1

Dariusz Gotlib

Instytut Fotogrametrii i Kartografii

Politechnika Warszawska

Moz liwosc wykorzystania baz danych o ro z nym stopniu

szczego ąowosci do budowy krajowej infrastruktury danych

przestrzennych

1

1

Wprowadzenie

W roku 2004 rozpocze to szereg prac koncepcyjnych dotyczacych sposobu realizacji

infrastruktury danych przestrzennych (SDI ż ang. Spatial Data Infrastructure) w Polsce w

oparciu o juz istniejace bad´ tworzone bazy danych i w ramach istniejacych struktur

organizacyjnych i rozwiazan prawnych.

Rozporzadzenie

Ministra

Rozwoju

Regionalnego

i

Budownictwa

w

sprawie

szczego śowych zasad i trybu zaśozenia i prowadzenia krajowego systemu informacji o terenie

z dnia 5 kwietnia 2001 roku powierza Gśo wnemu Geodecie Kraju zaśozenie i prowadzenie

systemu informacji o terenie w zakresie dotyczacym obszaru caśego kraju. Zgodnie z

nowelizowanym prawem geodezyjnym i kartograficznym Krajowy System Informacji

Geograficznej (KSIG) stanowi referencyjny rejestr panstwowy, zawiera standaryzowane bazy

danych przestrzennych, dotyczace obszaru kraju, a takze procedury i techniki sśuzace

systematycznemu zbieraniu, aktualizowaniu, przetwarzaniu i udoste pnianiu danych. Wsro d

tych baz danych nalezy wymienic przede wszystkim:

§ Ogo lnogeograficzna Baze Danych (poziom skalowy 1:250 000 i mniejszy),

§ Baze danych VMAP poziomu 2 (poziom skalowy 1: 50 000),

§ Baze Danych Topograficznych (poziom skalowy 1:10 000),

§ Baze ortofotomap cyfrowych,

1

Opracowanie zrealizowano w ramach Projektu Badawczego KBN ”System informacji topograficznej kraju -

teoretyczne i metodyczne opracowanie koncepcyjne z realizowanego na Politechnice Warszawskiej

2

§ Dane pochodzace z ewidencji grunto w i budynko w,

§ Mapy zasadnicze.

Dotychczas przy tworzeniu baz danych najcze sciej stosowano podejscie podobne jak

przy opracowywaniu map tzn. dla tworzonej bazy danych wybierano okreslony ”poziom

skalowy (definiujacy zakres tresci i dokśadnosc pośozenia obiekto w), kto ry wpśywa zaro wno

na mozliwosci po ´ niejszego wykorzystania bazy danych jak i na czas oraz koszty takiego

opracowania. Obraz rzeczywistosci przedstawiany przez tak skonstruowana baze danych jest

tak samo dokśadny i szczego śowy w dowolnym fragmencie opracowywanego obszaru

(pomijajac ewentualne bśe dy). W przypadku opracowan o wie kszej szczego śowosci (np. naz

poziomie 1:10 000) oznacza to najcze sciej dśugi okres dojscia do kompletnego pokrycia

obszaru kraju mapa i duze ro znice w stanie aktualnosci pomie dzy arkuszami opracowanymi

na poczatku i koncu prac.

O ile jednak w przypadku opracowania mapy w zasadzie nie ma innej mozliwosci o

tyle w przypadku tworzenia bazy danych nie istnieja bariery technologiczne wymuszajace

takie poste powanie. Warto wie c rozwazyc mozliwosc opracowania bazy danych o tresci

zmieniajacej sie w ro znych fragmentach przestrzeni w zaleznosci od charakteru

opracowywanego obszaru, potrzeb odbiorco w bazy danych na poszczego lnych obszarach oraz

przesśanek organizacyjno-ekonomicznych np. od rodzaju doste pnych aktualnych materiaśo w

´ ro dśowych. Stworzenie takiej bazy danych wymaga opracowania specjalnego modelu

danych a naste pnie odpowiednich metod analiz i doste pu do danych w tym metod wizualizacji

danych. Podejscie takie rodzi szereg wyzwan zaro wno w sensie technologii informatycznych

jak i wiele inspiracji dotyczacych metod prezentacji kartograficznej. Korzyscia jest natomiast

mozliwosc znacznie szybszego pokrycia spo jnymi danymi caśej powierzchni kraju i

optymalizacja koszto w.

Przy obecnej fazie definiowania SDI w Polsce widac wyra´ na mozliwosc

zastosowania tego podejscia przy dalszym rozwoju Bazy Danych Topograficznych. W dalszej

cze sci opracowania przedstawione zostana podstawowe zaśozenia koncepcyjne dotyczace

mozliwosci utworzenia takiej bazy o ro znym poziomie szczego śowosci zaleznie od obszaru z

jednoczesnym zachowaniem tego samego modelu poje ciowego i spo jnosci danych.

3

2

Zarzadzanie danymi na ro z nych poziomach uogo lnienia

Rozwiazaniem wartym przeprowadzenia dokśadnych analiz i eksperymento w

praktycznych wydaje sie rozwiazanie polegajace na opracowaniu baz danych o modelu

poje ciowym pozwalajacym na gromadzenie danych na ro znych poziomach szczego śowosci

w ro znych cze sciach przestrzeni ale z zachowaniem tego samej dokśadnosci opisu

geometrycznego obiekto w. Umozliwiśoby to stosunkowo szybkie opracowanie bazy danych

w skali caśego kraju na poziomie dokśadnosci wśasciwym np. dla bazy danych

topograficznych i map topograficznych 1:10 000, ale o ograniczonym zakresie tresci

odpowiadajacym np. VmapL2 czy mapie 1:50 000. W razie potrzeby teren przedstawiony w

sposo b uogo lniony moze ulec uszczego śowieniu wraz z pojawieniem sie takich potrzeb i

rozwojem bazy danych. Podejscie to pozwala na szybki rozwo j bazy danych juz w pierwszym

etapie, dzie ki wydzieleniu obszaro w kraju o ro znych potrzebach informacyjnych. Taka

skonstruowana baza danych umozliwia dodatkowo śatwe wydawanie uzytkownikom danych

uogo lnionych, a takze uśatwia prezentacje kartograficzne danych.

Realizacja tej idei wydaje sie szczego lnie śatwa obecnie w chwili, kiedy w skali caśego

kraju powstaje ortofotomapa cyfrowa dla potrzeb Agencji Restrukturyzacji i Modernizacji

Rolnictwa. Podejscie takie pozwoliśoby na peśne wykorzystanie doskonaśego, obecnie

aktualnego materiaśu i daśoby mozliwosc uzyskania w ciagu 2-3 lat zdolnosci operacyjnej

bazy danych i mozliwosci finansowania w wybranych obszarach bazy na peśnym poziomie

szczego śowosci.

Baze tego typu nazywana dalej umownie ”´ ro dśowa baza danych zawieraśaby

wszystkie klasy obiekto w niezbe dne do tworzenia opracowan (baz i map pochodnych) na

”mniejszych poziomach skalowych . Proces tworzenia opracowan pochodnych polega w tym

przypadku w duzej mierze jedynie na wykonaniu generalizacji ksztaśtu, pośozenia, eliminacji

obiekto w niespeśniajacych kryterio w wielkosciowych oraz na wykonaniu redakcji mapy

(wygenerowanie i ustawienie opiso w, odsunie cia obiekto w, nadanie symboliki itp.).

Istotna zaleta tego podejscia jest utrzymanie dokśadnosci opisu geometrycznego

wszystkich obiekto w w bazie danych i jednolity proces generalizacji do pochodnych baz

danych. Nalezy przy tym zauwazyc, iz np. pracochśonnosc pozyskania danych na podstawie

ortofotomapy z dokśadnoscia wśasciwa opracowaniom odpowiadajacym skalom 1:10 000 a

opracowaniom 1:50 000 jest zblizona. W pierwszym przypadku nalezy dokonywac cze stszego

”wstawiania punkto w definiujacych linie i poligony, w drugim natomiast nalezy podczas

4

wprowadzania danych dokonywac generalizacji, kto ra wymaga wie kszej wprawy operatora,

oraz jest potencjalnym ´ ro dśem bśe do w.

W celu zrealizowania idei bazy wielu poziomo w szczego śowosci koniecznym jest

sklasyfikowanie obiekto w w sposo b hierarchiczny, tak aby poszczego lne poziomy hierarchii

odpowiadaśy ro znym poziomom szczego śowosci dla danego modelu danych. Oznacza to dosc

nietypowe z punktu widzenia baz danych podejscie, w kto rym w jednej bazie danych

mogśyby wspo śistniec obiekty nalezace do klas na ro znych poziomach hierarchii. Pomimo, iz

klasy ”Teren zadrzewiony jest nadklasa w stosunku do klas ”Las lisciasty i ”Las iglasty to

w jednej bazie danych moga wystapic obiekty zaklasyfikowane zaro wno jako ”Las lisciasty ,

”Las iglasty oraz jako ”Teren zadrzewiony .

W razie potrzeby i mozliwosci uszczego śowienia bazy danych na danym obszarze w

trakcie jej rozwoju mozliwe jest zaklasyfikowanie obiekto w ”Teren zadrzewiony do

nizszego poziomu klasyfikacyjnego. W przypadku obiekto w o reprezentacji punktowej

oznacza to tylko dopisanie odpowiednich atrybuto w klasyfikacyjnych natomiast w przypadku

obiekto w o reprezentacji powierzchniowej lub liniowej wymagac moze dodatkowo

modyfikacji geometrii (np. podziaśu powierzchni na cze sci lub segmentacji linii). Jezeli

podczas uszczego śawiania bazy danych uzyskujemy informacje , iz caśy teren zadrzewiony

jest lasem lisciastym wystarczy wprowadzenie odpowiedniego atrybutu lub zmiana kodu

klasyfikacyjnego. Jezeli jednak teren zadrzewiony w jednej cze sci jest lasem lisciastym a w

innej cze sci lasem iglastym to dodatkowo poza uszczego śowieniem kodu klasyfikacyjnego

konieczna jest modyfikacja geometrii obiektu pierwotnego i wydzielenie dwo ch mniejszych

obiekto w powierzchniowych. Z kolei jezeli dla potrzeb wizualizacji lub wydania danych na

mniejszym poziomie szczego śowosci mozliwe be dzie wykonanie prostej agregacji danych

poprzez scalenie geometryczne obiekto w mniejszych i zmiane kodu klasyfikacyjnego na

wyzszy w hierarchii lub tylko zmiane kodu klasyfikacyjnego jezeli nie mamy do czynienia z

obiektami sasiadujacymi.

W przypadku tworzenia bazy na nizszym poziomie szczego śowosci mozliwe be dzie

zrezygnowanie caśkowicie z wprowadzania niekto rych klas obiekto w np. niemozliwych do

wprowadzenia bez przeprowadzenia aktualizacji terenowej lub mniej istotnych z punktu

widzenia funkcji bazy danych np. fontanna, gśaz itp..

Na ponizszych rysunkach pokazano przykśady przedstawienia terenu na ro znych

poziomach informacyjnych w jednej bazie danych. Rysunki 1, 2 ilustruja mozliwosci

przedstawienia terenu na dwo ch poziomach uogo lnienia. Rysunki 3 i 4 ilustruja natomiast

5

mozliwosci wspo śistnienia w jednej bazie obiekto w znajdujacych sie na ro znych poziomach w

klasyfikacji.

Rys. 1 Baza na 1 poziomie uogo lnienia

Rys. 2 Baza na 2 poziomie uogo lnienia

6

Rys. 4 Mozliwosc wspo śistnienia w jednej bazie danych obiekto w na ro znych poziomach

usogo lnienia.

7

3

Podsumowanie

Zaprezentowane podejscie jest podejsciem nowym, nie stosowanym dotad w praktyce w

naszym kraju. Koncepcja ta jest zbiezna w pewnych aspektach z koncepcja tworzenia baz

wielorozdzielczych (MRDB ż ang. Multiresolution/multirepresentation DataBase) wykracza

jednak nieco dalej. Wdrozenie tego podejscia wymaga dalszych eksperymento w

praktycznych, kto re pozwola ocenic zalety i wady metody przy opisywaniu ro znego rodzaju

terenu i rozpoznaniu szeregu przypadko w szczego lnych.

Udana realizacja tego podejscia z jednej strony wprowadzic moze nowy sposo b

widzenia i konstrukcji baz danych GIS z drugiej strony moze miec duze znaczenie ze

wzgle do w ekonomiczno-organizacyjnych. W szczego lnosci moze miec kluczowe znaczenie

dla sukcesu programu Budowy Bazy Danych Topograficznych w Polsce ze wzgle du na

mozliwosci peśnego wykorzystania pojawiajacych sie obecnie w skali kraju materiaśo w

´ ro dśowych (ortofotomapa) oraz ze wzgle du na mozliwosc znacznie szybszego niz przy

standardowym podejsciu czasu dojscia do poziomu operacyjnego bazy danych pozwalajacego

na samofinansowanie jej dalszej realizacji. Moze miec tez znaczenie w kontekscie powiazania

danych BDT i VmapL2 drugiego wydania a tym samym na koncepcje SDI w Polsce.

.