adresem Pl. Teatralny 2, 50-051 Wrocław np. Co znajduje się w miejscu N 51º 06 20, E 17º 01 40 2. WARUNKI (CONDITIONS) Gdzie są warunki...? Wymaga danych przestrzennych np. Gdzie występują następujące warunki: Sobszar niezalesiony, o powierzchni 1ha, w odległości 100m od drogi, grunt nośny 3. TREND (TRENDS) Co zmieniło się od chwili...? Jak zmieniły się warunki np. o ile wzrosły ceny nieruchomości Wymaga posiadania danych 1 i 2 4. PRAWIDŁOWOŚCI (PATTERNS) W jaki sposób określone zjawiska są od siebie zależne? np. Czy trzęsienia ziemi występują częściej w rejonie zbiorników wodnych np. Czy osuwiska są związane z intensywnością opadów, rodzajem gleb,... 5. MODELOWANIE (MODELLING) Co się stanie jeśli...? np. Jak wzrośnie/zmieni się ruch samochodowy po wybudowaniu drogi? np. Co się stanie jeśli ścieki hodowlane przedostaną się do wód gruntowych? (Overview of GIS, http://www.gisdevelopment.net/tutorials) 21 DO CZEGO SŁUŻY GIS? Przykłady zapytań przestrzennych i nieprzestrzennych 1. Jakie atrakcje turystyczne znajdują się w odległości 1 km od trasy rowerowej? 2. Jaka jest najkrótsza trasa przejazdu z Wrocławia do Poznania? 3. Jaka jest średnia liczba studentów chodzących na wykłady z GIS na uczelniach? 4. Ile osób mieszka w promieniu 2.5km od centrum handlowego Borek? 22

DO CZEGO SŁUŻY GIS? Ilustracja jak rozwój sieci sklepów wpłynął na zasięg rynku i prawdopodobieństwo, że konsument żyjący w danym obszarze wybierze najbliższy mu sklep. Wniosek: Spadek prawdopodobieństwa wraz ze wzrostem ilości sklepów sieci. Mniejsze odległości między sklepami zmniejszają prawdopodobieństwo, że wybrany zostanie najbliższy z nich. Odpowiada na problem wydajności sklepów i tzw. kanibalizacji (jeden ze sklepów ma lepsze wyniki kosztem innego tej samej firmy) 23 CZYM JEST GIS? GIS najczęściej kojarzymy z mapami. Mapa (kartografia komputerowa) to tylko jeden ze sposobów pracy z danymi geograficznymi w GIS i tylko jeden z produktów generowanych w GIS System kartograficzny działa na zasadzie Wprowadzenie danych Projekt mapy Wizualizacja (wydruk) Jakie są różnice w dostarczaniu informacji użytkownikowi? GIS działa na zasadzie Wprowadzenie danych Baza danych Analizy przestrzenne Wyjście informacji 24

CZYM JEST GIS? GIS rozpatrujemy jako 1. Baza danych GIS to specyficzny rodzaj bazy danych tzw. bazy danych geograficznych(geobazy ang. geodatabase) czyli systemu informacyjnego dla danych przestrzennych (geograficznych), GIS opiera się na bazach danych o określonej strukturze, która opisuje świat językiem geograficznym 2. Mapa GIS to zestaw map, które pokazują obiekty oraz związki między nimi na powierzchni ziemi Mapy z informacją geograficzną są tworzone i wykorzystywane do wspomagania zapytań, analiz i edycji informacji (tzw. geowizualizacja - geovisualisation) 25 CZYM JEST GIS? 26

CZYM JEST GIS? GIS rozpatrujemy jako 3. Model GIS to zbiór narzędzi do otrzymywania nowych zestawów danych geograficznych pochodzących z istniejących zbiorów danych. Narzędzia geoprzetwarzania pobierają informacje z istniejących zestawów danych, stosują funkcje analityczne i zapisują rezultaty w nowych, pochodnych bazach danych Czyli Poprzez łączenie danych i stosowanie reguł analitycznych możesz stworzyć model, który da odpowiedź na zadane pytanie(rozwiąże problem) What is GIS? http://www.gis.com/whatisgis/index.html 27 GIS JAKO BAZA DANYCH W tym znaczeniu GIS to baza danych geograficznych inaczej geobaza(geodatabase) Każdy zestaw danych w bazie danych stanowi geograficzną reprezentację wybranego aspektu rzeczywistości Obiekty zebrane są w klasy obiektów, z których każda ma wspólną reprezentację geograficzną. Reprezentacja geograficzna może obejmować: Obiekty bazujące na grafice wektorowej inaczej zbiory punktów, linii i poligonów Dane rastrowe takie jak obrazy, numeryczne modele terenu Zestawy danych z pomiarów geodezyjnych Sieci Pozostałe informacje geograficzne, np. adresy, nazwy, itp. 28

GIS JAKO BAZA DANYCH Dane atrybutowe (dane opisowe) Atrybuty opisowe zebrane w tabelach charakteryzują obiekty geograficzne Są z nimi powiązane poprzez wspólne pole(kolumnę) z zestawem unikalnych identyfikatorów Informacja tabelaryczna i związki między danymi opisowymi i przestrzennymi mają istotną rolę modelach danych GIS [ArcGIS Desktop Help, 2009] 29 GIS JAKO BAZA DANYCH Dane przestrzenne W GIS dane organizowane są w zestawach warstw tematycznych i danych tabelarycznych Zbiory dane geograficznych mają odniesienie przestrzenne rzeczywistą lokalizację stąd różne zestawy danych nakładają się na siebie Jednorodne zestawy (klasa obiektów) obiektów geograficznych są zorganizowane w warstwy np. budynki, studnie, obrazy rastrowe, zdjęcia lotnicze i inne. Zbiory danych mogą reprezentować: Nieprzetworzone dane pomiarowe(obrazy satelitarne), Informację, która została zebrana i zinterpretowana, Dane pochodzące z operacji geoprzetwarzania (analizy, modelowanie) Stąd zbiory danych GIS powinny być: łatwe do wykorzystania i zrozumienia, kompatybilne z innymi zestawami danych geograficznych, Właściwie przygotowane i zestawione, odpowiednio udokumentowane (treść, używanie, wykorzystanie), Komunikacja Użytkowanie terenu Obwody spisowe Budynki Kody pocztowe Obraz rastrowy 30

GIS JAKO BAZA DANYCH Związki przestrzenne Topologia Reguły topologiczne służą do zarządzania wspólnymi granicami między obiektami oraz definiowaniu reguł integralności Obiekty przestrzenne współdzielą geometrię może być ona opisana związkami między węzłami(node), krawędziami(edge) i powierzchniami(face) Sieci Opisują połączenia obiektów, które mogą być trawersowane Wykorzystywane do modelowania tras i nawigacji w transporcie, rurociągach, hydrologii i innych aplikacjach bazujących na sieciach Rys. Obiekty (drogi) reprezentowane przez krawędzie (edges) łączą się w węzłąch (junction). Skręt (turn) modeluje ruch między krawędziami (drogami) 31 GIS JAKO BAZA DANYCH Warstwy tematyczne (prosty przykład) W GIS dane organizowane są w zestawach warstw tematycznych i danych tabelarycznych Zbiory dane geograficznych mają odniesienie przestrzenne rzeczywistą lokalizację stąd nakładają się na siebie 1. Szata roślinna (vegetation) 2. Rzeźba terenu (relief) 3. Gleby (soils) 4. Użytkowanie terenu (land use) 5. Temperatura (temperature) 32

GIS JAKO BAZA DANYCH Warstwy tematyczne (prosty przykład) W GIS dane organizowane są w zestawach warstw tematycznych i danych tabelarycznych Zbiory dane geograficznych mają odniesienie przestrzenne rzeczywistą lokalizację stąd nakładają się na siebie 1. Szata roślinna (vegetation) 2. Rzeźba terenu (relief) 3. Gleby (soils) 4. Użytkowanie terenu (land use) 5. Temperatura (temperature) 33 GIS JAKO BAZA DANYCH Warstwy tematyczne (prosty przykład) W GIS dane organizowane są w zestawach warstw tematycznych i danych tabelarycznych Zbiory dane geograficznych mają odniesienie przestrzenne rzeczywistą lokalizację stąd nakładają się na siebie 1. Szata roślinna (vegetation) 2. Rzeźba terenu (relief) 3. Gleby (soils) 4. Użytkowanie terenu (land use) 5. Temperatura (temperature) 34

GIS JAKO BAZA DANYCH Warstwy tematyczne (prosty przykład) W GIS dane organizowane są w zestawach warstw tematycznych i danych tabelarycznych Zbiory dane geograficznych mają odniesienie przestrzenne rzeczywistą lokalizację stąd nakładają się na siebie 1. Szata roślinna (vegetation) 2. Rzeźba terenu (relief) 3. Gleby (soils) 4. Użytkowanie terenu (land use) 5. Temperatura (temperature) 35 GIS JAKO BAZA DANYCH Warstwy tematyczne (prosty przykład) W GIS dane organizowane są w zestawach warstw tematycznych i danych tabelarycznych Zbiory dane geograficznych mają odniesienie przestrzenne rzeczywistą lokalizację stąd nakładają się na siebie 1. Szata roślinna (vegetation) 2. Rzeźba terenu (relief) 3. Gleby (soils) 4. Użytkowanie terenu (land use) 5. Temperatura (temperature) 36

GIS JAKO MAPA MapatotylkojedenzesposobówpracyzdanymigeograficznymiwGISitylkojedenzproduktówgenerowanychwGIS Geo-wizualizacja(Geovisualisation) czyli praca z mapami i innymi prezentacjami informacji geograficznej Mogą to być np.: mapy interaktywne, widoki 3D, wykresy i tabele (raporty), schematy związków sieciowych, wizualizacje zmian w funkcji czasu Mapy interaktywne Podstawowy interfejs użytkownika dla większości aplikacji GIS Występują na kilku poziomach: mapy w urządzeniach przenośnych, mapy internetowe, mapy w aplikacjach typu desktop Cechy mapy interaktywnej: Powiększanie/pomniejszanie/przesuwanie, Włączanie/wyłączanie warstw mapy w zależności od skali, Skalowalność(zmiana rozmiaru symboliki), Zmiana symboli na podstawie wybranych atrybutów (np. wielkość symbolu reprezentującego ujęcie wody w zależności od wielkości produkcji), Zapytania poprzez wskazywanie obiektów, Wykonywanie analiz i wyszukiwań przestrzennych (np. sklepy w zadanej odległości od szkół), Możliwość edycji danych. 37 GIS JAKO MAPA Interaktywna mapa opracowania ekofizjograficznego dla województwa dolnośląskiego [WBU, 2006] 38

GIS JAKO MAPA Interaktywna mapa opracowania ekofizjograficznego dla województwa dolnośląskiego [WBU, 2006] 39 GIS JAKO MAPA Interaktywna mapa opracowania ekofizjograficznego dla województwa dolnośląskiego [WBU, 2006] 40

GIS JAKO MAPA Interaktywna mapa opracowania ekofizjograficznego dla województwa dolnośląskiego [WBU, 2006] 41 GIS JAKO MAPA Przedstawienie zjawiska w funkcji czasu przykład śledzenie huraganów Nakładki tematyczne, wykorzystywane także w dedykowanych aplikacjach i udostępniane w Internecie Schematy przykład sieć gazociągów, wodociągowa, itp., zarządzanie sieciami Widoki 3D przykład wizualizacja tras wspinaczki na Mt. Everest Na podstawie The Geovisualization View pod http://www.esri.com/software/arcgis/concepts/geovisualization.html 42

GIS JAKO MODEL DANE + NARZĘDZIA = NOWE DANE Geoprzetwarzanie - przetwarzanie danych geograficznych (geoprocessing) dotyczy narzędzi i procesów używanych do generowania danych pochodnych na podstawie danych źródłowych. GIS można więc rozpatrywać jako zbiory danych geograficznych i narzędzi do ich przetwarzania. Narzędzia GIS wykorzystywane są do budowania złożonych operacji. Funkcje (np. łączenie warstw, buforowanie) stosują wybraną operację na istniejących danych do stworzenia nowych danych S(pochodnych) Ciąg takich operacji tworzy model procesu, który jest używany do zadań geoprzetwarzania w GIS(rys poniżej). Tworzenie i stosowanie takich procedur to geoprzetwarzanie(przetwarzanie danych geograficznych) Na podstawie The Geoprocessing View pod http://www.esri.com/software/arcgis/concepts/geovisualization.html 43 MODELOWANIE PROCESÓW Przykład - wykrywanie obszarów potencjalnych osuwisk ziemi Wykorzystano dane: topograficzne, litologiczne, użytkowanie terenu, sieć hydrograficzną oraz sieć drogową, Zastosowano Weighted Linear Interpolation Method Określono czynniki zagrożenia (m.in. przyjęto nachylenie zboczy jako czynnik największego ryzyka) Poszczególnym czynnikom przypisano wagi Po przemożeniu czynników przez wagi otrzymano rezultaty dla pikseli, które uszeregowano w 5 klas zagrożenia 44

MODELOWANIE PROCESÓW Case Study -Wykrywanie obszarów potencjalnych osuwisk ziemi w prowincji Trabzon w Turcji (Selcuk Reis, Tahsin Yomralioglu, 2005) DO CZEGO SŁUŻY GIS? Studium przypadków Prawdopodobieństwo skażenia mleka związkami promieniotwóczymi przekraczające 75% normy w południowej części Białorusi. Wykorzystano metodę Krigingu. Na podst. Krivoruchko K., Using GIS and Spatial Statistics to Analyze the Chernobyl Consequences, http://www.esri.com/library/whitepapers/pdfs/chernobyl-consequences.pdf Przestrzenne prognozowanie konfliktu (fauna/człowiek) ma zostać wykorzystane w podejmowaniu decyzji o charakterze prewencyjnym na szczeblu krajowym i międzynarodowym do jego minimalizacji. Na podst. Shipton M., Human Elephant Interaction Model http://www.esri.com/news/arcnews/spring05articles/helping-elephants.html

PODSUMOWANIE Podstawowe funkcje: pozyskiwanie, przeglądanie, zapytania, analizowanie, prezentacja, publikowanie Rozwiązywanie problemów dotyczących: lokalizacji, warunków, trendów, prawidłowości, modelowanie GIS to baza danych (geobaza), mapa (tradycyjna, mobilna, interaktywna), model (model procesu)? Narzędzia geoprzetwarzania (przetwarzania danych przestrzennych) otrzymywanie nowych zestawów danych przestrzennych pochodzących z istniejących zbiorów danych. WPROWADZENIE Definicje: dane, informacja przestrzenna, SIP, GIS, GIScience, Komponenty GIS, Funkcje GIS, Koncepcje GIS, Przykłady zastosowań GIS, Funkcje oprogramowania GIS 48

FUNKCJE SYSTEMÓW INFORMACJI GEOGRAFICZNEJ Funkcje systemu informacji geograficznej wykonywane przez oprogramowanie W każdym występuje wspólna, stała, grupa funkcji. Są to: WPROWADZANIE DANYCH ZARZĄDZANIE DANYMI PRZETWARZANIE DANYCH UDOSTĘPNIANIE DANYCH 49 FUNKCJE SYSTEMÓW INFORMACJI GEOGRAFICZNEJ Wprowadzanie danych obejmuje Pozyskiwanie danych przestrzennych Wprowadzanie danych opisowych Wykrywanie błędów danych przestrzennych Wykrywanie błędów danych opisowych 50

FUNKCJE SYSTEMÓW INFORMACJI GEOGRAFICZNEJ Wprowadzanie danych obejmuje Pozyskiwanie danych przestrzennych Wprowadzanie danych opisowych Wykrywanie błędów danych przestrzennych Wykrywanie błędów danych opisowych Pierwotne Wtórne pozyskiwane w wyniku bezpośrednich pomiarów i przeznaczone specjalnie do wykorzystania w systemach geoinformacyjnych 51 FUNKCJE SYSTEMÓW INFORMACJI GEOGRAFICZNEJ Wprowadzanie danych obejmuje Pozyskiwanie danych przestrzennych Wprowadzanie danych opisowych Wykrywanie błędów danych przestrzennych Wykrywanie błędów danych opisowych Pierwotne Wtórne pochodzą z wcześniejszych prac lub z innych systemów, występują w postaci cyfrowej lub analogowej, pierwotnie pozyskane do innych celów stąd muszą być przetworzone do formatu cyfrowego do użycia w systemie geoinformacyjnym, 52

FUNKCJE SYSTEMÓW INFORMACJI GEOGRAFICZNEJ Wprowadzanie danych obejmuje: Pozyskiwanie danych przestrzennych Wprowadzanie danych opisowych Wykrywanie błędów danych przestrzennych Wykrywanie błędów danych opisowych Tab. Podział danych przestrzennych wg metody gromadzenia (na podst. Longley i inni, 2006) DANE RASTROWE DANE WEKTOROWE Dane pierwotne Cyfrowe obrazy satelitarne Pomiary geodezyjne Cyfrowe zdjęcia lotnicze Pomiary GPS Dane wtórne Zeskanowane mapy Mapy topograficzne Zeskanowane zdjęcia Bazy danych topograficznych Cyfrowe modele terenu 53 FUNKCJE SYSTEMÓW INFORMACJI GEOGRAFICZNEJ Wprowadzanie danych obejmuje Pozyskiwanie danych przestrzennych Wprowadzanie danych opisowych Wykrywanie błędów danych przestrzennych Wykrywanie błędów danych opisowych PLANOWANIE PRZYGOTOWANIE EDYCJA TRANSFER Rys. Podstawowe etapy gromadzenia (pozyskiwania) danych pierwotnych OCENA 54

FUNKCJE SYSTEMÓW INFORMACJI GEOGRAFICZNEJ Wprowadzanie danych obejmuje Pozyskiwanie danych przestrzennych Wprowadzanie danych opisowych Wykrywanie błędów danych przestrzennych Wykrywanie błędów danych opisowych kontrolowanie danych przestrzennych pod względem formalnym czyli pod względem formatu i dopuszczalnych wartości, automatyczne wykrywanie błędów topologicznych, ich sygnalizowanie i możliwość interaktywnego usuwania, interaktywna edycja obiektów(usuwanie, modyfikacja), 55 FUNKCJE SYSTEMÓW INFORMACJI GEOGRAFICZNEJ Wprowadzanie danych obejmuje Pozyskiwanie danych przestrzennych Wprowadzanie danych opisowych Wykrywanie błędów danych przestrzennych Wykrywanie błędów danych opisowych kontrolowanie danych opisowych pod względem formalnym, wykrywanie brakujących opisów, wyszukiwanie i modyfikacja grupy danych, interaktywna edycja danych opisowych. 56

FUNKCJE SYSTEMÓW INFORMACJI GEOGRAFICZNEJ Zarządzanie danymi to zespół czynności, których głównym celem jest utrzymanie w należytym stanie zasobów informacyjnych systemu. Zarządzanie danymi obejmuje: Określanie praw dostępu poszczególnych użytkowników, Wyszukiwanie danych z zastosowaniem różnych kryteriów, Kontrola poprawności danych, Archiwizacja danych 57 FUNKCJE SYSTEMÓW INFORMACJI GEOGRAFICZNEJ Przetwarzanie danych może dotyczyć: Konwersji bądź zmiany struktury danych, Transformacji, Analiz przestrzennych, Analiz statystycznych Przy czym niektóre funkcje przetwarzania mogą: Przy czym niektóre funkcje przetwarzania mogą: Wykonywać operacje na obiektach bez ich zmian, Generować nowe obiekty na podstawie istniejących, Modyfikować jedynie obiekty istniejące. 58

FUNKCJE SYSTEMÓW INFORMACJI GEOGRAFICZNEJ Przetwarzanie danych może dotyczyć: Konwersji bądź zmiany struktury danych, Transformacji, Analiz przestrzennych, Analiz statystycznych Warstwa źródłowa Warstwa docelowa Przykłady funkcji konwersji to: Automatyczne lub interaktywne łączenie dwóch fragmentów bazy z uzgodnieniem styków, Generalizacja, Generowanie warstwic na podstawie regularnej lub nieregularnej siatki punktów terenowych, Wygładzanie linii przez aproksymację jej przebiegu linia krzywą, 59 FUNKCJE SYSTEMÓW INFORMACJI GEOGRAFICZNEJ Przetwarzanie danych może dotyczyć: Konwersji bądź zmiany struktury danych, Transformacji, Analiz przestrzennych, Analiz statystycznych Przykłady to: Transformacja danych wektorowych lub rastrowych do układu określonego współrzędnymi punktów wspólnych(łączników), Obliczanie współrzędnych w różnych odwzorowaniach kartograficznych 60

FUNKCJE SYSTEMÓW INFORMACJI GEOGRAFICZNEJ Przetwarzanie danych może dotyczyć: Konwersji bądź zmiany struktury danych, Transformacji, Analiz przestrzennych, Analiz statystycznych Przykłady analiz przestrzennych obejmują: Nakładanie warstw, Agregowanie, Tworzenie obszarów buforowych, Wyznaczanie pola części wspólnej obszarów, Analizy sieciowe, Obliczanie i bilansowanie objętości mas ziemnych, Wykonywanie przekrojów powierzchni, Analizy widoczności. 61 FUNKCJE SYSTEMÓW INFORMACJI GEOGRAFICZNEJ Przetwarzanie danych może dotyczyć: Konwersji bądź zmiany struktury danych, Transformacji, Analiz przestrzennych, Analiz statystycznych Przykłady analiz statystycznych to: Ocena dokładności danych, Analiza regresji i wariancji. 62

FUNKCJE SYSTEMÓW INFORMACJI GEOGRAFICZNEJ Udostępnianie danych następuje w formie tradycyjnej(papierowej) lub numerycznej: Określenie znaków umownych(symbolika) Wykonywanie rysunków na monitorach, ploterach, drukarkach,... Generowanie zestawień, Przekazywanie danych w ustalonych formatach zapisu Sporządzanie mapy obejmuje: Wybór sposobu symbolizacji w zależności od obiektu z możliwością interaktywnej modyfikacji, interaktywne umieszczanie, tytułów, legend, i opisów map,... 63 FUNKCJE SYSTEMÓW INFORMACJI GEOGRAFICZNEJ NMT o rozdzielczości 10m (obrazowanie SPOT) Interpretacja i kartowanie granic litologicznych i struktualnych na podstawie obrazów satelitarnych SPOT (10m) i Landsat 7 (15m) Dane o kierunku i upadzie uskoków z rekonesansów terenowych 64

PODSUMOWANIE Funkcje systemów informacji geograficznej: wprowadzanie, zarządzanie, przetwarzanie, udostępnianie danych Wprowadzanie obejmuje: pozyskiwanie danych przestrzennych (pierwotnych i wtórnych) i wprowadzanie danych opisowych oraz wykrywanie błędów przestrzennych i opisowych Przetwarzanie może dotyczyć: konwersji lub zmiany struktury danych, transformacji danych rastrowych lub wektorowych (do układów współrzędnych), analiz przestrzennych i statystycznych, Zarządzanie dotyczy konserwacji zasobów informatycznych i może obejmować: określanie praw dostępu użytkowników, kontroli poprawności danych, wyszukiwanie danych wg kryteriów (położenia, atrybutu), archiwizacji danych Udostępnianie następuje w formie cyfrowej lub tradycyjnej i dotyczy: określenie znaków umownych, wykonanie rysunków, generowanie zestawień, przekazywanie danych ustalonych formatach zapisu Przykłady analiz przestrzennych obejmują: nakładanie warstw, agregowanie, tworzenie obszarów buforowych, wyznaczanie pola części wspólnej obszarów, analizy sieciowe, obliczanie i bilansowanie, objętości mas ziemnych, wykonywanie przekrojów powierzchni, analizy widoczności. PYTANIA SPRAWDZAJĄCE Pojęcia dane przestrzenne a informacja przestrzenna? Rodzaje atrybutów opisowych (nominalne, porządkowe, interwałowe, ilorazowe, cykliczne)? Pojęcie nauka o informacji geograficznej (GISc)? Komponenty GIS (dane, sprzęt, oprogramowanie, procedury, ludzie)? Analizy GIS: (lokalizacja, warunki, trendy, prawidłowości, modele)? Geoprzetwarzanie w GIS? Przykład analizy GIS w ocenie potencjalnych osuwisk? Funkcje oprogramowania GIS: (wprowadzanie, zarządzanie, przetwarzanie, udostępnianie danych)?

SYLLABUS Przeczytaj w Paul Longley, Michael Goodchild, David Maguire, David Rhind, GIS Teoria i praktyka. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2006 rozdziały: Historia i rozwój systemów geoinformacyjnych, str. 3-34 Zastosowania systemów geoinformacyjnych, str. 36-62