INFRASTRUKTURA DANYCH PRZESTRZENNYCH
SPATIAL DATA INFRASTRUKTURES –SDI
SDI = GIS + społeczeństwo informacyjne + technologie teleinformatyczne +
+ standardy
NAJWAŻNIEJSZE DANE GEOPRZESTRZENNE -DANE PODSTAWOWE (BASE, FRAMEWORK ,FUNDAMENTAL) POWINNY SPEŁNIAĆ KRYTERIA:
- STOSOWANE SĄ PRZEZ WSZYSTKICH UŻYTKOWNIKÓW, STANOWIĄC ZASÓB GŁÓWNYCH, WSPÓLNYCH DANYCH (CORE DATA)
- UMOŻLIWIAJĄ IDENTYFIKOWANIE INNYCH DANYCH LUB OBIEKTÓW, STANOWIĄC DLA NICH DANE ODNIESIENIA -DANE REFERENCYJNE (REFERENCE DATA)
WARSTWY TEMATYCZNE DANYCH PODSTAWOWYCH PRZYJMOWANE (NA OGÓŁ) W INFRASTRUKTURACH DANYCH PRZESTRZENNYCH:
- KATASTER, - OSNOWA GEODEZYJNA,- NAZWY GEOGRAFICZNE,
- ORTO OBRAZY,- RZEŹBA TERENU,- TRANSPORT, - - HYDROGRAFIA,- PODZIAŁ TERYTORIALNY.
KONCEPCJA KATALOGU ROZPROSZONEGO
TWÓRCA ZESPOŁU METADANYCH -ODPOWIADA ZA PRAWIDŁOWE I ZGODNE Z PRZYJĘTYM STANDARDEM PRZEDSTAWIENIE ISTOTNYCH CECH CHARAKTERYZUJĄCYCH OPISYWANY ZBIÓR DANYCH GEOPRZESTRZENNYCH.
ZARZĄDCA PORTALU - ODPOWIADA ZA ROZWÓJ I UTRZYMANIE ZDOLNOŚCI WYSZUKIWANIA W ROZPROSZONYCH ZASOBACH ŚRODOWISKA UŻYTKOWNIKÓW ORAZ ZARZĄDZA REJESTREM SERWERÓW STANOWIĄCYCH ELEMENTY RÓŻNEGO RODZAJU INFRASTRUKTUR DANYCH PRZESTRZENNYCH.
ADMINISTRATOR KATALOGU - AKCEPTUJE WPROWADZANIE I USUWANIE ZESPOŁÓW METADANYCH ORAZ UDOSTĘPNIA ZGROMADZONE ZASOBY UŻYTKOWNIKOM, PRZYDZIELAJĄC IM ODPOWIEDNIE UPRAWNIENIA.
UŻYTKOWNIK KATALOGU - OKREŚLA KRYTERIA UMOŻLIWIAJĄCE ZLOKALIZOWANIE I ZASTOSOWANIE POTRZEBNEJ INFORMACJI.
METADANE
METADANE SĄ DANYMI O DANYCH, ZAWIERAJĄCYMI INFORMACJE O ZBIORACH DANYCH.
KAŻDY ZBIÓR DANYCH MUSI BYĆ SCHARAKTERYZOWANY PRZEZ DANE ZAWIERAJĄCE ODPOWIEDZI NA PYTANIA TYPU: CO? KTO? GDZIE? KIEDY? JAK?
RODZAJE METADANYCH:
METADANE WYSZUKANIA (discovery metadata) - SŁUŻĄCE DO WYBRANIA ZBIORÓW, KTÓRE MOGĄ BYĆ PRZEDMIOTEM ZAINTERESOWANIA UŻYTKOWNIKA O OKREŚLONYCH WYMAGANIACH, ZAWIERAJĄCE:
- NAZWĘ I OPIS ZBIORU DANYCH,
- PODSTAWOWE PRZEZNACZENIE I ZAKRES STOSOWANIA DANYCH,
- DATĘ POZYSKANIA DANYCH I ICH AKTUALIZACJI,
- PRODUCENTA, DOSTAWCĘ I GŁÓWNYCH UŻYTKOWNIKÓW DANYCH,
- OBSZAR, DO KTÓREGO DANE SIĘ ODNOSZĄ, OKREŚLONY PRZEZ WSPÓŁRZĘDNE, NAZWY GEOGRAFICZNE LUB JEDNOSTKI PODZIAŁU ADMINISTRACYJNEGO,
- STRUKTURĘ ZBIORU I SPOSÓB DOSTĘPU DO DANYCH.
METADANE ROZPOZNANIA(exploration metadata) - ZAWIERAJĄCE BARDZIEJ SZCZEGÓŁOWE INFORMACJE O ZBIORZE, KTÓRE UMOŻLIWIAJĄ:
- OCENĘ WŁAŚCIWOŚCI DANYCH ZBIORU
- OKREŚLENIE PRZYDATNOŚCI DANYCH ZBIORU POD WZGLĘDEM WYMAGAŃ UŻYTKOWNIKA
- NAWIĄZANIE KONTAKTU Z DYSPONENTEM DANYCH CELEM UZYSKANIA DALSZYCH INFORMACJI, W SZCZEGÓLNOŚCI INFORMACJI NA TEMAT WARUNKÓW KORZYSTANIA Z DANYCH,
METADANE STOSOWANIA (exploitation metadata) - OKREŚLAJĄ WŁAŚCIWOŚCI ZBIORU POTRZEBNE DO:
- ODCZYTANIE DANYCH ORAZ ICH TRANSFER
- INTERPRETACJE DANYCH I PRAKTYCZNE KORZYSTANIE Z NICH W APLIKACJI UŻYTKOWNIKA.
Przykłady : GIS MAZOWSZA www.gismazowsza.pl/, Państwowy rejestr nazw geograficznych
WFS
WFS (WEB FEATURE SERVER) UDOSTĘPNIA DANE W POSTACI WEKTOROWEJ, WYKORZYSTUJĄC DO TEGO FORMAT GML. KLIENT POPRZEZ SERWIS WFS MA MOŻLIWOŚĆ ZAMÓWIENIA TYLKO TEJ PARTII INFORMACJI, KTÓRA GO INTERESUJE.
DZIĘKI WYKORZYSTANIU JĘZYKA GML KLIENT MOŻE LOKALNIE MANIPULOWAĆ OTRZYMANYMI DANYMI. ISTOTNĄ CECHĄ TEGO SERWISU JEST RÓWNIEŻ UMOŻLIWIENIE EDYCJI DANYCH ZGROMADZONYCH NA SERWERZE (JAKO OPCJA). POPRZEZ WYSŁANIE ODPOWIEDNICH KOMEND KLIENT MOŻE USUWAĆ,
DODAWAĆ LUB AKTUALIZOWAĆ DANE PO STRONIE SERWERA.
SERWIS WFS MOŻE RÓWNIEŻ STAĆ SIĘ KLIENTEM INNEGO SERWISU WFS. JEŚLI JEDEN Z SERWERÓW NIE DYSPONUJE ZAMÓWIONYMI PRZEZ KLIENTA DANYMI, WFS MOŻE KASKADOWO SKORZYSTAĆ Z INFORMACJI INNYCH SERWERÓW WFS I W REZULTACIE DOSTARCZYĆ POŁĄCZONE DANE.
SERWER WFSPOWINIEN OBSŁUGIWAĆ NASTĘPUJĄCE ŻĄDANIA:
•GETCAPABILITIES –PRZESYŁAĆ OPIS MOŻLIWOŚCI SERWERA; W SZCZEGÓLNOŚCI MUSI WSKAZAĆ, JAKIE RODZAJE OBIEKTÓW PRZESYŁA ORAZ JAKIE OPERACJE NA POSZCZEGÓLNYCH OBIEKTACH SĄ MOŻLIWE DO WYKONANIA.
•DESCRIBEFEATURETYPE –PRZESYŁAĆ OPIS STRUKTURY OBIEKTÓW, KTÓRE OBSŁUGUJE.
•GETFEATURE –PRZESYŁAĆ KONKRETNE OBIEKTY ZGODNE Z WARUNKAMI POSTAWIONYMI PRZEZ KLIENTA I TO ZARÓWNO ATRYBUTOWYMI, OPISOWYMI, JAK I PRZESTRZENNYMI.
•GETGMLOBJECT –OBSŁUŻYĆ ŻĄDANIE OTRZYMANIA OBIEKTU POPRZEZ ODWOŁANIE DO XLINKS, A TAKŻE POPRZEZ WSKAZANIE IDENTYFIKATORA W PLIKU XML.
•TRANSACTION –POZWALAĆ NA TWORZENIE, MODYFIKACJĘ ORAZ USUWANIE OBIEKTÓW.
•LOCKFEATURE –POZWALAĆ NA ZABLOKOWANIE JEDNEGO LUB WIĘCEJ OBIEKTÓW NA CZAS TRWANIA TRANSAKCJI.
WMS
WMS (WEB MAP SERVER) - SPECYFIKACJA IMPLEMENTACYJNA OGC (PRZYJĘTA JAKO NORMA ISO 19128) OKREŚLAJĄCA INTERFEJSSERWERA DANYCH PRZESTRZENNYCH OPARTY NA PROTOKOLE HTTP. SERWER W ODPOWIEDZI NA ŻĄDANIA FORMUŁOWANE PRZEZ KLIENTA UDOSTĘPNIA DANE PRZESTRZENNE W POSTACI OBRAZU GRAFICZNEGO ZGODNIE Z ZASADAMI OKREŚLONYMI W SPECYFIKACJI (WYNIKIEM MOŻE BYĆ NP. MAPA RASTROWA FORMACIE GIF CZY JPG W OKREŚLONYM UKŁADZIE WSPÓŁRZĘDNYCH I O ZADANYM ROZMIARZE). USŁUGA WMS POZWALA NA ZŁOŻENIE MAP POPRZEZ KOLEJNE WYWOŁANIA ODNOSZĄCE SIĘ DO RÓŻNYCH WARSTW TEMATYCZNYCH UDOSTĘPNIANYCH PRZEZ DANY SERWER. UŻYTKOWNIK MOŻE TEŻ SKOMPONOWAĆ WŁASNĄ MAPĘ, WYKORZYSTUJĄC NIEZALEŻNE ŹRÓDŁA DANYCH POCHODZĄCE OD RÓŻNYCH DOSTAWCÓW.
SERWER WMS POWINIEN OBSŁUGIWAĆ NASTĘPUJĄCE ŻĄDANIA:
•GETCAPABILITIES –PRZESYŁAĆ OPIS INFORMACJI ZAWARTYCH NA SERWERZE ORAZ DOPUSZCZALNYCH PARAMETRÓW ZAPYTAŃ.
•GETMAP –PRZESYŁAĆ MAPĘ SPEŁNIAJĄCĄ KRYTERIA ŻĄDANIA.
•GETFEATUREINFO –PRZESYŁAĆ DODATKOWE INFORMACJE NA TEMAT OBIEKTÓW NA MAPIE PRZESŁANEJ NA ŻĄDANIE GETMAP.
WCS (WEB COVERAGE SERVER) STANOWI ROZSZERZENIE SPECYFIKACJI WMS. ODNOSI SIĘ ON BARDZIEJ
DO POKRYCIA TERENU POSIADAJĄCEGO OKREŚLONĄ WARTOŚĆ DLA KAŻDEGO PIKSELA NIŻ DO
GENEROWANIA MAP, JAK TO MA MIEJSCE W PRZYPADKU WMS.
NMT
NUMERYCZNY MODEL TERENU - jest numeryczną, dyskretną (punktową) reprezentacją wysokości topograficznej powierzchni terenu, wraz z algorytmem interpolacyjnym umożliwiającym odtworzenie jej kształtu w określonym obszarze (Z. Kurczyński, R. Preuss, 2000).
Numeryczny Model Terenu definiuje się jako „numeryczną reprezentację powierzchni terenowej, utworzonej poprzez zbiór odpowiednio wybranych punktów leżących na tej powierzchni oraz algorytmów interpolacyjnych umożliwiających jej odtworzenie w określonym obszarze”
PROBLEMY ZWIĄZANE Z NUMERYCZNYM MODELEM TERENU :
• ODPOWIEDNI DOBÓR CHARAKTERYSTYCZNYCH PUNKTÓW POWIERZCHNI (ANG. SAMPLING PROBLEM) W CELU UZYSKANIA JAK NAJLEPSZEGO EFEKTU PRZY MINIMALIZACJI ILOŚCI DANYCH,
• PROBLEM ODTWORZENIA (PRZEDSTAWIENIA) POWIERZCHNI NA PODSTAWIE ISTNIEJĄCYCH DANYCH (ANG. REPRESENTATION PROBLEM).
Przy opracowaniu NMT należy uwzględnić:
• przebieg i strukturę linii szkieletowych
• linie nieciągłości (skarpy, urwiska)
• granice wyłączeń obszarów poziomych (zbiorniki wodne)
• granice wyłączeń obszarów o jednolitym spadku
• lokalne ekstrema
ŹRÓDŁA DANYCH DO TWORZENIA NUMERYCZNYCH MODELI TERENU:
•POMIARY BEZPOŚREDNIE,
•POMIARY FOTOGRAMETRYCZNE,
•DIGITALIZACJA ISTNIEJĄCYCH MAP,
•METODY TELEDETEKCYJNE (SKANING LASEROWY, INSAR, SRTM, ITD.)
METODY PREZENTACJI WYSOKOŚCI TERENU
•REPREZENTACJA ELEMENTAMI PUNKTOWYMI -MODEL W POSTACI REGULARNEJ SIATKI KWADRATÓW (GRID) ,
•MODEL W POSTACI NIEREGULARNEJ SIATKI TRÓJKĄTÓW (TIN –TRIANGULAR IRREGULAR NETWORK) ,
•REPREZENTACJA ELEMENTAMI LINIOWYMI (IZOLINIE).
Model trójkątowy – TIN (Triangular Irregular Network)
− dzieli powierzchnie na trójkątne elementy,
− wierzchołki trójkątów znajdują się w punktach pomiarowych,
− zachowuje relacje topologiczne pomiędzy formami rzeźby terenu,
− pozwala na uwzględnienie linii strukturalnych (grzbietowych i ciekowych),
− zmienna rozdzielczość, zależna od konfiguracji terenu,
− stosunkowo duża wielkość pliku danych potrzebnych do zapisu informacji.
TIN (Triangulated Irregular Network Data Model) model powierzchni w postaci zbioru trójkątów. Wierzchołki poszczególnych trójkątów stanowią punkty o współrzędnych (x,y,z).
Model pseudorastrowy – GRID
− model macierzowy o stałej rozdzielczości,
− prostota zapisu danych,
− zmienna dokładność zobrazowania terenu,
− każdy element macierzy przechowuje średnią wysokość pola elementarnego,
− jest podstawą do utworzenia modeli pochodnych –nachyleń i ekspozycji.
ZADANIA NMT
•WYZNACZANIE WYSOKOŚCI,
•OBLICZANIE OBJĘTOŚCI I BILANSOWANIE ROBÓT ZIEMNYCH,
•PRZEKROJE TERENOWE
•WYZNACZANIE MAKSYMALNYCH SPADKÓW I ICH AZYMUTÓW
ISTNIEJĄCE MODELE RZEŹBY TERENU
Baza Danych Ogólnogeograficznych -uogólniony numeryczny model terenu zapisany w formacie pseudorastrowym GRID. NMT w standardzie DTED1pozyskanych na drodze wektoryzacji analogowej mapy topograficznej w skali 1:200 000.
Baza danych VMap poziomu drugiego -rzeźba terenu przedstawiana wyłącznie w postaci rysunku warstwic, skarp, nasypów i innych form terenowych.Pozyskiwana na drodze wektoryzacji wojskowej mapy topograficznej w skali 1:50 000.
Na podstawie wektoryzacji tych samych diapozytywów wojskowych map topograficznych w skali 1:50 000 opracowany numeryczny model terenu w standardzie DTED 2 wykorzystywany głównie w jednostkach topograficznych Wojska Polskiego.
W Bazie Danych Topograficznych numeryczny model terenu opracowywany jest jako wydzielony komponent. Model ten powstaje na podstawie opracowań fotogrametrycznych lub na podstawie wektoryzacji map topograficznych w skali 1:10 000 (na obszarach zwartej pokrywy roślinnej).
Od 2003 roku dla obszaru Polski dostępny jest także NMT opracowany w ramach interferometrycznej misji promu kosmicznego SRTM (ShuttleRadar To-pographyMission). Planowane jest opracowanie dwóch wersji: SRTM-1 o peł-nejrozdzielczości i SRTM-3 o rozdzielczości liniowo trzykrotnie mniejszej.
W ramach opracowania bazy danych Systemu Identyfikacji Działek Rolnych (LPIS) z wykorzystaniem archiwalnych zdjęć lotniczych w skali 1:26 000 opracowywany jest dla obszaru całego kraju dokładny numeryczny model te-renuo parametrach jakościowych nieco mniejszych od modelu NMT tworzonego w ramach Bazy Danych Topograficznych.
ANALIZY RASTROWE
GRID- rastrowy model danych. Dwuwymiarowa przestrzeń podzielona jest na szereg komórek w kształcie kwadratów o identycznych wymiarach z których każda reprezentuje fragment przestrzeni.
TypyGRIDu:
•INTEGER- każdej komórce przyporządkowana jest wartość z dziedziny liczb całkowitych,
•FLOAT – każdej komórce przyporządkowana jest wartość z dziedziny liczb rzeczywistych.
•INTEGER–od-2147483648do2147483647
•FLOAT–od-3.438todo3.438
WARUNKOWANIE
Jeśli prawda to podstaw wartość1
Jeśli fałszto podstaw wartość2
Jeśli nmt.value<=250 to podstaw 0, w przeciwnym razie podstaw nmt.value
REKLASYFIKACJA - NADANIE NOWYCH WARTOŚCI
ALGEBRA MAP - WYNIK SUMOWANIA
WAŻONEGO = mapa „WYSTAWA” WAGA 0.3; mapa „NACHYLENIE” WAGA 0.7
EKSTRAKCJA - WYBÓR KOMÓREK
SPEŁANIAJĄCYCH KRYTERIUM :WARTOŚĆ >=15
TWORZENIE OBIEKTÓW WEKTOROWYCH Z RASTRA
GRID >>>POLIGONY (Z OPCJĄ GENERALIZACJI)
ANALIZY PRZESTRZENNE W QGIS
ZAPYTANIA ATRYBUTOWE – Wybór warstwy, Wybór atrybutów, Zdefiniowanie kryteriów wyszukania
- Zaznaczenie obiektów spełniających kryteria
LOSOWE GENEROWANIE PUNKTÓW
Opcje generowania punktów:
•wg podanej liczby
•wg podanej gęstości
•wg wartości zawartej w tabeli
GENEROWANIE PUNKTÓW REGULARNEJ SIATKI
•wg podanego odstępu
BUFOROWANIE
Opcje generowania buforów:
•wg stałej wielkości
•agregacja buforów
ILOCZYN PRZESTRZENNY
Utworzenie nowych obiektów geometrycznych
Utworzenie tabeli zawierającej
atrybuty analizowanych warstw A i B
RÓŻNICA PRZESTRZENNA
„WTYCZKA” GRASS GIS :
Operacje na plikach: import, eksport, konwersje, itd.
Analiza warstw wektorowych
Analiza warstw rastrowych
Zarządzanie bazą danych
Analiza nakładania się obiektów z różnych warstw
Analiza odległości
gospodarka9