Slajd 1

2012-01-25

aaaaaaaaa

dr inż. Piotr Wężyk

Wykład: 1_G

Wprowadzenie do

Systemów Informacji

Przestrzennej

Kurs: Podstawy geomatyki w leśnictwie

2012-01-25



GIS: Geographic (-al) Information System =
Geograficzne Systemy Informacyjne; Systemy
Geoinformacyjne; GI



LIS: Land Information System (kataster, duże skale)



SIG : Systemy Informacji Geograficznej



SIT : System Informacji o Terenie (kataster, infrastruktura)



SIP: Systemy Informacji Przestrzennej



Geo - (z greckiego „

Ge; Gaja, Gaea”

– bogini

Ziemi)

GIS/SIP - synonimy

2012-01-25

GIS - obiekty

Wszystkie obiekty (encje) posiadające (stałą bądź zmienną)

pozycję względem powierzchni Ziemi

H. Aalders

Def.

2012-01-25

GIS – historia (1)

Malowidła w jaskini Chauvet
(F) odkrytej w 1994 roku
Datownie: ok. 31.000 lat BP

http://www.zwoje-scrolls.com/zwoje27/text02_3p.htm

momentu

kiedy

malowidła

naścienne

reprezentują

związki

przestrzenią

atrybuty

obiektów można uznać je za
początki GIS

2012-01-25

GIS – historia (2)

Współcześnie
mapy

wędrówek

karibu
wykonuje się na

podstawie

danych
zapisanych

przez odbiornik

GPS

http://kenai.fws.gov/overview/notebook/images/caribou_movements_gps_collars_2008.jpg

2012-01-25

GIS – historia (3)

1854 rok – mapa zasięgu
epidemii cholery w centralnym

Londynie wykonana przez

Dr Johna Snow. Przykład
analizy przestrzennej

2012-01-25

aaaaaaaaa

2012-01-25

GIS – historia (4)

 1968 Tomlinson Roger: „ A geographic information system for regional

planning”



Kanada CGIS- Canada Geographic Information System (zaprojektowany

dla potrzeb zarządzania środowiskiem naturalnym - analizy

przestrzenne



„Harvard lab” : SYMAP (1964), GRID, ODYSSEY



USA Census Bureau: DIME, TIGER



USGS (US Geological Survey): DLG

http://www.geog.ubc.ca/courses/klink/gis.notes/ncgia/u2
3.html#SEC23.1

2012-01-25

GIS - nauka?

GIS

Geografia

Kartogra-

fia

Tele-

detekcja

Foto-

grametria

CAD

Hydrologia

Klimatologia

Planowanie

przestrzenne

Geodezja

Ekologia

2012-01-25

GIS czy Geoinformatyka ?

GPS

Miernictwo

GIS

SIT

Fotogrametria

Internet

WAP, GPRS

GEOMATYKA

2012-01-25

Geomatyka czy Geoinformatyka ?

Geomatyka (

ang. geomatics

), dyscyplina naukowo-techniczna

zajmująca się pozyskaniem, analizowaniem, interpretowaniem,

upowszechnianiem i praktycznym stosowaniem geoinformacji
Geoinformatyka (

ang. geoinformatics

)- 1. dziedzina zajmująca

się przetwarzaniem geoinformacji za pomocą komputerów;

2. zastosowanie informatyki do przetwarzania geoinformacji
Geoinformacja (

ang. geoinformation

) 1. informacja uzyskiwana

na drodze interpretacji danych geoprzestrzennych; 2. synonim

i często używany skrót informacji geograficznej, stosowany

również dla podkreślenia interdyscyplinarnego charakteru tego

terminu nie ograniczającego się do geografii jako nauki

(Leksykon Geomatyczny PTIP – Gaździcki 2001)

Def.

2012-01-25

GIS - definicje

„GIS to komputerowy system zaprojektowany dla użytkownika w celu:

zbierania, zarządzania i analizy dużej ilości danych przestrzennych i ich

atrybutami” - Hamenway, 1989

„System do : pozyskiwania, przechowywania, sprawdzania, manipulacji,

integracji, analizy i prezentacji danych odnoszących się do obiektów

przestrzennych” - Strobl, 1988

„GIS to zestaw wszechstronnych narzędzi do: zbierania, składowania,

przetwarzania, transformowania i wyświetlania danych przestrzennych

świata rzeczywistego” - Burrough 1986

Def.

2012-01-25

GIS - zapytania przestrzenne



Lokalizacja - gdzie leży budynek N-ctwa (współrzędne/ adres) ? Jak

dużo i jakich wydzieleń znajdzie się w zasięgu huraganu?



Warunek – wybierz wszystkie N-ctwa w RDLP Kraków?



Analizy sieciowe (Routes) - najkrótsza/ najszybsza droga do N-ctwa



Tekstura (pattern) - znajdź podobieństwa w obrazie d-stanów



Trendy - jakie zmiany zaszły od roku 1937? Globalne zmiany klimatu?



Modelowanie - co stanie się w momencie opadu 45 mm/ dobę w zlewni

górskiej pozbawionej drzewostanów?

2012-01-25

aaaaaaaaa

2012-01-25



Zarządzanie środowiskiem naturalnym: np. leśnictwo



Ochrona przyrody - modele zasięgów gatunków roślin i zwierząt



Ochrona środowiska przed katastrofą ekologiczną („disaster management”)

- np. katastrofa tankowca (modele propagacji)



Planowanie przestrzenne - zagospodarowanie przestrzenne w gminie



Komunalne Systemy Informacji - sieci energetyczne, wodociągi itp



Transport towarów - optymalizacja transportu



Marketing - wyszukiwanie potencjalnych lokalizacji supermarketów

GIS - zastosowania

2012-01-25

INSPIRE

Infrastruktura Informacji Przestrzennej w Europie

INfrastructure for SPatial InfoRmation in Europe

Ważne daty:
• 25 kwietnia 2004  - zostaje opublikowany projekt Dyrektywy przez Parlament Europejski z
dnia
• 14.03.2007 (Directive 2007/2/EC);
• 25.04.2007 opublikowanie w Official Journal of the EU
• 15.05. 2007 dokument wchodzi w życie
• do dnia 15.05.2009 - Państwa członkowskie mają czas na dostosowanie i wprowadzenie w
życie ustaw i przedsięwzięć koniecznych do spełnienia wytycznych Dyrektywy INSPIRE .
• 04.03. 2010 – Przyjęcie ustawy o IIP przez Sejm RP

http://www.akademiainspire.pl

2012-01-25

INSPIRE

Infrastruktura Informacji Przestrzennej w Europie

SDI = GIS + Internet + Standardy + Interoperacyjność + Porozumienia

+ Użytkownicy

Definicja SDI: zespół odpowiednich technologii, środków politycznych i

ekonomicznych oraz przedsięwzięć instytucjonalnych, które ułatwiają dostęp i

korzystanie z danych przestrzennych.

Skale SDI: lokalna (np. powiat), regionalna (np. województwo), państwowo (NSDI
- National SDI), międzynarodowa (np. ESDI - European SDI) lub globalna.

SDI obejmuje:
a) powiązane ze sobą, zdolne do współdziałania systemy i bazy danych

przestrzennych zawierające dane i metadane o odpowiedniej treści i jakości;

b) technologie teleinformatyczne i geoinformacyjne stosujące powszechnie
akceptowane standardy (np. OGC);

c) przepisy prawne, struktury organizacyjne, rozwiązania ekonomiczne i zasoby

ludzkie;
d) użytkowników tworzących społeczeństwo geoinformacyjne.

2012-01-25

INSPIRE

Podstawowe założenia

1. Dane powinny być pozyskiwane tylko jeden raz oraz przechowywane i zarządzane w
sposób najbardziej poprawny i efektywny przez odpowiednie instytucje i służby do tego

powołane.

2.  Należy  zapewnić  ciągłość  przestrzenną  danych  tak  aby  było  możliwe  pozyskanie
różnych  zasobów,  z  różnych  źródeł  oraz  aby  możliwe  było  ich  udostępnianie  wielu
użytkownikom i do różnorodnych zastosowań.

3.  Dane  przestrzenne  powinny  być  przechowywane  na  odpowiednim  (jednym)  poziomie
administracji  publicznej  i  udostępniane  podmiotom  na  wszystkich  pozostałych  poziomach.

4.  Dane  przestrzenne  niezbędne  do  odpowiedniego  zarządzania  przestrzenią  na  wszystkich
poziomach administracji publicznej powinny być powszechnie dostępne (tj. bez warunków
ograniczających i/lub utrudniających ich swobodne wykorzystanie).

5. Należy zapewnić dostęp do informacji o tym, jakie dane przestrzenne są dostępne i na
jakich  warunkach,  a  także  informacja  umożliwiająca  użytkownikowi  ocenę
przydatności tych danych do swoich celów.

2012-01-25

• interoperacyjność – możliwość łączenia zbiorów danych przestrzennych oraz interakcji
usług danych przestrzennych, bez powtarzalnej interwencji manualnej, w taki sposób, by
wynik był spójny, a wartość dodana zbiorów i usług danych przestrzennych została
zwiększona;

• metadane - informacje opisujące zbiory danych przestrzennych jak też usługi danych
przestrzennych oraz umożliwiające ich odnalezienie, inwentaryzację i używanie. Dane o
danych, dostarczające odpowiedzi: Co?, Kto?, Gdzie?, Kiedy?, Jak?, Czym?...

• katalog obiektów przestrzennych - katalog zawierający definicje oraz opisy typów
obiektów przestrzennych, ich atrybutów oraz innych komponentów występujących w jednym
lub więcej niż jednym zbiorze danych przestrzennych, wraz ze wszelkimi operacjami, jakie
mogą być stosowane;

• gazeter - wykaz nazw obiektów geograficznych, np. ulic lub miejscowości, zawierający
informacje o położeniu tych obiektów [EN ISO 19112:2005, Informacja geograficzna —
Odniesienia przestrzenne za pomocą identyfikatorów geograficznych]

INSPIRE

Słowa kluczowe

Główne komponenty INSPIRE:

metadane, specyfikacja: danych, usług sieciowych,

wspólnego użytkowania danych i usług oraz procedur monitorowania.

2012-01-25

Adam Iwaniak

http://www.rsip.lodzkie.pl/prezentacje/Iwaniak_www_gislab_ar_wroc_pl.pdf

INSPIRE

Metadane, Standardy OpenGIS, Schematy

CSW - Catalogue Service
for Web
WMS – Web Map Serivce
WFS – Web Feature Service
WCS – Web Coverage

Service
WPS – Web Processing

Service

2012-01-25

aaaaaaaaa

2012-01-25

Dokumenty związane z informacją geograficzną:

– ISO 19105 Conformance and Testing

– ISO 19106 Profiles
– ISO 19108 Temporal schema

– ISO 19115 Metadata

– ISO 19119 Services
– ISO/IEC 19125 Simple Feature Access

– ISO/CD 19136 Geography Markup Language

– ISO 19139 Metadata Implementation specification

– ISO 639 Codes for the representation of names of languages
– ISO 8601 Representation of dates and times

– The Dublin Core Metadata Element Set (ISO15836:2003)

INSPIRE

Metadane, Standardy, Schematy

2012-01-25

INSPIRE

Metadane, Standardy, Schematy

W normie ISO 19115, a tym samym w polskim profilu metadanych

stosuje się następujące definicje:



Typ danych,



Zbiór danych,



Seria zbiorów danych ,



Siatka ,



Metadane ,



Element metadanych ,



Encja metadanych,



Deskryptor,



Sekcja metadanych,



Model,



Zasób,



System odniesień czasowych.

2012-01-25

Geoportal INSPIRE - oznacza witrynę internetową lub jej odpowiednik, zapewniającą
dostęp do usług wymienionych w art. 11 ust. 1.

a) usługi wyszukiwania, umożliwiające wyszukiwanie zbiorów oraz usług danych
przestrzennych na podstawie zawartości odpowiadających im metadanych oraz
umożliwiające wyświetlanie zawartości metadanych;
b) usługi przeglądania, umożliwiające co najmniej: wyświetlanie, nawigowanie,
powiększanie i pomniejszanie, przesuwanie lub nakładanie na siebie zbiorów danych
przestrzennych oraz wyświetlanie informacji z legendy i wszelkiej istotnej zawartości
metadanych;
c) usługi pobierania, umożliwiające pobieranie kopii całych zbiorów danych

przestrzennych lub części takich zbiorów oraz, gdy jest to wykonalne, dostęp bezpośredni;
d) usługi przekształcania, umożliwiające przekształcenie zbiorów danych przestrzennych
w celu osiągnięcia interoperacyjności;
e) usługi umożliwiające uruchamianie usług danych przestrzennych.

Usługi te uwzględniają odpowiednie wymagania użytkownika oraz powinny być proste w
użyciu, publicznie dostępne oraz dostępne za pośrednictwem Internetu lub innego
odpowiedniego środka telekomunikacji.

INSPIRE

2012-01-25

Wyszukanie danych udostępnianych przez system według kryteriów
wyszukiwania m.in.:
• obszar terytorialny (nazwa),
• nazwa zbioru danych,
• kategoria danych,
• zakres informacyjny,
• jakość i ważność zbioru danych,
• warunki dostępu i korzystania z danych,
• właściciel i administrator danych,
• wielkość danych (z opcją uwzględniania dostępnej skali),
• format, w jakim udostępniane są dane,

• powiązanie z innymi danymi,
• powiązanie z usługami systemu,
• dowolny ciąg znakowy występujący w katalogu metadanych (słowa kluczowe),
• obszar, określony poprzez:



zakres współrzędnych terytorialnych (extent/MBR) wraz z

możliwością wyboru układu odniesienia,



element podziału administracyjnego kraju (do poziomu adresu),



element podziału ewidencyjnego kraju,



szczegółową lokalizację.

INSPIRE

Wyszukaj

2012-01-25

aaaaaaaaa

2012-01-25

INSPIRE GEOPORTAL

JRC EC

1. Integracja danych
Wektor + raster
2. Funkcje interfejsu :
• zoom +

• zoom –

• pan

• zoom do całości obszaru

• cofnięcie do poprzedniego okna
zoom

• pomiar odległości i powierzchni

• czyszczenie selekcji

• wydruk (np. pdf)

• statystyka serwera

• zapis i wczytanie mapy XML

2012-01-25

WWW.GEOPORTAL.GOV.PL

www.geoportal.gov.pl

2012-01-25

DATA INPUT - wprowadzanie danych (1)

Istniejące

mapy

Skaner,

monitor PC,

wektoryzacja

Digityzer

Obserwacje

terenowe

ASCII

GPS

DATA

INPUT

Szkice

Skaner

Georeferencja

Sensory:

samolot,

satelita

Nośniki

DAT,CD-R

2012-01-25

DATA INPUT - wprowadzanie danych (2)

Odbitka mapy analogowej
Wymagane: punkty dostosowania

do transformacji (min. 4 –10)

każdego arkusza mapy - bardzo
wysoka pracochłonność

Zapis cyfrowy

Digitalizacja

Digityzer (Tablet)

2012-01-25

DATA INPUT - wprowadzanie danych (3)

Skanowanie i wektoryzacja ekranowa:



rozdzielczość (100-2400... dpi)



zapis (CD-R, DVD, HDD USB, PenDrive)



formaty (TIFF, JPEG 2000, BMP, ECW)



kalibracja do układu współrzędnych



wektoryzacja ekranowa (pół- automatyczna)



zapis wektora, kodowanie



generowanie warstw poprawnych topologicznie

2012-01-25

DATA INPUT - wprowadzanie danych (3)

Mapy:



gospodarcze 1:5.000



gospodarczo – przeglądowe 1:10.000



przeglądowe 1:25.000 (1:20.000)



STL



glebowo-siedliskowe



topograficzne: sytuacyjne i wysokościowe (rzeźba) – skale 1:10.000, 1:25.0000

1:50.000



zasadnicze 1:500, 1:1000, 1:2000, 1:2880



ewidencyjne (działki, klaso-użytki, nr działek) – skale: 1:1000, 1:2000, 1:5.000



wyciągi z rejestru punktów granicznych



pomiary bezpośrednie (geodezyjne)



opisy punktów osnowy geodezyjnej



mapy archiwalne



ortofotomapy lotnicze bądź satelitarne

2012-01-25

aaaaaaaaa

2012-01-25

DATA OUTPUT - wyprowadzanie danych

Visual

Display

Terminal

Maps

Printer

Display

and

Reporting

Plotter

Tables

Magnetic

CD-R, DVD

Media

Figures

CRT, LCD,

PDA, GSM

2012-01-25

GIS - przepływ informacji - analiza

Data

Input

Display

and

Reporting

Data Transformation

Query

Input

Geographic

Database

Result/Wynik

Przykład: wskaż potencjalne areały

występowania głuszca w Polsce. Jakie

mapy są do tego potrzebne?

2012-01-25

GIS - klasyfikacje

FUNKCJE

ZAWARTOŚĆ

APLIKACJE

planowanie

analizy

rejestracja

lokalne
N-ctwo

regionalne

RDLP

krajowe

GDLP

dane

proces

produkty

2012-01-25

GIS - kryteria podziału



Obszaru:



systemy obiektowe



lokalne



regionalne



krajowe



kontynentalne



globalne



Źródła informacji:



pierwotne (kataster)



Wtórnej (np. plan

zagospodarowania

przestrzennego)



Zakresu użytkowania:



jeden użytkownik (np. MPK)



wielu użytkowników (Urząd

Miejski)



Struktury funkcjonowania:



scentralizowane



rozproszone



Przeznaczenia:



ewidencja



kartografia (redakcja map)



planowanie przestrzenne



gospodarka terenami



monitoring środowiska

2012-01-25

GIS - rodzaje (1)

Administrative

Information

system

Geographic

Information

systems

Land

Information

system

Resource

Information

system

Technical

Information

system

Spatial

Information

systems

Information

system

Duża skala

kataster 1: 1 000

Mała skala

1: 50 000

2012-01-25

LIS (SIT) - charakterystyka



Rejestracja (systemy katastralne) i zarządzanie



Dokładność metryczna



Integracja geodanych



Topologia



Raster/ wektor



Obiektowo zorientowane bazy



Duże bazy danych

2012-01-25

aaaaaaaaa

2012-01-25

CAD - charakterystyka



Design i wizualizacja



Brak integracji geodanych



Brak topologii



Wektor / obraz



Brak analiz przestrzennych

2012-01-25

AM/FM - charakterystyka

AM (digital mapping) :

• duże skale map topograficznych
• brak analiz

• brak topologii
• wektor (metryczność)

FM (facility management):
• rejestracja i zarządzanie

•analizy logiczne (sieciowe)
• integracja geodanych

• elementy topologii i metryczności (wektor)
• dużo detali - duże bazy danych

2012-01-25

IP /RS & DM - charakterystyka

IP / RS:



analizy i zarządzanie



duże bazy danych



ograniczona dokładność kartometryczna



struktura rastra (field based)

Desk Top Publishing:



produkcja map tematycznych



elementy integracji geodanych



brak topologii



struktura wektora



niewielkie bazy danych

2012-01-25

Wspomaganie decyzji (DSS- Decision Support Systems):


najlepsze położenie obiektu,



najgorsza lokalizacja,



najszybsza (najkrótsza) trasa,



najefektywniejsze wykorzystanie

Integracja danych przestrzennych: przetworzenie różnych

informacji do postaci cyfrowej i wspólnego układu odniesienia

Inteligentne bazy danych przestrzennych : METADANE

(informacje o danych)

Analizy przestrzenne: generowanie nowych informacji na bazie

już istniejących

GIS - obszary zastosowań

2012-01-25

GIS nie jest tylko i wyłącznie :



systemem komputerowym do tworzenie (kompilacji, edycji )

map cyfrowych;



systemem nawigacyjnym;



systemem wspomagania decyzji;



systemem do tworzenia komputerowej grafiki (2D, 3D);



systemem CAD;



bazą danych

- jest z nimi często utożsamiany, a to już jest

BŁĄD !!!

GIS - czym nie jest ?

2012-01-25

„Okres przydatności do spożycia”

komponentów GIS



Oprzyrządowanie : 2-4 lat ?



Program komputerowy: 1-3 lat ?



Dane: 25-70 lat ?

GIS - best before....

2012-01-25

aaaaaaaaa

2012-01-25

100

Hardware : od 1 000 $

Software: 10.0000-20 000 $

Dane: ????? $

GIS - koszty

2012-01-25

Oprogramowanie GIS/RS



ArcGIS, Arc/Info , Arc/View (ESRI)



Intergraph MGE, GeoMedia



MapInfo



ERDAS, VirtualGIS



SICAD



ATLAS*GIS



ArcCad



Smallword GIS



Idrisi



ER Mapper



Grass



ARGIS



MacGIS

2012-01-25

Quo vadis GIS ?



Pierwsza faza „pionierska”: 1965/70 -
1980/1985



Faza rozkwitu (specjaliści, komercjalizacja):
1980/85-1990/95



Faza użytkowników: > 1995 – 2001



Faza użytkowników internetowych Web GIS :
> 2001