Geografické informační systémy

Transkript

1 Geografické informační systémy

2 GIS Tomáš Vaníček Stavební fakulta ČVUT Thákurova 7, Praha Dejvice

3 Digitální mapy Rastrové obrázky (například Vektorové obrázky Geografické databáze

4 Vektorová geografická data Vrstva (hladina, coverage, layer)

5 Typy geografických dat Data polohová Data popisná Data topologická

6 Geometrické typy objektů Body Linie (lomené čáry) Plochy (polygony) (3D tělesa)

7 Měřítko mapy Měřítko analogové mapy Měřítko digitální mapy

8 Manipulace s geografickými daty Získávání dat Ukládání dat Zobrazování dat Analýzy dat

9 Související obory (obecné) informační systémy (obecná) počítačová grafika Geodezie Dálkový průzkum Země Navigace Digitální modelování terénu

10 Vytvoření mapové kompozice

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26 Datové struktury GIS

27 Bodová vrstva Id X Y Popis 1 1,8 2,8 Plzeň 2 2,8 1,1 ČB 3 3,1 3 Praha 4 3 4,1 Ústí 5 4,5 3,9 HK

28 Liniová vrstva Co bude jedna položka tabulky - bude to jeden úsek linie Linie budou orientované Linie budou jen lomené čáry

29 Liniová vrstva L1 L7 L5 L6 L4 L3 L2

30 Indukovaná bodová vrstva B1 L7 B7 B8 L1 B2 L6 L5 B5 B4 L4 B6 L3 B3 L2

31 Tabulka bodové vrstvy B1 L7 B2 L6 L1 L5 B7 B5 B4 L4 B8 B6 L3 L2 B3 Id B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 X Y Popis Např Průtok

32 Tabulka liniové vrstvy B1 L7 B2 L6 L1 L5 B7 B5 B4 L4 B8 B6 L3 L2 B3 Id L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7 Souř. popis Berounka Vltava Sázava Vltava Vltava Labe Labe X1y1x2y2

33 A - N topologie B1 L7 B2 L6 L1 L5 B7 B5 B4 L4 B8 B6 L3 L2 B3 Id L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7 Souř Popis PV B7 B8 B4 B6 B5 B3 B2 KV B5 B6 B6 B5 B2 B2 B1

34 Polygonová vrstva P1 P3 P2

35 Indukovaná liniová a bodová vrstva L1 L2 P3 B1 L6 B2 P1 L4 B3 L5 B4 P2 L3

36 Tabulka bodové vrstvy L2 P3 B1 L6 B2 L1 P1 L4 B3 Id B1 B2 B3 X Y Popis L5 B4 P2 L3 B4

37 Tabulka liniové vrstvy s A-N topologií L2 B1 L6 P3 B2 L5 B4 L1 P1 L4 P2 L3 B3 Id L1 L2 L3 L4 L5 L6 sou Pop Pv B3 B1 B4 B3 B4 B1 KV B1 B4 B3 B2 B2 B2

38 Tabulka plošné vrstvy L1 Id Hranice Popis L2 B1 L6 P3 B2 L5 B4 P1 L4 P2 L3 B3 P1 P2 P3 L1 L6 L4 L5 L4 L3 L5 L6 L2 Bla Bla Blabla

39 P-A topologie L2 B1 L6 P3 B2 L5 B4 L1 P1 L4 P2 L3 B3 Id L1 L2 L3 L4 L5 L6 S P PV B3 B1 B4 B3 B4 B1 KV B1 B4 B3 B2 B2 B2 LP P1 P3 P2 P2 P3 P1 PP P1 P2 P3

40 Vnější plocha P0 P1 P2 P3 L1 L2 L3 L4 L5 L6 B1 B2 B3 B4 P3 P1 B2 B1 L6 P2 P3 B2 B4 L5 P1 P2 B2 B3 L4 P0 P2 B3 B4 L3 P0 P3 B4 B1 L2 P0 P1 B1 B3 L1 PP LP KV PV P S Id P0

41 Vnější plocha P0 L2 P0 B1 L6 P3 B2 L5 B4 L1 P1 L4 P2 L3 B3 Id P1 P2 P3 P0 Hranic e L1 L6 L4 L5 L4 L3 L5 L6 L2 L1 L2 L3 Popis Bla Bla Blabla

42 Uzavřená plocha P0 L2 P3 B1 L6 B2 L1 P1 L4 P4 B3 L5 B4 P2 L3

43 Uzavřená plocha P0 L1 L2 B1 L6 P1 B5 P4 P3 L4 L7 B3 B2 L5 B4 P2 L3

44 Uzavřená plocha P0 Id X Y Popis L2 B1 L6 L1 P1 B5 P4 B1 B2 P3 B2 L4 L7 B3 B3 L5 B4 P2 L3 B4 B5

45 Uzavřená plocha P1 P2 P3 L1 L2 L3 L4 L5 L6 B1 B2 B3 B4 P0 P4 B5 L7 P3 P1 B2 B1 L6 P1 P4 B5 B5 L7 P2 P3 B2 B4 L5 P1 P2 B2 B3 L4 P0 P2 B3 B4 L3 P0 P3 B4 B1 L2 P0 P1 B1 B3 L1 PP LP KV PV P S Id

46 Uzavřená plocha Id Hranice Popis L2 P0 P3 B1 L6 B2 L1 P1 L4 B5 P4 L7 B3 P1 P2 P3 L1 L6 L4 / L7 L5 L4 L3 L5 L6 L2 Bla Bla Blabla L5 B4 P2 L3 P4 P0 L7 L1 L2 L3

47 Referenční body

48 Operace Metrické Buffer Databázové Filtrace Faktorizace Topologické Sjednocení Průnik rozdíl Geografická analýza

49

50

51

52

53

54

55

56

57

58

59

60

61

62

63

64 Geodetické souřadné systémy

65 Souřadné systémy v GISech Globální (pro celou Zemi) Lokální Přímé souřadné systémy (georeferencing) Pomocí kódování (geocoding)

66 Globální přímé souřadné systémy Kartézské (x,y,z) Sférické (z.šířka, z.délka, popř. nadm. Výška) Kartézské po převedení povrchu Země do roviny (x,y)

67 Určení souřadnic bodu na povrchu Země 1. Projekce bodu na povrch geoidu 2. Projekce geoidu na rotační elipsoid 3. Stanovení sférických souřadnic na elipsoidu 4. Promítnutí povrchu elipsoidu na do roviny rozvinutelnou plochu (válec, kužel,..) 5. Rozvinutí plochy do roviny 6. Stanovení kartézských souřadnic.

68 Geoid

69 Referenční elipsoid

70 Používané referenční elipsoidy Název Rok Hlavní poloosa Vedlejší poloosa Zploště ní Bessel Faro Krasovskij Pulkovo WGS ,3 těžiště

71 Převod mezi elipsoidy Krasovskij WGS84 DX= +23 DY DZ=-84 DA = -108 DF = +0,

72 Souřadnice na elipsoidu Zeměpisná délka a šířka

73 Zobrazení elipsoidu do roviny Kuželové válcové azimutální

74 Zobrazení elipsoidu do roviny konformní (stejnoúhlá) ekvidistantní (stejnodélná) kompenzační (vyrovnávací)

75 Válcové zobrazení Zachovává úhly, zkresluje délky a plochy

76 Kuželové zobrazení Zachovává plochy, zkresluje úhly

77 Azimutální (rovinné) zobrazení Zachovává délky, zkresluje úhly

78 Poloha zobrazovacího kužele

79 Gaussovo zobrazení (UTM)

80 Geodetický souřadný systém Datum (elipsoid) Základní rovina a poledník Způsob zobrazení do roviny (zobrazovací rovnice) Počátek souřadnic

81 Používané souřadné systémy Název Datum Rovina a poledník Zobrazení Počátek S-JTSK (Křovák) Bessel Rovník, Faro Kuželové Herrman skogel S-42 Krasov Rovník Gaussovo Pól (Pulkovo) skij Greenwich WGS 84 WGS 84 Rovník UTM Pól Greenwich Gaussovo

82 Geokódování nepřímé určení polohy

83 Adresa (Praha, Thákurova 7)

84 Globální polohovací systémy Global Position Systém (GPS)

85 Jaké systémy existují NAVSTAR (USA) (= GPS ) Glonass (Rusko) Galileo (EU)? Beidou (Čína)?? Indie, Japonsko??? Pákistan, Izrael, Brazílie, Korea

86 Princip GPS Kosmický element Řídící element Uživatelský element

87 Kosmický element 27 družic (24 funkčních, 3 náhradní) 6 oběžných drah po 4 družicích Úhel oběžné dráhy 55 stupňů Výška km na povrchem Země

88 Kosmický segment

89 Dráha družice

90 Vysílač Atomové hodiny Procesor Vybavení družic další přístroje sloužící k jiným vojenským úkolům (detekce výbuchů jaderných náloží) sluneční baterie,

91 Družice

92 Řídící segment Velitelství (Los Angeles) Řídící centrum (Colorado Springs) Řídící (povelové) stanice Ascencion (jižní Atlantik) Diego Garcia (Indický oceán) Kwajalein (Polynésie) Cape Canereval (Florida) 18 monitorovacích stanic

93 Řídící segment

94 Monitorovací stanice Havaj Colorado Springs Cape Canaveral Ascension Island Diego Garcia Kwajalein Fairbanks (Aljaška) Papeete (Tahiti) Washington DC (USA) Quitto (Ekvádor) Buenos Aires (Argentina) Hermitage (Anglie) Pretoria (Jižní Afrika) Manama (Bahrain) Osan (Jižní Korea) Adelaide (Austrálie) Wellington (Nový Zéland)

95 Uživatelský segment Autorizovaní uživatelé (mají k dispozici kód pro signál na frekvenci L2 = 1227,62 MHz), především armáda USA) Ostatní uživatelé (používají nekódované vysílání na frekvenci L1=1575,42 Mhz)

96 Princip určování polohy vzdálenost od 1 bodu

97 Vzdálenost od 2 bodů

98 Vzdálenost od 3 bodů

99 Jak určím vzdálenost od družice Kódová metoda (družice vysílá kód v přesně daném čase), jednoduché, ale nepřesné, potřebuji určit přesný čas. Fázová (družice vysílá několik signálů, zkoumám jejich vzájemný fázový posun) Dopplerovská

100 Určení polohy ve 4 rozměrném prostoru (x,y,z,t)

101 Almanach Tabulka polohy družic Skutečné (postprocesing), přesnost v řádu mm, obvykle spojeno s fázovou metodou měření vzdáleností Předpokládané budoucí (on-line práce), přesnost v řádu metrů až decimetrů, obvykle spojeno s kódovou metodou

102 Post Procesing

103 On line práce

104 Souřadnice systému GPS Elipsoid WGS 84 Kartézské souřadnice x,y,z (počátek ve středu Země

105 Uživatelský segment transformuje Sférické souřadnice na elipsoidu WGS 84 Kartézské souřadnice v systému UTM Kartézské (sférické) souřadnice v systému S-42 (prosté přičtení konstant) Jiné souřadnice (Křovák, )

106 Zdroje nepřesností systému Satelitní hodiny - jedna biliontina sekundy nepřesnosti satelitních hodin způsobí v měřené délce k satelitu chybu 30 cm - použity velmi přesné atomové hodiny Hodiny přijímače - chyba hodin přijímače je uvažována jako čtvrtý neznámý parametr pro navigaci Chyba dráhy satelitu -přesnost výpočtu polohy záleží na tom, jak přesně známe polohu satelitů - dráhy satelitů monitorovány ze Země z několika monitorovacích stanic Atmosférické vlivy: ionosféra, troposféra - zmenšují ho dvoufrekvenční přijímače Záměrné chyby v systému Oficiálně odstraněny v roce 2001

107 Záměrné chyby v systému

108 Diferenciální GPS

109 Síť stanic CZEPOS

110 Lokální diferenciální GPS Letiště Vodní cesty (pobřeží USA) Fotbalový stadion.

111 Navigační systémy GPS (určení polohy) Mapa Software Zobrazení polohy Výpočet optimální trasy (Dijskrův algoritmus + heuristiky)

112 RDS (Radio Data System) PS: Program Service - Název rozhlasové stanice PI: Program Identification - Identifikace programu pomocí unikátního kódu. AF: Alternative Freguencies RT: Radiotext -přenos krátkých textových zpráv na display rádia TA: Traffic - Announcement identification -Informace o tom že je právě teď vysílána dopravní informace. Tato hlášení způsobí např. zastavení přehrávání CD nebo kazety a pustí se automaticky poslech rádia CT: Clock-Time and date -přenos času a data

113 RDS TMC (Trafic Message Chanell) V Praze Regina 92,6 FM Radiožurnál 94.6 FM Jinde Teleasist+Global Assitance

114 RDS - TMC

115 RDS TMC ve světě Evropa Rakousko, Pobaltské státy, Česko, Dánsko, Finsko, Norsko, Švédsko, Maďarsko, Nizozemí, Belgie, Německo, Francie, Švýcarsko, Velká Británie, Španělsko USA+Kanada Austrálie Irán

116 GPS pro geodety Fázová metoda měření Postprocesing Diferenciální GPS Glonass

117 Mobilní telefony s GPS

118 Turistika s GPS Větší mechanická odolnost Měření nadmořské výšky Trasové body (Waypointy) (

119 Telemetrie

120 Zábava s GPS GPS Drafting Skrýše Geocaching ( Granko poklady

121 Geocaching

122 Geocaching

123 Geocaching

124 Geocaching

125 Získávání dat Přímé geodetické měření GPS Dálkový průzkum Země Laserové skenování

126 Vyhodnocování leteckých snímků Orthogonalizace Generalizace Klasifikace

127 Digitální modelování terénu Digitální modelování terénu Rastrové modely Plátové modely Triangulace Singularity Zaoblování plátů