1.CZYM JEST GEOGRAFICZNY SYSTEM INFORMACYJNY

Jest zorganizowanym systemem danych i procedur pomagających ludziom w podejmowaniu decyzji.

Różni go od innych systemów to, że dotyczy obiektów, dla których bardzo istotne jest ich położenie w przestrzeni.

Człowiek zachowuje się w pracy inaczej niż w domu, ale nie wynika to ze zmiany jego miejsca pobytu, lecz z innej roli, jaką na siebie przyjmuje. Człowiek pozostaje zawsze sobą.

Natomiast jeśli kawałek chodnika przesuniemy na inne miejsce, to stanie się on bezużyteczny, lub zmieni swoją funkcję, np. stanie się ścieżką rowerową. Jego istota związana jest więc z miejscem.

2. CO NAZYWAMY PROBLEM LOKALIZACYJNYM. PODAJ KILKA PRZYKŁADÓW

- Wszystko co się dzieje, ma swoje miejsce w przestrzeni. Wiedza o lokalizacji zjawiska może być niezwykle istotna.

Problemy lokalizacyjne to złożone zagadnienia, przy których rozwiązywaniu potrzebne jest określenie położenia w przestrzeni nazywa się.

Kilka przykładów problemów lokalizacyjnych:

• lokalizacja klinik i szpitali,

• wybór drogi przez firmy kurierskie,

• wybór optymalnego przebiegu budowanych autostrad,

• lokalizacja sklepów,

• właściwe gospodarowanie zasobami leśnymi, związane z tym prowadzenie dróg oraz nowe nasadzenia,

• wytyczanie szlaków turystycznych w parkach narodowych,

• wybór przez turystów tras wycieczek i miejsc zakwaterowania oraz wyszukiwanie dróg dojazdowych,

• stosowanie przez rolników nowych technologii informatycznych w celu prawidłowego doboru rodzaju i dawek nawozów sztucznych oraz środków ochrony roślin, w zależności od warunków glebowych i rodzaju upraw.

3.OKREŚLIĆ GŁÓWNE CECHY PROBLEMÓW LOKALIZACYJNYCH

Trzy główne cechy problemów lokalizacyjnych:

1. Zagadnienie skali lub poziomu szczegółowości. Rozwiązania architektoniczne budynku i działania sztabu antykryzysowego w czasie katastrofy mają różne skale.

2. Orientacja na zagadnienie praktyczne lub teoretyczne.

   1. projektowanie, tzw. użytkowanie normatywne, np. projektowanie sieci sklepów – zagadnienie praktyczne,

   2. modelownie zjawisk w celu testowania hipotez, tzw. użytkowanie pozytywne, np. teoria dryfu kontynentów – zagadnienie teoretyczne.

3. Aktualność w skali czasu.

Krótkoterminowe, np. codzienne nadzorowanie działania sieci energetycznej,

Średnioterminowe, np. planowanie wycinki drzew w następnym roku.

Długoterminowe, np. decyzja o rozszerzeniu i usprawnieniu sieci sklepów.

4.PODAĆ KILKA PRZYKŁADOWYCH OBSZARÓW ZASTOSOWAŃ GIS

• Administracja i usługi publiczne

  • usługi komunalne

  • gospodarka mieszkaniowa

  • infrastruktura

  • zdrowie

• Planowanie usług i działalności gospodarczej

  • analizy rynkowe

• Logistyka i transport

• Środowisko przyrodnicze.

5.OKREŚLIĆ KILKA PODSTAWOWYCH FUNKCJI SYSTEMÓW GIS

• Wprowadzanie danych

  • skanowanie i digitalizacja (zamiana na reprezentację cyfrową) map i fotografii

  • geokodowanie (przypisywanie współrzędnych punktom i obszarom)

  • tworzenie i uzupełnianie baz danych.

• Generalizacja danych
  (uogólnianie zbyt szczegółowych danych).

• Przechowywanie danych.

• Zarządzanie danymi.

Analizy przestrzenne oraz prezentacje danych

6. PODAĆ CECHY WYRÓŻNIAJĄCE MAPĘ CYFROWĄ SPOŚRÓD INNYCH MAP

Istnieje wiele definicji pojęcia mapa: mapa drogowa, mapa konturowa, mapa fizyczna, mapa administracyjna, itd.

Generalnie można przyjąć, że mapa jest graficznym wyobrażeniem wzajemnego rozmieszczenia pewnych obiektów.

Mapa cyfrowa różni się opisanej powyżej „zwykłej” mapy tym, że jej integralną częścią jest baza danych zawierająca atrybuty obiektów geograficznych uwidocznionych na mapie.

7. OKREŚLIĆ PODZIAŁ OBIEKTÓW PRZEDSTAWIONYCH NA MAPACH CYFROWYCH

Na graficznym obrazie mapy cyfrowej wyróżniamy pewne grupy obiektów:

- punktowy – drzewo, słup energetyczny itd.,

- liniowy – droga, linia kolejowa, rzeka, itd.,

- obszarowy (wielobok, kalka z ang. poligon) – miasto, park itd.

- czasami obiekt punktowy oznacza się za pomocą symbolu

8. CZYM RÓŻNIĄ SIĘ OBIEKTY PRZEDSTAWIONE NA MAPACH CYFROWYCH OD OBIEKTÓW GRAFICZNYCH TWORZONYCH NP. W PROGRAMIE COREL LUB PAINT

- Na mapie cyfrowej z każdym obiektem związany jest opis w bazie danych.

- Obiekty na mapie cyfrowej prezentują pewien fragment rzeczywistości. Zapisane są w odpowiednim układzie współrzędnych, wizualizowane za pomocą odpowiednich symboli.

- Podstawowym zadaniem GIS jest efektywność przetwarzania i przechowywania danych a nie ich piękna lub realistyczna prezentacja

9. CZYM RÓŻNI SIĘ REPREZENTACJA RASTROWA OD REPREZENTACJI WEKTOROWEJ OBIEKTÓW

- Prezentację rastrową stosuje się do obrazowania powierzchni.

- W prezentacji rastrowej przestrzeń podzielona jest zwykle na kwadratowe pola, zwane komórkami lub pikselami, uporządkowane w wiersze i kolumny. Każdej komórce przyporządkowany jest atrybut (najczęściej kolor).

- Dokładność reprezentacji zależy od długości boku (lub od pola powierzchni) komórki.

- Reprezentacja wektorowa stosowana jest do przedstawiania obiektów punktowych, liniowych i wieloboków.

- Zapamiętuje się tylko współrzędne wierzchołków, zwanych węzłami, i boki łamanej lub wieloboku jako nazwane odcinki o oznaczonych końcach.

- Dokładność reprezentacji wektorowej zależy od liczby węzłów.

10. JAK NAZYWA SIĘ ZWIĄZEK MIĘDZY DWIEMA CECHAMI OBIEKTU GEOGRAFICZNEGO, A JAK ZWIĄZEK MIĘDZY OBSERWACJAMI TEJ SAMEJ CECHY W RÓŻNYCH PUNKTACH PRZESTRZENI

- Związek między rożnymi cechami (atrybutami) tego samego obiektu, np. pomiędzy wartością domu a jego odległością od centrum miasta, nazywa się korelacją tych cech.

- Związek między wartościami tej samej cechy (atrybutu) w różnym czasie lub w różnych punktach przestrzeni nazywa się autokorelacją.

11. WYMIEŃ GŁÓWNE CELE EKSPLORATYWNEJ ANALIZY DANYCH

Typowe zadania eksploratywnej analizy danych:

• Ustalenie zależności przestrzennych między obiektami (przestrzenny rozkład badanej cechy lub zjawiska),

• Identyfikacja informacji istotnych dla wyjaśnienia istniejącej struktury przestrzennej zjawiska,

• Identyfikacja relacji pomiędzy różnymi zjawiskami przestrzennymi

12. WYMIEŃ KILKA PODSTAWOWYCH NARZĘDZI EKSPLORATYWNEJ ANALIZY DANYCH

- Mapy zmienności przestrzennej wykonane za pomocą metod geostatystycznych.

Przykład: mapa zawartości glinu i odczynu pH gleby pewnego pola doświadczalnego

- Mapy tematyczne to mapy eksponujące jeden lub kilka wybranych elementów treści mapy.

Przykład: gęstość zaludnienia w Wielkiej Brytanii, procent bezrobocia w tym kraju

- Kartogramy bryłowe. Przykład: Porównanie województw Polski pod względem liczby ludności.

- Kartodiagram słupkowy lub kołowy

13. SCHARAKTERYZOWAĆ RELACYJNĄ BAZĘ DANYCH

- Klucz główny – kolumna, która jednoznacznie identyfikuje wiersze tabeli

- Rekord – wiersz zawierający informacje o obiekcie

- Atrybut

Przechowywanie wszystkich danych w jednej tabeli, relacji, na ogół prowadzi do redundancji, czyli powtarzania wpisów.

Aby tego uniknąć dane przechowuje się w wielu mniejszych tabelach, a tabelę wynikową, relację, uzyskuje się przez połączenie fragmentów tych mniejszych tabel, relacji.

14. CO NAZYWAMY GEOKODOWANIEM

• W literaturze obcej istnieje kilka terminów określających proces przypisania współrzędnych obiektom przestrzennym: georeferencing, geolocating, geocoding. W języku polskim przyjęto nazywać ten proces geokodowaniem.

• Z punktu widzenia informatyki jest to wzbogacenie rekordu danych o pole lub pola przechowujące współrzędne.

• Warunkiem koniecznym poprawnego geokodowania jest zapewnienie jednoznaczności przypisania współrzędnych obiektowi, tzn. zapewnienia, że różnym obiektom przypisane zostaną różne współrzędne.

Dobry sposób określenia położenia powinien też być niezmienny w czasie.

15. WYMIEŃ KILKA, UŻYWANYCH PODCZAS GEOKODOWANIA METOD LOKALIZACJI OBIEKTÓW

Istnieje wiele metod lokalizacji obiektów. Każda z nich charakteryzuje się specyficzną precyzją zależną od wielkości opisywanego obszaru:

• Nazwa geograficzna,

• Adres i kod pocztowy,

• Kataster,

• Pomiary Ziemi:

-Współrzędne geograficzne,

- Odwzorowania kartograficzne,

- GPS

16. KRÓTKO SCHARAKTERYZUJ ZASADĘ DZIAŁANIA SYSTEMU GPS

- Działanie polega na pomiarze czasu dotarcia sygnału radiowego z satelitów do odbiornika.

- Znając prędkość fali elektromagnetycznej oraz znając dokładny czas wysłania danego sygnału można obliczyć odległość odbiornika od satelitów.

- Sygnał GPS zawiera w sobie informację o układzie satelitów na niebie (tzw. almanach) oraz informację o ich teoretycznej drodze oraz odchyleniach od niej (tzw. efemeryda).

- Odbiornik GPS w pierwszej fazie aktualizuje te informacje w swojej pamięci oraz wykorzystuje w dalszej części do ustalenia swojej odległości od poszczególnych satelitów, dla których odbiornik jest w zasięgu.

- Następnie na podstawie odległości od poszczególnych satelitów oblicza pozycję odbiornika i podaje ją w wybranym układzie odniesienia - standardowo jest to WGS 84. Może także obliczać wysokość położenia odbiornika.

17. CO TO JEST GENERALIZACJA DANYCH PRZESTRZENNYCH

W poprzednich wykładach stwierdziliśmy, że jednym z głównych zadań GIS jest właściwa reprezentacja danych przestrzennych.

Powierzchnia Ziemi, badana z dużą szczegółowością, jest tworem niewyobrażalnie skomplikowanym.

Jej bardzo dokładne zobrazowanie wymagałoby umieszczenia w bazie danych, a następnie przetwarzania, ogromnej, prawie nieskończonej liczby danych.

Prowadziłoby to do wytwarzania map zbyt szczegółowych, całkowicie nieczytelnych.

Z tego względu opracowano różne metody upraszczania, nazywane generalizacją danych.

18. OKREŚLIĆ PODZIAŁ METOD GENERALIZACJI DANYCH PRZESTRZENNYCH

Metody generalizacji danych dzielimy ogólnie na:

• generalizację kształtu

• generalizację statystyczną

- Generalizacja kształtu polega na zmianie kształtu obiektów w celu lepszego ich uwidocznienia na mapie, przy zachowaniu ich najważniejszych cech.

19. WYMIEN KILKA TYPÓW GENERALIZACJI KSZTAŁTU:

- uproszczenie lub wybór punktów

- wygładzanie

- agregacja

- łączenie

- scalanie

- dekompozycja

- wybór obiektów

- przewiększanie obiektu

- wzmocnienie

- przemieszczanie obiektów

20. WYMIEŃ KILKA WYKORZYSTYWANYCH PODCZAS STATYSTYCZNEJ GENERALIZACJI DANYCH PRZESTRZENNYCH, METOD PODZIAŁU ZAKRESU ZMIENOŚCI BADANEJ CECHY NA PODPRZEDZIAŁY ???

21. CZYM RÓŻNI SIĘ INTERPOLACJA OD EKSTRAPOLACJI

- Interpolacja - prognozowanie brakujących danych w miejscach (czasie) leżących pomiędzy miejscami (czasem), w których pobrano próbki.

- Ekstrapolacja - prognozowanie brakujących danych leżących poza zasięgiem obszaru znanego.

22. WYMIEŃ TYPY ZMIENNYCH LOSOWYCH

jakościowe – nie dające się zmierzyć, np. płeć, kolor oczu, kształt liścia itp.

ilościowe - mierzalne np. wzrost, masa korzeni, wielkość skażenia metalem ciężkim itp.

Będziemy zajmować się głównie zmiennymi losowymi ilościowymi. Te zmienne z kolei dzielimy na:

-dyskretne – mogące przyjmować tylko konkretne, odosobnione wartości, np. liczba prosiąt w miocie, liczba nasion w kłosie,

- ciągłe – mogące przyjmować dowolną wartość z pewnego przedziału liczbowego, np. wzrost, masa nasion, zawartość metalu ciężkiego w glebie itp.

23. WYMIEŃ MOMENTY ROZKŁADU PRAWDOPODOBIEŃSTWA ZMIENNEJ LOSOWEJ

Rozkład zmiennej losowej może być scharakteryzowany za pomocą tzw. momentów.

Są one szczególnie przydatne gdy zmienna losowa przyjmuje bardzo dużą liczbę wartości.

Najważniejszymi momentami są wartość oczekiwana i wariancja (jest miarą rozproszenia (rozrzutu) wartości zmiennej losowej względem jej wartości oczekiwanej).

24. OBLICZ WARTOŚĆ OCZEKIWANĄ ZMIENNEJ LOSOWEJ O NASTĘPUJĄCYM ROZKŁADZIE PRAWDOPODOBIEŃSTWA

A	1	2	3	4
p(A)	0,1	0,3	0,5	0,1

25. DLACZEGO WARTOŚĆ OCZEKIWANĄ ZMIENNEJ LOSOWEJ NAZYWA SIĘ MIARĄ POŁOŻENIA ROZKŁADU PRAWDOPODOBIEŃSTWA ???

Zachowanie zmiennej losowej w całej populacji zależy od tego, jak (równa 1) „masa prawdopodobieństwa”, utożsamiana czasem z częstością występowania zdarzenia, rozłożona jest na poszczególne wartości lub przedziały wartości zmiennej losowej.

Funkcja, która przypisuje poszczególnym wartościom lub przedziałom wartości zmiennej losowej prawdopodobieństwa ich wystąpienia nazywa się rozkładem prawdopodobieństwa tej zmiennej losowej

26. ZA POMOCĄ JAKIEJ FUNKCJI OPISUJE SIĘ ROZKŁAD PRAWDOPODOBIENSTWA ZMIENNEJ LOSOWEJ CIĄGŁEJ

Jego odpowiednikiem jest funkcja gęstości prawdopodobieństwa.

27.W JAKI SPOSÓB BADA SIĘ ROZKŁAD PRAWDOPODOBIEŃSTWA ZMIENNEJ LOSOWEJ CIĄGŁEJ

28. JAKIE PARAMETRY SŁUŻĄ DO BADANIA WZAJEMNYCH ZALEŻNOŚCI MIĘDZY DWIEMA ZMIENNYMI LOSOWYMI

29. CO OZNACZA STWIERDZENIE „ZMIENNE LOSOWE X I Y SĄ WZAJEMNIE SKORELOWENE”

30. WYMIENIĆ WŁASNOŚCI WSPÓŁCZYNNIKA KOLERACJI DWÓCH ZMIENNYCH LOSOWYCH

31. JAK NAZYWA SIĘ FUNKCJA POPISUJĄCA ZWIĄZEK MIĘDZY DWOM ZMIENNYMI LOSOWYMI

32. OKREŚLIĆ ROLĘ I WŁAŚCIWOŚCI WSPÓŁCZYNNIKA DETERMINACJI

*Po wyestymowaniu parametrów prostej regresji otrzymujemy następujący model zmiennej objaśnianej

Gdzie

- Aby stwierdzić, czy zmienna objaśniana zależy rzeczywiście od zmiennej objaśniającej, oraz jak dobrze prosta regresji dopasowana jest do obserwacji, należy ten model porównać do modelu nie zawierającego zmiennej objaśniającej

Wprowadzamy w tym celu pojęcia odchyleń od regresji, i odchyleń od średniej

*Prosta regresji jest dobrze dopasowana do obserwacji jeśli suma kwadratów odchyleń od regresji jest znacznie mniejsza (nigdy nie jest większa) od sumy kwadratów odchyleń od średniej.

Miarą dopasowania jest współczynnik determinacji.

*Współczynnik determinacji R² opisuje procentowy udział zmienności spowodowanej przez zmienną X w całkowitej zmienności zmiennej Y . Jeżeli jest bliski zeru, oznacza to, że zmienna X nie ma wpływu na zmienną Y.

Jeżeli R² jest bliski jedności, to zmienna X ma istotny wpływ na Y i regresja jest dobrze dopasowana.

W naszym przykładzie R² = 0,198. Zatem wpływ masy ciała kobiety na masę ciała noworodka jest niewielki.

Z analizy wariancji, o której tutaj nie mówimy, wynika jednak, że jest on istotny.

33. WYMIENIĆ TRZY METODY INTERPOLACJI PRZESTRZENNEJ

1. IDW (Inverse Distance Weighting) – Metoda odwrotnej odległości,

2. TIN (Triangulated Irregular Network) – Metoda triangulacji,

3. Kriging.

34. JAKA JEST PRZEWAGA KRININGU NAD METODAMI TIN I IDW

Przewaga krigingu polega na tym, że obserwowaną zmienną traktuje się jak zmienną losową, a estymacji współczynników w_i dokonuje się w sposób zapewniający:

1. Minimalizację sumy kwadratów odchyleń od regresji,

2. Wykorzystanie wiedzy na temat autokorelacji przestrzennej (semiwariogram) badanej cechy.

35. WYMIENIĆ PODSTAWOWE WŁAŚCIWOŚCI SAMIWARIOGRAMU TEORETYCZNEGO ???

- jest funkcją nieujemną, której dziedziną jest przedział 〈0, ∞) (wariancja nie może być ujemna)

- jest funkcją monotonicznie rosnącą w całym przedziale 〈0, ∞) lub w przedziale 〈0, r〉 a w przedziale (r, ∞) stałą.