ZÁKLADY GEOINFORMATIKY. Přednášky z roku 2006

Transkript

1 ZÁKLADY GEOINFORMATIKY Přednášky z roku 2006

2 Realita Téměř vše, co se děje, probíhá na určitém místě - na zemském povrchu a v blízkém prostoru nad i pod ním chodíme po povrchu létáme v nejnižší vrstvě atmosféry jezdíme v tunelech pod povrchem kopeme příkopy pro kabely a produktovody hloubíme doly pro těžbu nerostných surovin Rozhodování vyžaduje speciální druh informačních systémů, které se zabývají událostmi, činnostmi a objekty a také místy, kde se vyskytují.

3 Prostor Téměř vše, co se děje, probíhá v určitém prostoru. Vědět, kde se něco děje, je velmi důležité. Úlohy, které zahrnují prostorové aspekty informací (umístění v prostoru), se nazývají prostorové úlohy. Je-li prostorem krajinná sféra, pak hovoříme o geografických úlohách (geoprostorové úlohy).

4 Geografické/prostorové úlohy

5 Oblasti využití GISů Při studiu krajiny a ochraně ŽP v oblastech: inventarizace současného využití krajiny a detekci ohroženého přírodního prostředí tvorbu trojrozměrných pohledů a modelování možných efektů způsobených změnou využití krajiny nebo plánovanou výstavbou určování významných prvků krajiny detekci časoprostorových změn krajiny, stanovení jejich vlivu a určení významu pro hospodaření v krajině výběr optimálních lokalit pro budování komunikací, rekreačních center, čističek odpadních vod, skládek apod. mapování vegetace a evidence změn mapování a popis přírodních a kulturních hodnot či přírodních zdrojů sledování znečištění ovzduší a jeho vlivu na zdraví obyvatelstva modelování rizik a jejich ekonomické hodnocení jako podklad pro rozhodování při nuceném zásahu

6 V lesním hospodářství: kontrola hospodaření v lese a ochrana lesa pro sledování historie vývoje lesních porostů, vliv imisí, lesních požárů usnadnění navrhování nových vhodných ploch na zalesnění pro monitorování vývoje biotopů podpora při stanovení oblastí chovu zvěře, při uznávání honiteb V dopravě: pro optimalizaci tras a vytížení prostředků pro rozvoj a stavbu dopravních komunikací sledování stavu dopravy

7 V demografii: modelování vývoje jednotlivých regionů evidence obyvatelstva sledování zaměstnanosti V managementu: podpora při rozhodování a tvorbě obchodní strategie zjištění poptávky a nabídky určitého zboží v dané lokalitě Ve vodohospodářské sféře: analýzy ve vodovodní síti vyhledávání poškozených prvků v síti Oblast telekomunikací, plynárenství: monitoring sítí

8 Využití GISů usnadní a zefektivní rozhodování zrychlení přístupu k různým mapám a databázím a zlepší jejich provázanost lze používat na úlohy různých měřítek Je to: nástroj pro tvorbu analýz a prognóz nástroj pro velkoplošnou kontrolu prostorových a stavových změn nástroj pro podporu při řízení povolování staveb podpora při vydávání souhlasného či nesouhlasného stanoviska k návrhům územně plánovací dokumentace pro velké územní celky nástroj pro optimalizaci různých zásahů v krajině podpora managementu velkoplošných chráněných území

9 Geoinformatika (geomatika) je vědní obor zabývající se informacemi o prostorových objektech, procesech a vazbách mezi nimi geovědy v počítačovém prostředí Geografie, ale také geologie ekologie botanika zoologie kartografie zeměměřičství... Počítače, počítačové sítě, internet, databáze, programovací jazyky, družice, digitalizace, simulace a modelování, data... Geografické informační systémy Dálkový průzkum Země Navigační systémy (GPS) Počítačová kartografie Geostatistika Fotogrammetrie... GIT

10 Specifika geografické informace musí být vztažena k nejméně dvěma souřadnicím mění se v závislosti na času může být značně obsáhlá lze ji zobrazit do roviny vyžaduje řadu speciálních procedur pro analýzy její znázornění vyžaduje zpracování velkého množství dat náročná a drahá aktualizace (ačkoliv je mnoho geografických informací statických)

11 Kritéria klasifikace geografických úloh Kritéria klasifikace geografických úloh 1. rozsah geografického detailu globální/regionální/lokální rozsah (měřítko) geografického detailu je hlavní vlastností každého geoinformačního projektu 2. účel inventarizace, simulace, modelace, předpovídání, podpora rozhodování, informovanost obyvatelstva, výchova, vědecké poznání světa, řešení problémů prostorových atd. 3. časové rozmezí operační: pro fungování organizace, naléhavé taktická: pro krátkodobé plánování (kde kácet stromy v příštích letech) strategická: pro dlouhodobé řízení organizace problémy, které zajímají geofyziky, geology nebo biology se stávají včasovém úseku delším než lidský život, např. ozónová díra

12 DEFINICE Geografického Informačního Systému: GIS = Geographical Information System: počítačový systém orientovaný na zpracování geografických dat, prezentovaných především v podobě různých map (definice firmy ESRI): "GIS je organizovaný soubor počítačového hardwaru, softwaru a geografických údajů (báze dat) navržený pro efektivní získávání, ukládání, upravování, obhospodařování, analyzování a zobrazování všech forem geografických informací."

13 Geo pracuje s údaji a informacemi vztahujícími se k Zemi, pro které je dána jejich lokalizace v prostoru, případně včase grafický využívá prostředků grafické prezentace dat, výsledků a analýz a grafické komunikace s uživatelem Informační provádí sběr, ukládání, analýzu a syntézu dat s cílem získat nové informace, potřebné pro rozhodování, řízení, plánováním či modelování Systém integrace technických a programových prostředků, dat, pracovních postupů, personálu, uživatelů apod. do jednoho funkčního celku

14 Základní otázky řešené pomocí GIS: co se nachází na? kde se nachází? jaký je počet? co se změnilo od? co je příčinou? co když?

15 Způsob využívání a přístupy ke GIS kartografický způsob důraz na prezentaci dat, databázový (evidenční) důraz na zpracování a uchování dat, analytický (modelování) důraz na analytické prostředky, je využíván hlavně hydrology, meteorology, biology

16 GIS v rozhodovacím procesu

17 GIS a jeho vztahy k jiným počítačovým systémům

18 CAD systémy (Computer Aided Desigin) systémy pro počítačem podporované navrhování a konstruování disponují velice účinnými grafickými funkcemi CAM (Computer Aided Mapping) počítačem podporované mapování (počítačové kartografie) DPZ (Dálkový průzkum Země) zabývá se pořizováním a vyhodnocováním leteckých a družicových snímků DBMS (Database Management Systems - systémy řízení databází) nejvíce jsou rozšířeny relační databázové struktury (RDBMS) v současné době již patří ke standardnímu programovému vybavení GIS

19 Vědní disciplíny, které se podílely na formování GIS

20 MODELOVÁNÍ GEOGRAFICKÝCH OBJEKTŮ v geoinformatice se nezaobíráme reálnými objekty, ale z důvodu zjednodušené reprezentace - modelem reality. Modelování - abstrahování týkající se všech součástí geografické informace - geometrické, topologické, tématické i dynamické.

21 Proces modelování datové modelování je proces abstrakce, při kterém jsou podstatné elementy reálného světa zdůrazněny a nepodstatné eliminovány (s ohledem na cíl, který má toto modelování splnit) úmyslně zobrazují se jen ty elementy, které jsou předmětem zkoumání, ostatní se potlačují neúmyslně v dané fázi poznání jsou nedostupné či nepoznatelné Principem modelování je snaha o poznání vlastností studované části reality.

22 GIS jako obraz reálného světa Reálný svět je pozorován pozorovatelem. Ten vytváří na základě svých vjemů vnitřní (mentální model) tohoto světa. Mentální model je velmi blízký reálnému světu, ale vždy je tu jisté zjednodušení. Pro poskytnutí tohoto modelu dalším uživatelům je nutné ho převést do podoby papírové mapy. Pro převedení mapy do GISu je potřeba ji zdigitalizovat. Jednotlivé geoprvky jsou nahrazeny základními geometrickými prvky a ty jsou dále tříděny podle tématu do jednotlivých vrstev.

23 Výsledný obraz reálného světa v GISu je: složen z bodů, linií a polygonů roztříděných do jednotlivých vrstev dvourozměrný statický zjednodušený (chybí mnoho informací) obsahuje mnoho chyb a nepřesností vzniklých z převodem reality do podoby GIS.

24 Základní pojmy Data (údaje získané měřením, pozorováním nebo jen pouhým zaznamenáním z reálné skutečnosti) analogová data mapa alfanumerická data - tabulka číselná data -číselná matice digitální data - počítačový soubor Informace (význam přisuzovaný datům a vztahům mezi nimi) Prostorová data (polohově lokalizovaná data) Atributová data (popisují kvalitativní a kvantitativní charakteristiky prostorových dat) Metadata (data, popisující obsah, reprezentaci, rozsah, prostorový referenční systém, kvalitu a administrativní (popř. obchodní) aspekty využití digitálních dat)

25 Entita (objekt, o kterém je v databázi uložena informace (osoba, zvíře, věc, jev reálného světa), musí být rozlišitelná od ostatních entit a existovat nezávisle na nich) Typ entity (množina objektů stejného typu charakterizovaná názvem typu a popsaná pomocí jejich vlastností (atributů) Atribut charakteristika, vlastnost entity, údaj o objektu atribut přiřadí každé entitě hodnotu z určité neprázdné množiny hodnot domény atributu (obor hodnot atributu) je zadán identifikátorem (svým názvem) datovým typem Geoprvek = prostorový objekt modelový obraz objektu reálného světa, který je dále nedělitelný a který je lokalizován

26 Přednosti digitálních dat Obecně Společný základní formát nul a jedniček Snadno se kopírují Rychlý přenos Malá náročnost na skladovací prostor Odolnost fyzickému zastarávání V GIS prostředí Přesné a rychlé měření Překrývání vrstev Změna měřítka Přiblížení a výřez Doplňování údajů Data v digitální formě se snadněji zobrazují, přetvářejí a analyzují.

27 Základem popisu entity geografickými daty jsou: prostor, popisné údaje (atributy), čas

28 ASPEKTY GEOGRAFICKÝCH DAT Prostorový aspekt Geometrie projevuje se se změnou vlastností jevu z místa na místo Topologie popisuje vzájemné prostorové vztahy mezi prvky Atributový (tematický) aspekt charakterizuje změnu jevu v jeho vlastnostech (od jedné vrstvy k jiné) Časový aspekt odráží změnu jevu v čase (od jednoho záznamu ke druhému) Všechny měřitelné nebo popsatelné vlastnosti reálných entit spadají do jednoho z aspektů: prostoru, tématu nebo času.

29 Prostorový aspekt Určen ení polohy entity v prostoru Přímé použitím referenčních systémů k zemskému tělesu k rovině, na níž je zemský povrch zobrazen Nepřímé pomocí tzv. geokódů (systémy založeny na skokové změně polohy) bodové pravidelné (čtvercová síť vrtů) nepravidelné (adresy ÚIR) liniové pravidelné nepravidelné (traťové úseky) plošné pravidelné (sítě zoologického mapování) nepravidelné (parcely)

30 Prostorový aspekt Geografická poloha Poloha v prostoru je definující charakteristikou pro všechny geoobjekty. Jednoznačné definování geometrie a topologie objektů je možné s použitím souřadnicového systémů. Souřadnicové systémy používané v ČR WGS jednotky: stupně (zeměp. šířka a zeměp.výška) S-JTSK jednotky: metry S-42 jednotky: metry

31 Prostorový aspekt Prostorové vztahy důležitá charakteristika geografických údajů člověk tyto vztahy intuitivně chápe, pro počítačové zpracování v GIS nutné přesně definování 1. vlastnosti objektů, které vyžadují měření s použitím souřadnic týkají se geometrie (poloha těžiště plochy, vzdálenost bodů) 2. vlastnosti založené na negeometrické informaci o objektech (spojení mezi lokalitami, sousednost ploch) - topologické vlastnosti

32 Prostorový aspekt Topologie: vzájemné prostorové vztahy mezi jednotlivými entitami (konektivita, přilehlost,obsažnost, orientace) konektivita (spojitost) - s čím je spojeno, př. propojenost mezi leteckými linkami na letištích přilehlost (sousednost) - co, s čím sousedí, př. sousedící parcely obsažnost - co, je uvnitř, př. holina v ploše lesa orientace - směr z do, př. směr toku vody v řekách Vybrané prostorové pojmy mohou být měřené v obou oborech - geometrickém i topologickém Př. vzdálenost v letovém pořádku může být reprezentována počtem kilometrů mezi východiskem a koncem trasy

33 Atributový aspekt popisující geografické objekty Příklad Objekt = lesní porost Atributy Atribut = dřevinná skladba, průměrná výška porostu, věková struktura, apod. Atributy jsou neprostorové (nereprezentují informaci o lokalizaci či o prostorových vztazích), mají vytvořenou vazbu na prostorové prvky atributové hodnoty, reprezentující kvalitu geoobjektu, nelze vždy měřit nebo udávat v jednotném měřítku. Př. borovicový porost není nikdy 100% složen pouze z borovice. Při analýzách to nevadí, ale je nutno s touto skutečností počítat.

34 Čas dynamický popis Časový aspekt dynamika charakterizuje temporální variabilitu geoobjektů tyto změny se mohou týkat geometrie, topologie i tématického popisu Modelování dynamických prostorových procesů v rozměrném prostoru vyžaduje složité modely a metody. V praxi se ale používá zjednodušení: 1. Analýza časové série na jednom měřícím bodě -časová změna 2. Prostorová změna atributové hodnoty mezi dvěma body v tom samém čase - prostorová změna

35 Hierarchizace geografických ch dat

36 TYPY PROSTOROVÝCH OBJEKTŮ Vektorová data geometrie prostorových objektů je vyjádřena za použití geometrických elementů základními geometrickými elementy jsou: bod, linie, polygon je možné pracovat s jednotlivými objekty jako se samostatnými celky atributy prostorových objektů jsou připojeny pomocí tabulky vztah mezi prostorovou objekty je zajištěný pomocí topologie Rastrová data rovinný prostor je rozdělen pravidelnou mříží na jednotlivé dílky, zvané buňky (tzv. pixely) poloha pixelu je dána jeho souřadnicemi každý pixel má v sobě jedinou hodnotu atributu prostorové vztahy mezi objekty jsou implicitně obsaženy v rastru

37 Prezentace prostorových dat

38 Vektorová data Bod nemá délku, hloubku ani šířku - bezrozměrný (0D) geoprvek je jednotlivý pár souřadnic X, Y, reprezentující geografický prvek je příliš malý na to, aby byl zobrazen jako linie či plocha Linie má délku, ale nemá šířku ani hloubku - jednorozměrný (1D) geoprvek je sled orientovaných úseček (hran) definovaných souřadnicemi vrcholů (vertex) mezi dvěma uzly (nodes) tvar reprezentovaného geografického prvku je příliš úzký na to, aby mohl být zobrazen jako plocha Polygon mají délku a šířku, ale nemají hloubku - dvojrozměrný (2D) geoprvek je uzavřený obrazec, jehož hranicí je uzavřená linie

39

40 Sítě systém linií s topologickou strukturou je řada vzájemně propojených linií, podél níž probíhá tok informací Povrchy je to souvislá entita, pro kterou v každém bodě existuje nějaká hodnota Objemy mají všechny rozměry (délku, šířku, hloubku) - trojrozměrné (3D) geoprvky

41 Vektorová data výhody lze pracovat s jednotlivými objekty jako se samostatnými celky menší náročnost na paměť dobrá reprezentace jevové struktury dat vysoká geometrická přesnost kvalitní grafika, přesné kreslení, znázornění blízké mapám jednoduché vyhledávání, úpravy a generalizace objektů a jejich atributů nevýhody výpočtová náročnost (problémy při náročných analytických operacích) komplikovanost datové struktury složitější odpovědi na polohové dotazy obtížná tvorba překryvů vektorových vrstev problémy při modelování a simulaci jevů

42 Rastrová data Základní tvary buněk rastru

43 bodové prvky jsou reprezentovány individuálními buňkami liniové objekty se zobrazují jako sekvence sousedících buněk plošné objekty jsou množinou souvisejících, sousedících buněk

44 Pravidelná struktura

45 Faktory ovlivňuj ující vyjádřen ení v rastru způsob přiřazení hodnot zobrazovaného atributu jako bodová hodnota změřená kdekoli v ploše buňky jako aritmetický průměr u několika bodových měření jako vážený aritmetický průměr, kde váhou je plošný rozsah jednotlivých hodnot jako maximální nebo minimální hodnota atributu v ploše buňky jako hodnota atributu s největší váhou rozlišení rastru (velikost buňky, rozměr pixelu) datové rozlišení ( barevná hloubka rastru) binární rastr (0x1, výskyt x nevýskyt) záznam 1 bitem 8bitový rastr 256 různých celočíselných hodnot, záznam 1 bajtem 24bitový rastr 1,6 milionu různých celočíselných hodnot, 3 bajty kontinuální rastr hodnoty v reálných číslech, záznam 4 nebo 6 bajty

46 Rozlišení rastru - velikost buňky

47 Rastrová data výhody jednoduchost datové struktury snadné překrývání a kombinace obrazů s různým obsahem rychlé dotazování snadná tvorba uživatelských nadstaveb jednoduchá kombinace s jinými daty rastrové povahy (DPZ) snadné provádění analytických operací nevýhody značná paměťová náročnost (velký objem dat) omezená přesnost, daná rozlišením rastru a orientací rastru (výpočty délek, vzdáleností, ploch...) kvalita výstupů závislá na rozlišení rastru (nižší vizuální kvalita rastrových výstupů) nevhodnost pro síťové analýzy

48 Atribut ATRIBUTOVÉ VLASTNOSTI popisuje negeometrickou vlastnost entity každý atribut je obecně tvořen dvojicí: - Název jakou vlastnost popisuje (např. barva) - Hodnota konkrétní případ (např. zelená) pro každou vlastnost nejvýše jedna hodnota pokud hodnota neexistuje, nebyla vložena, je potřeba to ošetřit (např. 99,-1,0,99, nechat prázdný atribut) Identifikační vlastnost = vlastnost pro kterou má geoprvek unikátní hodnotu (klíčová hodnota)

49 Při tvorbě nového pole je nutné zadat: název typ pole (celé číslo, reálné číslo, textový řetězec, datum) velikost pole počet desetinných míst (u reálného čísla)

50 Typy atributových dat poměr - např. procenta interval - např. celá čísla z intervalu (0,10), desetinná čísla z intervalu ( ) pořadí -řadová číslovka výčet - např. pro typ silnice to může být (dálnice, rychlostní silnice, silnice 1.třídy, silnice 2.třídy, ostatní silnice)

51 Výběr r atributových dat Jednoduché dotazy Název pole = konkrétní hodnota < > Složené dotazy Název = konkrétní logický operátor Název = konkrétní pole < hodnota AND pole < hodnota > OR > < > je znaménko nerovná se

52 Jednoduchý dotaz Zapište příkaz dotazu, aby jste vybrali jen města, které mají počet obyvatel nad obyvatel. (pole VELIKOST, uvedeno čísly). VELIKOST > Zapište příkaz dotazu, aby jste vybrali v poli Trida_sil pouze dálnice (v databázi označeno D ) TRIDA_SIL=D Složené dotazy Zapište příkaz dotazu, aby jste vybrali v poli Trida_sil pouze dálnice (v databázi označeno D ) a rychlostní silnice (v databázi označeno R ). TRIDA_SIL=D OR TRIDA_SIL=R Zapište příkaz dotazu, aby jste vybrali v poli VELIKOST pouze hodnoty mezi 2 až 5 (typ pole je číslo). VELIKOST > 2 AND VELIKOST < 5 Zapište příkaz dotazu, aby jste vybrali jen města v Ústeckém kraji, které mají nad obyvatel. (Ústecký kraj - pole KRAJ, hodnota UL, počet obyvatel pole VELIKOST, uvedeno čísly). KRAJ=UL AND VELIKOST >100000

53 METADATA jsou to data o datech, tzn. informace, co popisovaná data obsahují. Tyto informace jsou zvláště důležité, pokud je zpracováváno několik druhů dat. Pomáhají pak lépe organizovat a udržovat přehled nad daty. V metadatech by měla být obsaženy následující informace: Co je obsahem dat (tématická složka). Rozlišení: prostorové (jaké území zabírají), popisné (popis možných hodnot atributů a jejich význam) a časové (jakou dobu zahrnují kdy byly aktuální). Formát dat (typ souboru, předávací médium). Datum pořízení dat (případně aktualizace). Kontakt na pořizovatele a správce.

54

55 KVALITA DAT Přesnost prostorové složky přesnost horizontální přesnost vertikální úroveň rozlišení (střed x okraj) rozsah pokrytí způsob reprezentace (spojité x diskrétní) Přesnost tematické složky Přesnost časové složky aktuálnost jednotlivých složek interval aktualizace Logická konzistence mezi geometrickou a tematickou složkou Relevance popisu entity (povolené operace)

56 Kontrola údajů a odstraňov ování chyb Možné chyby při zadávání: Nekompletnost dat schází body, linie, polygony. Chybné umístění prostorových dat chyby vycházející ze špatné kvality vstupních dat nebo z nedostatečné přesnosti při digitalizování. Zkreslení prostorových dat chyby z nepřesností vstupních dat (deformace podkladových dat, zkreslení již existující analogové kresby). Špatná vazba mezi prostorovými daty a atributy. Atributy jsou chybné nebo nejsou kompletní velice častá chyba zvláště pokud jsou atributy pořizovány z různých zdrojů v různých časech. Identifikace chyb je velice obtížná. Kontrola dat: visuálně topologického čištění při vytváření topologie

57 DATOVÉ MODELOVÁNÍ

58 Úrovně abstrakce reality Reálný svět Datový model Datová struktura Struktura datových souborů

59 Datové modely v GIS Klasické datové modely (vznikly jako výsledek transformace mapy GIS rastrový datový model vektorový datový model hybridní datový model Objektově orientované datové modely vznikají přímou transformací typu vnitřní model GIS objektově orientovaný datový model

60 Datová struktura rastrových dat Matice pozice (řádek a sloupec) každého pixelu odpovídá jeho prostorovému umístění jednoduše implementovatelné náročnost na úložný prostor

61 Run-length kódování rastr se ukládá jako série dvojic čísel, z nichž první znamená počet po sobě jdoucích buněk se stejnou hodnotou a druhé má význam hodnoty atributu v těchto buňkách úspora úložného prostoru až o 80%, např. u katastrálních naskenovaných map

62 Quadtree prostor rozdělen do kvadrantů, každý kvadrant je homogenní oblast struktura vytváří strom s uzly reprezentující heterogenní oblasti a listy oblasti se stejnou hodnotou nelze použít při rotaci či změně měřítka

63 Zhodnocení rastrového datového modelu Geometrická složka popisu geoprvku obsažena implicitně, explicitní vyjádření není možné Tematická složka popisu geoprvku obsažena přímo v rastru Časová složka popisu geoprvku posloupnost rastrů v různých časových obdobích Složka popisu vztahů implicitně, velmi omezené

64 Datová struktura a vektorov ových dat Vektorový datový model Identifikátor geoprvku Geometrický popis Tematický popis

65 Vektorový model a ukládání geometrické složky Nespojené modely nejjednodušší model každá entita je samostatně prostorově definována společné hranice u polygonů jsou digitalizovány dvakrát neexistují prostorové vztahy nevhodný pro prostorové analýzy

66 Topologický model Topologie: vzájemné prostorové vztahy mezi jednotlivými entitami (konektivita, přilehlost, obsažnost, orientace) konektivita (spojitost) - s čím je spojeno, př. propojenost mezi leteckými linkami na letištích přilehlost (sousednost) - co, s čím sousedí, př. sousedící parcely obsažnost - co, je uvnitř, př. holina v ploše lesa orientace - směr z do, př. směr toku vody v řekách základním topologickým prvkem je linie, tzv. hrana každá linie začíná, končí a protíná se s jinou linií pouze v uzlech ve struktuře jsou uloženy identifikátory označující pravý a levý polygon vzhledem k linii

67 uzel (node): reprezentuje bod či funguje jako počáteční a koncový bod u linie či plochy. U polygonu je počáteční i koncový uzel shodný. vrcholy (vertex): bod, kde se potkávají dvě orientované úsečky (hrany) hrany: může být součástí linie či může být součástí hranice mezi dvěma plošnými objekty Pokud se liniové objekty spojují, musíme definovat jejich spojitost v průsečících - uzlech. Konektivita (souvislost, spojitost) je první typ topologických vztahů, definuje se počátek a konec řetězce.

68 Pro reprezentované plošné objekty - polygony musíme definovat 3 druhy topologických vztahů definování souvislostí, spojitosti hran obklopujících příslušnou plochu v uzlech (průsečících) definovat příslušnost hrany k dané ploše, tedy vztah čára - polygon nebo definovat plochy definovat sousednost ploch (hrana má počátek a konec), možno definovat sousednost ploch, která je vpravo a která vlevo.

69 geometrické chápání elementů ve vektorové reprezentaci topologické chápání elementů ve vektorové reprezentaci

70 topologie čára průse sečík (spojitost)

71 topologie plocha čára (incidence - obsažnost)

72 topologie plochy nalevo a napravo (přilehlost)

73

74 Tvorba topologie Přetahy

75 Tvorba topologie Nedotahy

76 Vektorový model a ukládání tématické složky Přímý přístup k databázi (bez SŘBD Systému řízení báze dat): textové soubory příklad formátu cvs jednoduché databázové tabulky (dbf tabulky)

77 Přístup pomocí SŘBD (DMBS) obsahuje soubor programů, které manipulují a obhospodařují údaje v databázi uživateli poskytuje přesně definované prostředky pro práci s tabulkami možnost svázání několika tabulek logicky do jedné přes vazby 1:1, 1:n, m:n.

78 1:1 Relace m:n 1:n

79 Přístup pomocí SŘBD (DMBS) Hierarchický model organizují data do stromových struktur spojení pouze mezi nadřízenými a podřízenými není spojení v na té samé úrovni, některé části modelu musí být opakovaně zaznamenávány v tomto modelu jsou pouze asociace: 1:1 a 1:n mezi typy entit Dnes se tento model moc nepoužívá.

80 Síťový model organizuje data do sítě umožňuje typ asociace 1:1 ; 1:n a též m:n struktura je méně redundantní (opakovatelná), ale je třeba ukládat více údajů o propojeních Dnes se tento model moc nepoužívá. Přístup pomocí SŘBD (DMBS)

81 Přístup pomocí SŘBD (DMBS) Relační model je založen na matematickém přístupu relaci data jsou uložena do obvyklých dvoudimenzionálních tabulkových dat propojení mezi tabulkami je dosaženo pomocí sdílených polí (tzv. pole ID) možné asociace 1:1 ; 1:n ; m:n

82 Zhodnocení vektorového datového modelu Geometrická složka popisu geoprvku realizována v podobě samostatných vrstev Tematická složka popisu geoprvku realizována pomocí relační databáze Vazba mezi tematickou a geometrickou složkou je realizována prostřednictvím unikátního identifikátoru Časová složka popisu geoprvku prozatím není zahrnuta Složka popisu vztahů realizována částečně pomocí tematické složky, částečně pomocí struktury datového modelu a částečně pomocí programů pracujících nad datovým modelem.

83 Objektově orientovaný model Vychází z objektově orientovaného programování, kde data jsou spravována jako objekty, což více přibližuje model reálnému světu. Není třeba definovat primární klíč, každý objekt má tzv. Object Identification Descriptor (OID), který má po celou dobu existence. Každý objekt, obsahuje nejenom atributy, ale i chování. Každá entita je modelována jako objekt s vlastní identitou. Model je flexibilní (je možné vytvářet a modifikovat objekty za běhu) Je možné vytvářet složitější objekty z jednodušších. Je zde snadná podpora časových dat

84 Porovnání datových modelů Rastrový datový model neumožňuje plnou realizaci popisu geoprvků jsou zde striktně odděleny složky realizované prostřednictvím dat a složky realizované prostřednictvím programového kódu Vektorový datový model umožňuje téměř plnou realizaci popisu geoprvků popis je roztříštěn do samostatných částí (prostorová, tématická databáze a programový kód) Objektově orientovaný datový model umožňuje plnou realizaci popisu geoprvků vysoká konzistence popisu prvků jednotlivé složky popisu každého geoprvku vytvářejí organický celek