Tematyka wykładów

Czym się zajmuje SIP?

• Stojąc na gruncie geodezji możemy stwierdzić, że nauka ta zajmuje się głównie danymi i relacjami przestrzennymi zachodzącymi w otaczającym nas świecie.

Czym jest informacja przestrzenna?

• Informacjami przestrzennymi nazywa się (...) informacje o położeniu, geometrycznych właściwościach i przestrzennych relacjach obiektów, które mogą być identyfikowane w odniesieniu do Ziemi.

• (Gaździcki)

Jak możemy zdefiniować pojęcie System Informacji Przestrzennej?

• System Informacji Przestrzennej to skoordynowany układ uzyskiwania i udostępniania danych o położeniu, właściwościach i relacjach obiektów, które mogą być identyfikowane
  w odniesieniu do ziemi.

• System Informacji Przestrzennej to zbiór informacji o położeniu, relacjach geometrycznych, topologicznych i semantycznych obiektów przestrzennych, naturalnych i sztucznych oraz o zjawiskach społeczno-gospodarczych i ekonomicznych.

Czym jest SIP z punktu widzenia teorii baz danych?

• System Informacji Przestrzennej to informatyczny system pozyskiwania, gromadzenia i przetwarzania informacji o otaczającej nas przestrzeni.

• możemy go zaklasyfikować, jako Specjalistyczny Bank Danych - SBD

( jedna z wielu) Definicja Systemu Informacji Geograficznej

• Systemem Informacji Geograficznej nazywa się system pozyskiwania, przetwarzania, weryfikowania, integrowania, manipulowania, analizowania i prezentacji danych, które są przestrzennie odniesione do powierzchni Ziemi. Obejmuje on zazwyczaj bazę danych przestrzennych oraz odpowiednie oprogramowanie.

• (Gaździcki)

Definicja Systemu Informacji o Terenie Komisji 3. Międzynarodowej Federacji Geodetów

• SIT - jest narzędziem do podejmowania prawnych, administracyjnych i gospodarczych decyzji oraz pomocą w planowaniu i rozwoju.
  Składa się on z bazy danych o terenie, dotyczącej określonego obszaru oraz procedur i technik dla systematycznego zbierania, aktualizacji i udostępniania danych.
  Podstawą systemu informacji terenowej jest jednolity sposób identyfikacji danych w systemie, służący również do łączenia danych systemu z danymi innych systemów.

• System Informacji o Terenie - jest formą organizacyjną, kontrolowanego przepływu w państwie, lokalizowanej przestrzennie, standaryzowanej informacji o właściwościach terenu, jego podziałach, sposobie wykorzystania i uprawnieniach osób władających składnikami jego zagospodarowania.

• (R. Piotrowski)

Źródła nauki Systemy Informacji Przestrzennej

• …………

Czynniki przyśpieszające rozwój SIP

• …………

Kryteria klasyfikacji SIP

• przeznaczenie systemu,

• proporcje danych przestrzennych i danych nieprzestrzennych,

• stopień szczegółowości informacji przestrzennych.

Podział SIP na podgrupy systemowe

• system informacji geograficznej (SIG, ang. GIS),

• GIS - (ang. Geographic Information System) to grupa systemów opartych na relacjach pomiędzy informacjami tematycznymi związanymi z przyrodą i zachodzącymi w niej zjawiskami, gospodarką oraz wykorzystaniem zasobów naturalnych.

• system informacji o terenie (SIT, ang. LIS),

• LIS - (ang. Land Information System) to grupa systemów opierająca się na informacjach
  o lokalizacji przestrzennej, standaryzowanej informacji o właściwościach terenu, jego podziałach, sposobie wykorzystania i uprawnieniach osób władających składnikami jego zagospodarowania.

• system informacji o budynkach (SIB, ang. BIS),

• BIS - (ang. Building Information System) to grupa systemów opierająca się na informacjach
  o kształcie i architekturze budynku, przestrzennym rozmieszczeniu elementów konstrukcyjnych i ich rodzaju oraz danych o wyposażeniu budynku w elementy infrastruktury technicznej i jej przestrzennym usytuowaniu.

• systemy informacji specjalistycznych (SIS).

• SIS - (ang. Special Information System)
  to bliżej nieokreślona, ale odpowiadająca wielowymiarowemu przestrzennie i tematycznie zbiorowi informacji grupa systemów tworzonych dla specjalnych potrzeb.

Umiejscowienie SIP w strukturach systemów informacyjnych

• …………

Struktura wewnętrzna SIP (komponenty)

Definicje, procedury prawne

• …………

Dane geograficzne lub topograficzne

• …………

Sprzęt

• …………

Oprogramowanie

• …………

Ludzie

• …………

Akty normatywne

Prawo geodezyjne i kartograficzne

Rozp. MRRiB w sprawie ewidencji gruntów i budynków.

Rozp. MRRiB w sprawie geodezyjnej ewidencji sieci uzbrojenia terenu oraz zespołów uzgadniania dokumentacji projektowej.

Rozp. MRRiB w sprawie szczegółowych zasad i trybu założenia i prowadzenia krajowego systemu informacji o terenie.

Rozp. MI w sprawie sposobu ewidencjonowania przez Służbę Geodezyjną i Kartograficzną przebiegu granic i powierzchni jednostek podziału terytorialnego państwa.

Krajowy System Informacji o Terenie

Istniejące elementy zasobu, na których w latach 90-tych oparto budowę KSIT-u

• ewidencja gruntów,

• informacje o budynkach,

• instytucja ksiąg wieczystych,

• wielkoskalowe mapy gospodarcze,

• geodezyjna ewidencja sieci technicznego uzbrojenia terenu,

• branżowe ewidencje sieci technicznego uzbrojenia terenu,

• kolekcje map topograficznych.

Pożądane cechy systemu:

• ogólnopolski

• ogólnodostępny

• zorientowany problemowo

• współfinansowany

• wysokosprawny

Dziedziny, w których SIT odgrywa kluczową rolę

• Utrzymywanie ładu prawnego w zagospodarowaniu terenu - Ewidencja gruntów i budynków

• Wymiar podatków i świadczeń - fiskalizm

• Zabezpieczenie finansowe na nieruchomościach - Hipoteka

• Gospodarka i planowanie przestrzenne

• Projektowanie inżynierskie

• Utrzymywanie w sprawności sieciowej infrastruktury technicznej i komunikacyjnej terenów zurbanizowanych - GESUT

• Zarządzanie kryzysowe - NMT, BD RSIT

• Marketing w sferze obrotu nieruchomościami

Dane geograficzne ( najważniejszy element systemu) dane przestrzenne, geodane

Gromadzenie danych jest: czasochłonne, kosztowne, złożone technicznie i organizacyjnie.

Opisują obiekty przestrzenne: właściwości geometryczne, położenie w przyjętym układzie odniesienia, topologię ( związki przestrzenne), cechy ( np. nazwę własną, datę utworzenia).

• Z punktu widzenia SIP każdy obiekt opisują atrybuty (wartości atrybutów Ⴚ dane geograficzne). Atrybuty przestrzenne charakteryzują: geometrię obiektu ( położenie obiektu, wielkość obiektu, kształt geometryczny obiektu) oraz topologię obiektu ( relacje topologiczne struktury obiektu i jego otoczenia). Atrybuty nieprzestrzenne przedstawiają: charakterystykę obiektu ( np. nazwa własna), właściwości obiektu ( cechy ), relacje semantyczne ( związki ).

Jakość danych geograficznych:

• dane przestrzenne - ich dokładność jest uzależniona od zgodności lokalizacji rzeczywistej z lokalizacją w przyjętym układzie współrzędnych, a w przypadku zdjęć lotniczych bądź satelitarnych dodatkowo od prawidłowość interpretacji obrazu

• dane nieprzestrzenne - ich wiarygodność dotyczy prawdziwości określonych atrybutów oraz prawidłowości identyfikacji obiektu przestrzennego

Cechy danych:

• dokładność

• precyzja

• powtarzalność

• rozdzielczość

• zmienność

• aktualność

• wiarygodność

• dostępność

• kompletność

• komunikatywność

Metody pozyskiwania danych:

• pomiary terenowe ( bezpośrednie),

• digitalizacja map analogowych,

• skanowanie i wektoryzacja map,

• metody fotogrametryczne,

• trójwymiarowa digitalizacja fotogrametryczna ( stereodigitalizacja),

Stereodigitalizacja zdjęć lotniczych polega na rekonstrukcji modelu przestrzennego
( stereoautograf ) w oparciu o parę zdjęć tworzących stereogram. Na podstawie współrzędnych uzyskanych w układzie modelu drogą transformacji uzyskuje
się współrzędne szczegółów terenowych w przyjętym układzie geodezyjnym.

• metody teledetekcyjne,

Teledetekcja zajmuje się pozyskiwaniem, przetwarzaniem i interpretacją danych uzyskanych przy pomocy technik zdalnych rejestrujących promieniowanie elektro-magnetyczne odbite lub wysłane przez obiekty znajdujące się na powierzchni Ziemi. Określa naturę i stan tych obiektów, jak również identyfikuje zjawiska zachodzące na powierzchni Ziemi.

Typy rozdzielczości:

• przestrzenna - charakteryzowana wielkością piksela rejestrowanego na obrazie ( standard od 4 km do 1-2 m ),

• spektralna - charakteryzowana zdolnością sensora do rejestrowania promieniowania elektromagnetycznego o różnych częstotli-wościach ( kanały ),

• radiometryczna - wyrażająca liczbę poziomów promieniowania możliwych do zarejestrowania
  w każdym kanale,

• czasowa - określająca częstotliwość (w dniach) pozyskiwania przez satelitę informacji z tego samego obszaru.

• lotniczy skaning laserowy,

Pomiar polega na rejestracji współrzędnych X Y Z punktów położonych na powierzchni Ziemi w celu utworzenia NMT ( numerycznego modelu powierzchni terenu ).

• ok. 100.000 punktów na 1 km2,

• dokładność wyznaczenia wsp. Z 0,15 - 0,25 m,

• niezależność od oświetlenia, pogody i pory roku,

• penetracja roślinności.

• transfer danych z innych systemów,

• Projekty organizacji rządowych i pozarządowych

• Projekty ogólnoświatowe

• Projekty europejskie

• Bazy krajowe - twórcy danych

• Bazy nadzorowane przez Ministerstwo Środowiska

Transfer realizowany najczęściej przez zastosowanie formatu transferu danych:
DXF , SWING , SWDE , TANGO

• wprowadzanie danych ze źródeł pisanych.

Kryteria obowiązujące przy wprowadzaniu danych:

• zachowanie jednolitych ram czasowych dla wszystkich wprowadzanych danych,

• wykorzystywanie aktualnych, wiarygodnych,
  o wysokiej precyzji źródła danych przestrzennych, tego samego typu,

• korzystanie przy wprowadzaniu danych do systemu z tych samych metod oraz z tych samych procedur pozyskiwania danych,

• zachowanie reżimu dokładnościowego wyrażającego się jednolitą rozdzielczością przestrzenną pozyskiwanych danych.

Identyfikacja danych

Hierarchiczne kodowanie obiektów przestrzennych

Modele danych ( cechy, zalety i wady)

Model danych - wzorzec struktury danych w bazie danych, zgodny z formalnymi opisami systemu informacyjnego i odpo-wiadający wymaganiom używanego systemu zarządzania bazą danych.

Model danych - opis organizacji danych odzwierciedlający strukturę informacji, zgodnie z międzynarodowymi normami terminologicznymi rozumiany, jako zintegrowany, niezależny od implementacji zbiór wymagań dotyczący danych dla pewnej aplikacji.

typy obiektów geograficznych:

• Punkt - obiekt zerowymiarowy

• Linia - obiekt jednowymiarowy

• Powierzchnia - obiekt dwuwymiarowy

Model wektorowy - służy głównie do reprezentacji danych geograficznych o charakterze dyskretnym ( prosty model wektorowy, topologiczny model wektorowy).

związki topologiczne: połączenie, zawieranie, graniczenie.

Model TIN (ang. Triangulated Irregular Network) - służy do modelowania trójwymiarowych zjawisk ciągłych. Opisuje zjawiska trójwymiarowe, których chara-kterystyczne wartości mogą być określone na nieregularnie rozmieszczonych punktach płaszczyzny (np. NMT ). Powstaje w wyniku teselacji, czyli wyczerpującego podziału przestrzeni na regularne lub nieregularne elementy ( w przypadku TIN - trójkąty ).

Model rastrowy - służy do modelowania zjawisk ciągłych. Powstaje w wyniku teselacji przestrzeni za pomocą prostokątów lub kwadratów. W wyniku podziału otrzymujemy najmniejszą rozróżnialną jednostkę powierzchni - raster ( piksel ).

typy obiektów:

• Punkt reprezentuje pojedynczy piksel.

• Linię reprezentuje seria pikseli o jednakowych wartościach atrybutów.

• Wielobok reprezentuje zbiór pikseli o jednakowych wartościach atrybutów.

Formaty danych

Format danych to sposób zapisu danych w pliku. Istnieje wiele różnych sposobów zapisywania danych typu wektorowego i rastrowego. Każde oprogramowanie GIS wykorzystuj w praktyce swój własny, oryginalny, często prawnie zastrzeżony format zapisu danych. Czasami taki format, jeżeli jest otwarty, staje się standardem.

Ustanowienie standardów wynika z konieczności zapewnienia:

• współpracy różnorodnych aplikacji obsługujących bazy danych SIP,

• pełnego i bezstratnego przepływu informacji pomiędzy elementami składowymi systemu,

• poprawy jakości, spójności i precyzji gromadzonych i wymienianych danych,

• większej wydajności pracy,

• większej komunikatywności i możliwości szerszego przekazywania wiedzy na temat wspólnych potrzeb i wymagań.

Formaty wektorowe i rastrowe ……………………………….

Standaryzacja modeli danych przestrzennych

Standard określający zasady odzwierciedlania geometrii obiektów przechowywanych w SIP. Opracowany przez organizację Open Geospatial Consortium Inc. standard Simple Feature Access (Norma ISO 19125).

Jakie analizy możemy wykonywać na bazach danych SIP ?

Testowanie relacji przestrzennych:

• równość,

• rozdzielność,

• przecinanie się,

• przyleganie,

• przecinanie się krawędziami,

• przykrywanie,

• przynależenie,

• zawieranie się.

Wykonanie analiz przestrzennych:

• pomiar odległości,

• buforowanie obiektów,

• nakładanie się obszarów,

• sumowanie się obszarów,

• tworzenie różnicy obszarów,

• tworzenie różnicy symetrycznej obszarów,

• analizy sieciowe,

• wycinanie,

• agregacja.

---