GEOI NF ORM AČ NÍ T ECHNOL OGI E David Vojtek In s ti t u t g e o i n fo r m a ti k y Vy s o k á š k o l a b á ň s k á Te c h n i c k á u n i v e r z i ta O s tr a v a Co je Geoinformatika a GIT Přehled vybraných GIT GIS C o j e G e o i n f o r m a t i k a a G I T P ř e h l e d v y b r a n ý c h G IT G IS 1
Geoinformatika je věda, zabývající se studiem vlastností, chování a vzájemných interakcí prostorových objektů, jevů a procesů prostřednictvím jejich digitálních modelů s využitím informačních a geoinformačních technologií. Zdroj: RAP06 Geoinformační technologie jsou specifické informační technologie určené pro zpracovávání geodat a geoinformací, jejich získáváním počínaje a vizualizací konče. Zdroj: RAP06 Geografické informační systémy Digitální modely trénů Dálkový průzkum Země LIDAR Digitální stereofotogrammetrie Globální navigační polohové systémy Geoweb Cloud GIS Distribuované geodatabáze a mapy Mobilní geoinformační technologie 2
C o j e G e o i n fo r m a ti k a a G IT P ř e h l e d v y b r a n ý c h G I T G IS GIS jsou systémy orientované na sběr, uchovávání, zpracování a analyzování geodat a geoinformací, prezentovaných ve formě různých map, grafů a tabulek. GIS oddělují ukládání a zobrazování dat a přidávají další analýzy a syntézy prostorových dat. Postupy Uživatelé HW SW Geodata Obsluha Organizační kontext Vnější prostředí organizace a aplikace GIS 3
Jsou podmnožinou GIS Zaměřuje se na generování, modelování a vizualizaci Zemského reliéfu a povrchu Zdrojem dat pro tvorbu DMT jsou dnes převážně metody dálkového průzkumu Země DPZ je zaměřena na sběr informací o objektech, jevech a procesech distančními metodami DPZ umožňuje analyzovat snímky a záznamy pořízené různými nosiči a senzory Nosiče (družice, letadla, drony) Senzory (optické, tepelné, mikrovlnné) Dnes dominantní technologie pro sběr geodat Součáts DPZ Letecké (pozemní) laserového skenování Sběr 3D dat s vysokou přesností Využívá GNSS 4
Součást DPZ Sběr trojrozměnných dat (výšková data) Dnes spojená se systémy bezpilotních prostředků Využívá GNSS GNSS slouží k určování polohy a času V GIT slouží: se pro sběr dat v terénu (mapování), v DPZ k lokalizaci senzorů při sběru snímků, záznamů, při lokalizaci a navigací v mapách v GIS a mobilních aplikacích. Umožňuje publikování a distribuci prostorových dat prostřednictvím internetu (http) a webových služeb. Neznámější OGC standardy WMS, WFS a WCS Slouží k: Zobrazování dat, Sběru dat, Distribuce dat. 5
GIT pro práci v terénu na mobilních zařízeních, které znají svou polohu a která jsou schopna získávat potřebná data ze serverů v zázemí Slouží: pro sběr dat, pro rozhodování a řízení. Z GIT využívá Geoweb, GNSS, upravené GIS C o j e G e o i n fo r m a ti k a a G IT P ř e h l e d v y b r a n ý c h G IT GIS Geografický informační systém je funkční celek, kterým se s využitím geoinformačních technologií získávají, uchovávají, zpracovávají a zpřístupňují geodata a geoinformace nebo který automatizovaně podporuje výkon určitých činností. ČAGI 6
GIS je funkční celek vytvořený integrací technických a programových prostředků, geodat, pracovních postupů, obsluhy, uživatelů a organizačního kontextu, zaměřený na sběr, ukládání, správu, analýzu, syntézu a presentaci geodat pro potřeby popisu, analýzy, modelování a simulace okolního světa s cílem získat nové informace potřebné pro racionální správu a využívání tohoto světa. RAP98 Land Information System (LIS) Urban Information System (UIS) Natural Resources Information System Automat Mapping and Facility Management (AM/FM) specializovaný typ aplikací, který se často objevuje, jako nástavba GIS Postupy Uživatelé HW SW Geodata Obsluha Organizační kontext Vnější prostředí organizace a aplikace Schéma systémového pojetí GIS 7
Postupy Uživatelé HW SW Geodata Obsluha Organizační kontext Vnější prostředí organizace a aplikace Pojetí GIS jako aplikace ArcGIS Desktop, ArcGIS Server, AutoCAD Map, Blac Coral, Caliper, ERDAS Imagine, Geomedia, GRASS, GvSIG, IDRISI, Jump GIS, MapGuide, Mapinfo, PCI geomatics, QUANTUM gis, SAGA GIS, GIS Úloha zobrazování dat Úlohy dotazování Zpracování dat Úlohy analýzy a syntézy Prostorové aspekty dat Popisné aspekty dat CAD Úloha zobrazování dat Definice zobrazení Pořizovaní a úprava geodat registrace vektorizace, digitalizace, konstrukce z měření editace Ukládání geodat do souborů geodatabází Zobrazování geodat ze souborů geodatabází webových služeb 8
Vizualizace mapy 3D scény videa tabulky grafy Konverze formátů Analýzy a dotazy geometrické operace topologie vektorových dat překryvné operace extrakce analýzy blízkosti síťové analýzy dotazování a mnoho dalších Interaktivní výběry kurzorem (identify) SQL dotazy nad atributy geoprvků: Select <atribut 1,,atribut n > From <Tabulka> Where PODMÍNKA 1, PODMÍNKA 2 Prostorové dotazy: Například: Vyber všechny bodové geoprvky třídy A, které se nachází uvnitř polygonů ve třídě geoprvků B Kombinované Dotaz na atribut PocObyv ve vrstvě budova Prostorový dotaz SELECT * FROM budova WHERE "PocObyv" > 6 Příklady dotazů 9
CLIP SPLIT SYMETRICAL DIFFERENCE ERASE 10.12.2015 Extrakce dat CLIP SELECT SPLIT Překryvné operace ERASE IDENTITY INTERSECT SPATIAL JOIN SYMETRICAL DIFFERENCE UNION UPDATE E x t r a k c e P ř e k r y v n é o p e r a c e Příklady analýz na vektorovými daty Lokální operace Provádí se po buňkách Matematické operace Statistické operace Logické operace 10
Ohniskové operace Používají filtrovací okno Statistické operace Příklad: Vyhlazení průběhu reliéfu. Výškou k okolí vyčnívající buňka (možná chyba). ( a+b+c+d+e+f +g+h+i)/9 výšky filtrovací funkce Zonální operace Provádí se po zónách Matematické operace Statistické operace výšky zóny Příklad: Zjištění převýšení v zóně (parcele). převýšení v zóně Globální operace Provádí se pro všechny buňky zdroj Příklad: Euklidovská vzdálenost buněk od zdrojové buňky v rastru. vzdálenost buněk od zdroje 11
Užití území Užití území Terénní reliéf Výchoz í bod A Nákladový povrch Terénní reliéf Cílový bod B Kumulované náklady při cestě z bodů A Směr nejlevnější cesty do bodu A Nejlevnější trasa 10.12.2015 Úkol 1: Nalézt nejlevnější trasu mezi místem A a B Při hledání trasy je nutné brát ohled na: A. členitost reliéfu B. způsob využití území B? A Výchozí bod A Cílový bod B Užití území Nákladový povrch Kumulované náklady při cestě z bodů A Nejlevnější trasa Terénní reliéf Směr nejlevnější cesty do bodu A Schéma postupu Typ povrchu Kód povrchu Cena za buňku [-] Reklasifikace globální operace s rastrem voda 1 50 komunikace 2 65 pole a louky 3 15 les 4 35 zástavba 5 1000 Vytvoření nákladového povrchu 12
Užití území Užití území Užití území Výchoz í bod A Nákladový povrch Terénní reliéf Výchoz í bod A Nákladový povrch Terénní reliéf Výchoz í bod A Nákladový povrch Terénní reliéf Cílový bod B Kumulované náklady při cestě z bodů A Směr nejlevnější cesty do bodu A Cílový bod B Kumulované náklady při cestě z bodů A Směr nejlevnější cesty do bodu A Cílový bod B Kumulované náklady při cestě z bodů A Směr nejlevnější cesty do bodu A Nejlevnější trasa Nejlevnější trasa Nejlevnější trasa 10.12.2015 Cost Distance globální operace s rastrem Zpětné trasování Cost Back Link globální operace s rastrem Zpětné trasování Barva buňky určuje nejlevnější směr (na další buňku) ke zdroji. Cost Path globální operace s rastrem Nalezení nejlevnější trasy 13
Procedura vyhodnocení zvolených kritérií za účelem dosažení definovaného cíle. angl. Multi-Criteria Evaluation (MCE) Definice cíle Stanovení kritérii: Faktory Omezení Stanovení vah kritérii Mapování kritérií Standardizace kritérií Přiřazení vah kritériím Spuštění hodnocení Definuje odborník na hodnocenou problematiku Uskutečňuje specialista GIS Zdroj: MAR11 Každá buňka rastru je kandidát Alternativa1: Je lokalita vhodná Alternativa 2: Není lokalita vhodná Množina kandidátů je tvořena všema kandidáty (v tomto případě buňkami rastru). Množinu alternativ tvoří všichni kandidáti z jedné alternativ. Rozhodování a základní pojmy Zdroj: IDRISI Je měřitelné nebo ohodnotitelné pravidlo pro přiřazení prvku z množiny kandidátu > množiny rozhodnutí Faktor kritérium vyjadřující hodnotou na škále vhodnost nebo nevhodnosti kandidáta měkkou hodnotou (např. v rozmezí 0-100%) Omezení kritérium vyjadřující vhodnost nebo nevhodnost kandidáta tvrdou hodnotou Ano/Ne (Boolean) 14
Procedura výběru vhodných kritérií, které přidělí kandidáta do jedné z množin rozhodnutí. Tvrdé rozhodování (pravda/nepravda) neodpovídá zpravidla úplně realitě Měkké rozhodování bližší realitě (např. metoda vážených lineárních kombinací v kombinaci s metodou Monte Carlo) Úkol 2: Nalézt nejlevnější místa pro výstavbu technologických zařízení 1. Jsou maximálně 500 metrů od komunikací. 2. Jsou minimálně 50 metrů od budov. 3. Nachází se na loukách nebo polích. 4. Nachází se na plochách s maximálním sklonem do 10. Užití území Vytvoření omezení číslo 2 Kritéria (omezení) 1. Jsou maximálně 500 metrů od komunikací. 2. Jsou minimálně 50 metrů od budov. 3. Nachází se na loukách nebo polích. 4. Nachází se na plochách s maximálním sklonem do 10. Příklad multikriteriálního hodnocení 15
Omezení č. 1. Omezení č. 3. Omezení č. 2. Omezení č. 4. Kritéria (omezení) 1. Jsou maximálně 500 metrů od komunikací. 2. Jsou minimálně 50 metrů od budov. 3. Nachází se na loukách nebo polích. 4. Nachází se na plochách s maximálním sklonem do 10. Kritéria (omezení) 1. Jsou maximálně 500 metrů od komunikací. 2. Jsou minimálně 50 metrů od budov. 3. Nachází se na loukách nebo polích. 4. Nachází se na plochách s maximálním sklonem do 10. Výsledek multikriteriálního rozhodnutí Boolenovský součin kritérii operátor AND [IDRISI] J. R. Eastman 2008: IDRISI Andes Guide to GIS and Image Processing, Clark Labs Clark University, April 2006, 328 pages. [MAR11] López-Marrero, T., González-Toro, A., Heartsill-Scalley, T., Hermansen-Báez, L. A. 2011. Multi-Criteria Evaluation and Geographic Information Systems for Land-Use Planning and Decision Making [Guide]. Gainesville, FL: USDA Forest Service, Southern Research Station. 8 p. online [2015-11-11] [RAP06] Rapant, P. 2006: Geoinformatika a geoinformační technologie. 1. vydání, Ostrava VŠB- TUO. str. 513 16
Studijní opory k přednáškám předmětu: G E O I N F O R M A Č N Í T E C H N O L O G I E P r e z e n ta c e 6 Ve r z e 2 David Vojtek In s ti t u tu g e o i n fo r m a ti k y Vy s o k á š k o l a b á ň s k á Te c h n i c k á u n i v e r z i ta O s tr a v a 2015 P r e z e n t a c e b y m ě l a b ý t p o u ž í v a n á v e s p o j e n í s e z d r o j i n a k t e r é s e o d k a z u j e. 17