Dariusz Gotlib
Instytut Fotogrametrii i Kartografii
Politechnika Warszawska
Mozliwosc wykorzystania baz danych o roznym stopniu
szczegoÄ…owosci do budowy krajowej infrastruktury danych
przestrzennych1
1 Wprowadzenie
W roku 2004 rozpoczeto 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
szczegośowych zasad i trybu zaśozenia i prowadzenia krajowego systemu informacji o terenie
z dnia 5 kwietnia 2001 roku powierza Gśownemu 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 udostepnianiu danych. Wsrod
tych baz danych nalezy wymienic przede wszystkim:
Ogolnogeograficzna 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
1
 Dane pochodzace z ewidencji gruntow i budynkow,
Mapy zasadnicze.
Dotychczas przy tworzeniu baz danych najczesciej stosowano podejscie podobne jak
przy opracowywaniu map tzn. dla tworzonej bazy danych wybierano okreslony  poziom
skalowy (definiujacy zakres tresci i dokśadnosc pośozenia obiektow), ktory wpśywa zarowno
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 szczegośowy w dowolnym fragmencie opracowywanego obszaru
(pomijajac ewentualne bśedy). W przypadku opracowan o wiekszej szczegośowosci (np. naz
poziomie 1:10 000) oznacza to najczesciej dśugi okres dojscia do kompletnego pokrycia
obszaru kraju mapa i duze roznice w stanie aktualnosci pomiedzy 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 postepowanie. Warto wiec rozwazyc mozliwosc opracowania bazy danych o tresci
zmieniajacej sie w roznych fragmentach przestrzeni w zaleznosci od charakteru
opracowywanego obszaru, potrzeb odbiorcow bazy danych na poszczegolnych obszarach oraz
przesśanek organizacyjno-ekonomicznych np. od rodzaju dostepnych aktualnych materiaśow
´rodÅ›owych. Stworzenie takiej bazy danych wymaga opracowania specjalnego modelu
danych a nastepnie odpowiednich metod analiz i dostepu do danych w tym metod wizualizacji
danych. Podejscie takie rodzi szereg wyzwan zarowno w sensie technologii informatycznych
jak i wiele inspiracji dotyczacych metod prezentacji kartograficznej. Korzyscia jest natomiast
mozliwosc znacznie szybszego pokrycia spojnymi danymi caśej powierzchni kraju i
optymalizacja kosztow.
Przy obecnej fazie definiowania SDI w Polsce widac wyra´na mozliwosc
zastosowania tego podejscia przy dalszym rozwoju Bazy Danych Topograficznych. W dalszej
czesci opracowania przedstawione zostana podstawowe zaśozenia koncepcyjne dotyczace
mozliwosci utworzenia takiej bazy o roznym poziomie szczegośowosci zaleznie od obszaru z
jednoczesnym zachowaniem tego samego modelu pojeciowego i spojnosci danych.
2
2 Zarzadzanie danymi na roznych poziomach uogolnienia
Rozwiazaniem wartym przeprowadzenia dokśadnych analiz i eksperymentow
praktycznych wydaje sie rozwiazanie polegajace na opracowaniu baz danych o modelu
pojeciowym pozwalajacym na gromadzenie danych na roznych poziomach szczegośowosci
w roznych czesciach przestrzeni ale z zachowaniem tego samej dokśadnosci opisu
geometrycznego obiektow. 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
sposob uogolniony moze ulec uszczegośowieniu wraz z pojawieniem sie takich potrzeb i
rozwojem bazy danych. Podejscie to pozwala na szybki rozwoj bazy danych juz w pierwszym
etapie, dzieki wydzieleniu obszarow kraju o roznych potrzebach informacyjnych. Taka
skonstruowana baza danych umozliwia dodatkowo śatwe wydawanie uzytkownikom danych
uogolnionych, a takze uśatwia prezentacje kartograficzne danych.
Realizacja tej idei wydaje sie szczegolnie 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
szczegośowosci.
Baze tego typu nazywana dalej umownie  ´rodÅ›owa baza danych zawieraÅ›aby
wszystkie klasy obiektow niezbedne 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
obiektow niespeśniajacych kryteriow wielkosciowych oraz na wykonaniu redakcji mapy
(wygenerowanie i ustawienie opisow, odsuniecia obiektow, nadanie symboliki itp.).
Istotna zaleta tego podejscia jest utrzymanie dokśadnosci opisu geometrycznego
wszystkich obiektow 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 czestszego
 wstawiania punktow definiujacych linie i poligony, w drugim natomiast nalezy podczas
3
wprowadzania danych dokonywac generalizacji, ktora wymaga wiekszej wprawy operatora,
oraz jest potencjalnym ´rodÅ›em bÅ›edow.
W celu zrealizowania idei bazy wielu poziomow szczegośowosci koniecznym jest
sklasyfikowanie obiektow w sposob hierarchiczny, tak aby poszczegolne poziomy hierarchii
odpowiadaśy roznym poziomom szczegośowosci dla danego modelu danych. Oznacza to dosc
nietypowe z punktu widzenia baz danych podejscie, w ktorym w jednej bazie danych
mogśyby wspośistniec obiekty nalezace do klas na roznych 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 zarowno jako  Las lisciasty ,
 Las iglasty oraz jako  Teren zadrzewiony .
W razie potrzeby i mozliwosci uszczegośowienia bazy danych na danym obszarze w
trakcie jej rozwoju mozliwe jest zaklasyfikowanie obiektow  Teren zadrzewiony do
nizszego poziomu klasyfikacyjnego. W przypadku obiektow o reprezentacji punktowej
oznacza to tylko dopisanie odpowiednich atrybutow klasyfikacyjnych natomiast w przypadku
obiektow o reprezentacji powierzchniowej lub liniowej wymagac moze dodatkowo
modyfikacji geometrii (np. podziaśu powierzchni na czesci lub segmentacji linii). Jezeli
podczas uszczegośawiania 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 czesci jest lasem lisciastym a w
innej czesci lasem iglastym to dodatkowo poza uszczegośowieniem kodu klasyfikacyjnego
konieczna jest modyfikacja geometrii obiektu pierwotnego i wydzielenie dwoch mniejszych
obiektow powierzchniowych. Z kolei jezeli dla potrzeb wizualizacji lub wydania danych na
mniejszym poziomie szczegośowosci mozliwe bedzie wykonanie prostej agregacji danych
poprzez scalenie geometryczne obiektow 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 szczegośowosci mozliwe bedzie
zrezygnowanie caśkowicie z wprowadzania niektorych klas obiektow 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 roznych
poziomach informacyjnych w jednej bazie danych. Rysunki 1, 2 ilustruja mozliwosci
przedstawienia terenu na dwoch poziomach uogo lnienia. Rysunki 3 i 4 ilustruja natomiast
4
mozliwosci wspośistnienia w jednej bazie obiektow znajdujacych sie na roznych poziomach w
klasyfikacji.
Rys. 1 Baza na 1 poziomie uogolnienia
Rys. 2 Baza na 2 poziomie uogolnienia
5
Rys. 4 Mozliwosc wspośistnienia w jednej bazie danych obiektow na roznych poziomach
usogolnienia.
6
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 eksperymentow
praktycznych, ktore pozwola ocenic zalety i wady metody przy opisywaniu roznego rodzaju
terenu i rozpoznaniu szeregu przypadkow szczegolnych.
Udana realizacja tego podejscia z jednej strony wprowadzic moze nowy sposob
widzenia i konstrukcji baz danych GIS z drugiej strony moze miec duze znaczenie ze
wzgledow ekonomiczno-organizacyjnych. W szczegolnosci moze miec kluczowe znaczenie
dla sukcesu programu Budowy Bazy Danych Topograficznych w Polsce ze wzgledu na
mozliwosci peśnego wykorzystania pojawiajacych sie obecnie w skali kraju materiaśow
´rodÅ›owych (ortofotomapa) oraz ze wzgledu 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.
.
7