GEOGRAFICKÉ INFORMAČNÍ SYSTÉMY CN přednáška

Transkript

1 GEOGRAFICKÉ INFORMAČNÍ SYSTÉMY CN přednáška

2 Příklad výstavby topologie Vstupem jsou tři geometrické prvky: Žel. stanice Žel. Úseky Uzly

3

4

5

6

7

8 Následující obrázek ukazuje detail zobrazení topologické chyby číslo 1 v prostředí programu ArcMap. Chybou jsou překrývající se části dvou liniových geoprvků majících identifikátory OBJECTID 826 a 860

9 Analytické možnosti GIS Měřící funkce měření ploch a vzdáleností (s ohledem na zakřivení zemského povrchu) Dotazy na databázi (prohledávání DB), vybírají se údaje odpovídající specifické podmínce Atributové vyhledán objektů splňující intervalové a logické podmínky jednoho nebo více atributů Prostorové identifikace feature na základě ručně zadaných souřadnic Kombinované umožňují práci s více vrstvami propojením pomocí operátorů Booleovské logiky

10 Analýzy nad daty GIS má umožňuje řešení problémů, které by bez jeho použití bylo velmi obtížné, ne-li nemožné. Po sběru a vybudování funkční struktury dat přichází fáze jejich vyžívání, fáze analýz. Základní typy otázek, které GIS umí vyřešit se týkají zejména: polohy - dotaz zjišťuje, co se nachází na konkrétním místě podmínky - je třeba vyhledat místo, které splňuje jisté podmínky trendů - zahrnuje oba předchozí dotazy a zjišťuje změny v analyzované oblasti v průběhu času prostorového uspořádání - zjišťuje se pravidelné prostorové uspořádání určitého jevu v závislosti na zadaných podmínkách modelování např. analýzy typu if.., analýzy na síťovém grafu atd.

11 Dotazování a prostorové analýzy Proces dotazování v prostředí GIS se většinou realizuje funkcemi tzv. dotazovacího manažera. Tento umožňuje následující druhy dotazů: 1. Dotazy na mapové objekty, geoprvky 2. Dotazy na tabulku atributů pomocí databázového jazyku SQL, jde o dotazy typu které geografické objekty mají definovanou vlastnost apod. 3. Dotazy na mapové objekty i datové tabulky 4. Prostorové dotazy, jde o prostorové dotazy typu co se nachází na tomto místě, co se nachází v dané oblasti

12 Dotazy na mapové objekty a tabulky atributů Před dotazem je nutno vybrat třídu geoprvků a pokud daný druh geoprvku má připojenou tabulku, je možné její zobrazení, či účast na podmínce podle potřeby potvrdit nebo zrušit Všechny vybrané mapové objekty (geoprvky) vyhovující vyhledávací podmínce se ve vybraném pohledu zvýrazní Toto zvýraznění je možné nastavit obvykle výběrem barvy, tloušťky čáry apod. Pokud bylo nadefinováno i zobrazení tabulky atributů, při procházení vybranými mapovými prvky se zobrazí v definovaném formátu i tyto tabulky. Součástí dotazu mohou být i dotazy na údaje v tabulkách. Je nutné vybrat databázovou proměnou, relační operátor a údaj, na který se ptáme.

13 Platné relační operátory mohou být následující: = je rovno!= není rovno > větší než >= větší než nebo rovno < menší než <= menší než nebo rovno is NULL neobsahuje hodnotu is not NULL obsahuje hodnotu 1. Údaje, na které se ptáme, se vypisují z klávesnice nebo se vyhledají ze seznamu hodnot dané databázové proměnné. 2. Sestavené dotazy je možné ukládat, editovat, vyvolávat a rušit 3. První způsob spočívá v identifikaci jednotlivého objektu na základě jeho jména, označení nebo jiného atributu.

14 Velmi často se také používá jiný způsob - vyhledání určitého počtu objektů splňujících intervalové nebo logické podmínky jednoho nebo i více atributů K definici dotazu se nejčastěji používá jazyk SQL Často GIS disponuje uživatelských prostředím k sestavení dotazu, takže operátor ani neví, že pracuje s SQL jazykem. Příklad Jde nám o vyhledání všech silnic první třídy, kde za rok 2007 bylo více jak 100 nehod. Pomocí SQL jazyka můžeme psát: SELECT * FROM SILNICE WHERE Trida_sil=1 and Poc_nehod >= 100 and rok= 2007

15 Prostorové dotazy 1. Prostorové dotazy jsou dotazy, pomocí kterých se můžeme dotazovat na prostorové vztahy mezi existujícími geoprvky 2. Dotazy tohoto druhu jsou tvořeny jako kombinace operátorů a kritérií nutných k vyhledání. Např. operátor "uvnitř" (Inside) a kritérium "ohrada" způsobí vyhledání daných mapových objektů, které se nachází uvnitř dané "ohrady". Jednotlivé kritéria lze uložit a v případě potřeby použití zpět načíst. 3. Většina programů pro vytváření GIS umožňuje definovat následující prostorová kritéria typu: 4. výběrová množina - jde o výběr objektů pomocí ukázání nebo o výběr oknem 5. zóna jde o obalovou zónu kolem zvoleného objektu k níž se vztahují dotazy. K zóně je možné vztáhnout operátory typu uvnitř, vně. 6. ohrada - jde o ohradu kolem zvoleného objektu k níž se vztahují dotazy. I k ohradě je možné vztáhnout operátory typu uvnitř, vně, vně s přesahem.

16 Předpokládejme, že byla vytvořena zóna 200 m od hydrantu Pak je možné vyhledávat např. všechny parcely, které jsou uvnitř zóny

17 Je tedy nutné definovat operátor "uvnitř" a kritérium "zóna" na vyhledání všech centroidů uvnitř obalové zóny.

18 Případ kdy je nutné vyhledat všechny parcely, které jsou vzdáleny od daného hydrantu o více jak 200 m a zároveň méně než 300 m

19 Postup při nastavení prostorových dotazů: 1. Vybere se typ mapového prvku 2. Definují se dotazy na tabulku atributů 3. Vybere se Operátor 4. Zvolí se vzdálenost definující prohledávanou plochu 5. Vybere se mód plochy

20 ArcToolbox - Analyst tools topologické překrytí Základní operátory potom jsou: INTERSECT (AND - průnik), UNION (OR - sjednocení), IDENTITY (AND NOT - přiřazení na základě prostorového umístění).

21

22

23 Analýza dat v GIS Prostorové analytické možnosti GIS tvoří jádro systému GIS, toto jej odlišuje od ostatních informačních systémů Pomocí jsme schopni odpovědět na otázky: Co se nachází na? Kde se nachází? Jaký je počet? Co když?

24

25

26

27

28

29

30 Využití GIS pro vedení silničního a dálničního pasportu 1. Datový model pasportu silniční dopravní sítě je založen na uzlovém lokalizačním systému. 2. Jde o matematický model zobrazující silniční síť jako graf, kde vrcholy jsou uzlové body a hrany tvoří úseky jednoznačně. určené těmito uzlovými body. 3. Uzlové body jsou situovány ve význačných místech na silničních komunikacích. Jsou to především křižovatky silnic a dále pak některá specifická místa, mezi které patří také hranice administrativních jednotek, počátky a konce jednotlivých komunikací apod. 4. Úseky jsou tvořeny spojnicemi mezi dvěma sousedními uzly, ležícími na totožném tahu sledované komunikace. Každý úsek a uzlový bod má svoje jedinečné a nezaměnitelné označení. 5. Veškeré jevy týkající se silniční, či dálniční sítě, jsou jednoznačně charakterizovány svým staničením na úseku. Orientace na úseku je pak dána pořadím uzlových bodů.

31 V datovém modelu mohou být evidovány následující údaje: Uzlový lokalizační systém slouží pro jednoznačnou lokalizaci jevů. Obsahuje popis uzlů a úseků dopravní sítě, propojení dopravních směrů u složitých křižovatek apod. Neproměnné parametry patří mezi ně: 1. Geometrické vedení trasy komunikací směrové a výškové řešení komunikace 2. Pasportizační popis komunikací. Tento popis zahrnuje šířkové uspořádání, dále pak popis krytu komunikací, ochranných zdí a svodidel, stromořadí, dále pak vybavení komunikace (parkoviště, čerpací stanice motoresty, zastávky MHD apod.) 3. Evidence a popis křižovatek (typ, tvar, dopravní směry, signalizace apod.) 4. Evidence a popis podloží a konstrukčních vrstev komunikací 5. Evidence dalších objektů k této položce patří podrobný popis a evidence mostů, nadjezdů, podjezdů, železničních přejezdů, přívozů a tunelů.

32 Proměnné parametry do této kategorie patří technický stav komunikací získaný diagnostickým měřením. Evidované jsou zejména údaje typu únosnost, drsnost, podélná nerovnost, příčné nerovnosti, poruchy vozovky apod. Dopravní inženýrství představuje údaje typu výkonnost komunikací, údaje ze sčítání dopravy apod. Evidence stavební činnosti evidence oprav a rekonstrukcí na komunikacích, údržba apod. Každý objekt nemusí být v celé trase "jednolitý" (t.j. nemusí být použita jediná technologie - např. typ krytu vozovky), proto je nutno celou trasu rozdělit na jednotlivé úseky podle těchto technologií v bodech jejich změny (dle staničení trasy) a to pro každý objekt (pro každou vrstvu) zvlášť. K této činnosti je výhodné využít možností modulu, který každý větší GIS obsahuje, tzv. dynamické segmentace. Tato umožňuje ze vstupních dat vytvářet řídicí síť, která již automaticky váže lineárně vztažené informace k mapě. Tato síť je složena z grafických prvků a z napojených databázových vět. Dynamická segmentace podporuje jak bodové, tak i liniové prvky.

33 Poř. č. Značka - svislá dopravní značka Sloupec Typ Délka Poznámka 1 Tah Char 5 Číslo dálnice 2 SSUD Char 3 Číslo SSÚD 3 Stavba Char 5 Číslo stavby 4 Km Real Staničení dopravní značky 5 Cislo Char 6 Číslo značky 6 Druh Char 10 Druh značky 7 Poznamka Char 20 Poznámka Po ř. č. REKLAMA - reklama na dálnici Sloupec Typ Délka Poznámka 1 Tah Char 5 Číslo dálnice 2 SSUD Char 3 Číslo SSÚD 3 Stavba Char 5 Číslo stavby 4 Km Real Staničení reklamy 5 Povoleno Char 1 Je reklama povolena 6 Firma Char 32 Adresa a název firmy 7 Poznamka Char 20 Poznámka

34 Využití GIS pro vedení tramvajového pasportu Tramvajová trať se skládá z několika (i relativně) nezávislých faktorů, které nás zajímají z hlediska pasportizace (směrové poměry, výškové poměry, kolejnice, kolejová podpora, další objekty atd.). Aby ke každému objektu mohly být připojeny datové tabulky odlišných struktur, což vyplývá z toho, že objekty jsou různého typu, je vhodné je také ve výkresu (t. j. digitální mapě) reprezentovat samostatně. Byly proto rozděleny do jednotlivých vrstev, kde mají tvar směrového řešení trasy. Tyto vrstvy je možno zobrazit jednotlivě i dohromady.

35

36 Směrové poměry Údaj Název údaje Typ Délka Desetinná místa 1 MS_LINK NUMERIC MAPID NUMERIC TRAT CHARACTER 50 4 LINKY CHARACTER 20 5 OD_KM NUMERIC DO_KM NUMERIC OSOVA_VZDA NUMERIC SPECIFÏKA CHARACTER 30 9 DELKA NUMERIC PRAVA_LEVA CHARACTER 1 11 POLOMER NUMERIC ALFA NUMERIC TECNA NUMERIC Z NUMERIC PRECHODNIC NUMERIC PREVYSENI NUMERIC POZNAMKA CHARAKTER 255

37 Výškové poměry Údaj Název údaje Typ Délka Desetinná místa 1 MS_LINK NUMERIC MAPID NUMERIC TRAT CHARACTER 50 4 LINKY CHARACTER 20 5 OD_KM NUMERIC DO_KM NUMERIC SPECIFÏKA CHARACTER 30 8 K_POC_STAN NUMERIC OD_POC_STA NUMERIC POLOMER NUMERIC TECNA NUMERIC Y NUMERIC ALFA NUMERIC POZNAMKA CHARACTER 255

38 Svršek Údaj Název údaje Typ Délka Desetinná místa 1 MS_LINK NUMERIC MAPID NUMERIC MI_IMAGE CHARACTER 14 4 TRAT CHARACTER 50 5 LINKY CHARACTER 20 6 OD_KM NUMERIC DO_KM NUMERIC SPECIFÏKA CHARACTER 30

39 Úda j Kolejnice Název údaje Typ Délka Desetinná místa 1 MS_LINK NUMERIC MAPID NUMERIC TRAT CHARACTER 50 4 LINKY CHARACTER 20 5 OD_KM NUMERIC DO_KM NUMERIC Typ_kol CHARACTER 20 Podkladnice Údaj Název údaje Typ Délka Desetinná místa 1 MS_LINK NUMERIC MAPID NUMERIC TRAT CHARACTER 50 4 LINKY CHARACTER 20 5 OD_KM NUMERIC DO_KM NUMERIC Typ_podk CHARACTER 20

40 Zastávka Údaj Název údaje Typ Délka Desetinná místa 1 MS_LINK NUMERIC MAPID NUMERIC TRAT CHARACTER 50 4 LINKY CHARACTER 20 5 OD_KM NUMERIC DO_KM NUMERIC NAZEV CHARACTER 50 8 DELKA_OSTR NUMERIC NAST_HRANA NUMERIC POVRCH CHARACTER PRISTRESEK CHARACTER POZNAMKA CHARACTER 40

41 Zádlažba Údaj Název údaje Typ Délka Desetinná místa 1 MS_LINK NUMERIC MAPID NUMERIC TRAT CHARACTER 50 4 LINKY CHARACTER 20 5 OD_KM NUMERIC DO_KM NUMERIC Zadlazba CHARACTER 20

42 Křížení sítí Údaj Název údaje Typ Délka Desetinná místa 1 MS_LINK NUMERIC MAPID NUMERIC TRAT CHARACTER 50 4 LINKY CHARACTER 20 5 STANICENI NUMERIC KRIZ_SITI CHARACTER 20 7 POZNAMKA CHARACTER 20

43 Odvodnění tratě Údaj Název údaje Typ Délka Desetinná místa 1 MS_LINK NUMERIC MAPID NUMERIC TRAT CHARACTER 50 4 OD_KM NUMERIC DO_KM NUMERIC TYP_ODV CHARACTER 20 7 Poznamka CHARACTER 20

44 Využití GIS při vedení územně plánovací dokumentace Územní plánování soustavně a komplexně řeší funkční využití území, stanoví zásady jeho organizace, věcně a časově koordinuje výstavbu a jiné činnosti ovlivňující rozvoj území Územní plánování vytváří předpoklady k zabezpečení trvalého souladu všech přírodních, civilizačních a kulturních hodnot v území, zejména se zřetelem na péči o životní prostředí a ochranu jeho hlavních složek půdy, vody a ovzduší Vedení územně plánovací dokumentace /ÚPD/ vyžaduje zpracování velkého množství grafických a textových dat

45 Informační systém ÚPD musí být projektován tak, aby poskytoval následující služby: 1. Pořízení, editaci a zobrazení geografických dat 2. Prostorové analýzy hodnoceného území 3. Zpracování strategického plánu rozvoje (časověprostorové modelování) apod. Svým zaměřením je GIS ÚPD určen zejména pro potřeby: hlavního architekta města nebo obce volených orgánů stavebních úřadů jiných organizací k usnadnění posuzování konkrétních rozvojových záměrů z hlediska platné územně plánovací dokumentace

46 K uspokojení těchto potřeb zabezpečuje: 1. Výběr lokalit podle zadaných atributů a kritérií, vytváření katalogů požadovaných ploch nebo staveb pro vybraný účel 2. Modelování etap rozvoje (strategický plán) v návaznosti na hodnocení všech složek, které rozvoj etap ovlivňují: finanční prostředky velikost ploch, které se otvírají pro investory při zainvestování jednotlivých funkčních systémů: doprava technická infrastruktura zeleň, životní prostředí geologické poměry, atd. 3. Možnost vytváření opakujících se výstupů ve formě matric (text, tabulky, grafika)

47 4. Průběžné doplňování a aktualizace informací o území na základě zpracovaných průzkumů a rozborů, vlastních průzkumů terénu a místních šetření 5. Materiály pro komunikaci s veřejností a zvolenými orgány jednoduchá grafická schémata pro vyjádření územně plánovacích záměrů 6. Materiály pro komunikaci s regionálními a nadregionálními systémy 7. Materiály pro potřebu propagace

48 Podklady pro tvorbu ÚPD 1. Skupina: Soubor polohopisu Digitální mapy města poskytuje zpracovateli projektu Městská geodetická kancelář, která je referátem Odboru městské informatiky. V případě, že nejsou k dispozici při zpracování ÚPD digitální podklady, je možné využít např. katastrálních map v sáhovém měřítku 1:2880 nebo v dekadickém měřítku 1:2000 (1:1000). Tyto mapy lze pak digitalizovat a transformovat do používaného souřadnicového systému. 2. Skupina Databázový soubor katastru nemovitostí (soubor popisných informací). Jde o soubor ve vhodném databázovém formátu, který pro řešené území obsahuje pro všechny parcely informace z registru nemovitostí.

49 3. Skupina Soubor technických sítí data tohoto druhu poskytne zpracovateli projektu ÚPD oddělení informatiky Odboru technických sítí. 4. Skupina Soubor výškopisu pokud pro dané území existuje. V opačném případě se podle měřítka zájmového území může převzít např. z map SMO Skupina Podklady územně plánovací: Soubor kladolistů soubor obsahuje kladolist 1:5000, 1:2000, 1:1000 a 1: 500 dle Základní mapy velkého měřítka (ZMVM) včetně označení mapových listů měřítka 1: Kladolist 1:500 může být použit pro stanovení hranic základních ploch při dělení velkých ploch (lesy ZPF), které mají více jak 100 vrcholů. Soubor hranic soubor obsahuje hranice města, katastrálních území, urbanistických obvodů a městských částí i s jejich názvy a číselnou identifikací. Soubor hranic řešeného území

50 Soubor údajů o parcelách obsahuje informace o druhu pozemku (kultuře) Soubory územního plánu města (pouze výřezy dle hranic pro předávání digitálního území) - jde o následující soubory: stabilizované základní plochy návrhové základní plochy stabilizovaná doprava návrhová doprava ochranné režimy kódy a IPP základních ploch knihovny uživatelských plochy knihovny uživatelských čar ochranných režimů a návrhové a databázový soubor informací o základních plochách aktualizovaný soubor názvů ulic Základní plochy jde o plochy, které pokrývají celé zájmové území, určují stávající nebo plánované využití daného území.

51 V digitální podobě jsou to uzavřené objekty (shape). Každá ZP má jednoznačnou identifikaci, která zahrnuje určení, v kterém urbanistickém obvodě leží, zda se jedná o plochu návrhovou či stabilizovanou a pořadové číslo v daném urbanistickém obvodě. Ke každé takové ploše tedy existují atributová data, kdy klíčem je výše popsaná identifikace. Příklad územního plánování v GIS Celý územní plán je rozdělíme do 5 základních kategorií dle tabulky

52 index ÚZEMNÍ PLÁN kategorie Zastavitelné plochy Volné plochy Obsluha území Inženýrské sítě Ochranné režimy KATEGORIE ZASTAVITELNÉ PLOCHY ke každé zastavitelné ploše jsou připojeny tyto databázové položky: databázová tabulka Typ poznámka [jednotky] PLOCHA Real plocha zastavitelné plochy [m 2 ] OBVOD Real obvod zastavitelné plochy [m] INDEX Real index zastavitelné plochy [%]

53 Shrnutí Je potřebné zachovat efektivní přístup k datům (z hlediska jejich třídění a vyhledávání) na základě návrhu efektivních datových struktur pro textová a numerická data. Systém musí být tvořen jako zcela otevřený Veškeré komponenty GIS musí být schopny pracovat se standardními formáty jak grafických tak textových dat tak, aby byla zajištěna plná datová kompatibilita Aktuální otázkou je průběžné aktualizace již vytvořených částí mapové báze Nutným předpokladem zavedení GIS do firmy je organizační zabezpečení systému spojené s úpravou organizačních struktur tak, aby celý systém obsluhovali kvalifikovaní pracovníci