SYSTEMY INFORMACJI GEOGRAFICZNEJ

GIS jest systemem cyfrowych danych geograficznych,

ujętym w bazę danych z użyciem odpowiedniego sprzętu

i oprogramowań w celu zarządzania informacjami

geograficznymi.

Zalety GIS -u :

• szeroki zakres informacji o terenie,

• szybka aktualizacja,

• zwiększona częstotliwość wznowień map,

• możliwość opracowywania różnego rodzaju syntez,

• dogodny materiał do śledzenia i przewidywania zmian,

• mapy w czasie rzeczywistym,

• skrócony czas opracowania i wydania map,

• opracowanie map w postaci szkieletowej,

• łatwość gromadzenia map,

• elastyczne możliwości wykorzystania mapy,

Wady :

- koszty.

PODZIAŁ MAP WEDŁUG KRYTERIUM TREŚCI

Mapy ogólnogeograficzne dają możliwie pełną charakterystykę geograficzną

przedstawianego obszaru. Cechą charakterystyczną tych map jest równorzędne

traktowanie wszystkich elementów tworzących krajobraz geograficzny ( rzeźba

terenu, hydrografia, roślinność i grunty, osiedla, obiekty gospodarcze, drogi

i koleje ). Do szczegółowych map ogólnogeograficznych zalicza się mapy

topograficzne i geodezyjne mapy sytuacyjno-wysokościowe. Mapy ogólno-

geograficzne nie przedstawiające treści w sposób szczegółowy nazywa się

mapami przeglądowymi.

Mapy tematyczne przedstawiają wybrane obiekty i zjawiska przyrodnicze, społeczne lub

gospodarcze na tle odpowiednio dobranej treści ogólnogeograficznej.

Mapy przyrodnicze - odnoszą się do naturalnych elementów przyrody.

Mapy geofizyczne - przedstawiające zjawiska i procesy fizyczne zachodzące we

wnętrzu Ziemi, skorupie ziemskiej, hydrosferze oraz atmosferze.

Mapy fizjograficzne - charakteryzujące warunki naturalne środowiska geograficznego.

Mapy sozologiczne - dotyczące zagrożenia i degradacji środowiska geograficznego oraz

jego ochrony

Mapy społeczno-gospodarcze - odnoszące się do działalności gospodarczej człowieka oraz do zjawisk o charakterze społecznym.

Mapy gospodarcze - przedstawiające wszelkie formy i skutki działalności człowieka.

W grupie tej można wyróżnić:

- mapy podstawowego zagospodarowania terenu,

- mapy działów gospodarki,

- mapy gospodarcze ogólne przedstawiające w sposób

kompleksowy gospodarkę.

Mapy społeczne - przedstawiające zagadnienia dotyczące ludności, oświaty, kultury,

podziału politycznego, itp.

WYZNACZANIE KIERUNKÓW PÓŁNOCY NA MAPIE TOPOGRAFICZNEJ

W topografii wyróżnia się trzy kierunki północy:

- geograficznej,

- topograficznej,

- magnetycznej.

Kierunek północy geograficznej (oznaczonej: Pg lub *) - jest północnym kierunkiem południka geograficznego. Na mapie kierunek północy geograficznej wyznaczają pionowe linie siatki kartograficznej, czyli obrazy południków.

Kierunek północy topograficznej (oznaczonej: Pt lub v ) - wyznaczają na mapie pionowe linie siatki kilometrowej.

Kierunek północy magnetycznej (oznaczonej: Pm lub ^ ) - wykazuje w terenie północny koniec igły magnetycznej busoli. Kierunek północy magnetycznej nie jest bezpośrednio pokazywany na mapie.

ODWZOROWANIE KARTOGRAFICZNE

Odwzorowanie kartograficzne pozwala na przejście od powierzchni odniesienia (sfery lub elipsoidy) do płaszczyzny.

Odwzorowanie jest realizowane analitycznie w następujący sposób:

x = f1 ((φ, λ)

y = f2 (φ, λ)

f1 i f2 - funkcje odwzorowawcze,

φ, λ - współrzędne geograficzne

x, y - współrzędne prostokątne płaskie

Wszystkie odwzorowania zniekształcają rzeczywisty obraz powierzchni Ziemi.

Czynniki które uwzględnia się przy doborze odwzorowania:

- charakter powstających zniekształceń,

- wielkość i rozmieszczenie zniekształceń odwzorowawczych.

Wyróżniamy następujące odwzorowania w zależności od charakteru

powstających zniekształceń:

równopolowe - które zachowują równość pól powierzchni odpowiadających sobie figur na powierzchni odniesienia i na powierzchni obrazu;

równokątne - które zachowują równość odpowiadających sobie kątów na powierzchni odniesienia i na powierzchni obrazu;

dowolne - w których występują zarówno zniekształcenia kątów jak i zniekształcenia pól.

Charakter zniekształceń jest jednym z podstawowych czynników warunkujących dobór odwzorowania.

Odwzorowania równokątne na przykład, są stosowane do opracowywania map wykorzystywanych w nawigacji morskiej (mapy morskie) i orientacji w terenie (mapy topograficzne średnio i wielkoskalowe).

SKALA MAPY

Skala mapy jest ściśle związana z przyjętym dla mapy odwzorowaniem kartograficznym.

Dokonując odwzorowania, przechodzimy z powierzchni odniesienia nazywanej również powierzchnią oryginału, na powierzchnię obrazu powierzchni oryginału, nazywanej w skrócie powierzchnią obrazu, znajdujemy element dS` na powierzchni obrazu, odpowiadający elementowi dS na powierzchni oryginału.

Jeżeli zmniejszymy następnie powierzchnię obrazu w stosunku 1/M otrzymamy w efekcie mapę.

Elementowi dS` na powierzchni obrazu odpowiada element ds` na mapie.

Lokalną skalą długości w odwzorowaniu (elementarną skalą długości) nazywamy liczbę wyrażającą stosunek elementu liniowego dS` położonego na powierzchni obrazu, do odpowiadającego mu elementu dS na powierzchni oryginału (odniesienia).

η = dS` / dS.

Lokalna skala długości w odwzorowaniu jest zawsze dodatnia. Może być większa, równa lub mniejsza od jedności. Odchylenie lokalnej skali długości od jedności nazywamy lokalnym zniekształceniem długości lub wprost zniekształceniem długości:

z = η -1

Skala główna mapy, nazywana również wprost skalą mapy, może być definiowana jako stosunek elementu liniowego ds` na mapie do odpowiadającego mu elementu liniowego dS` na powierzchni obrazu lub też, jako stosunek elementu liniowego ds na zmniejszonej powierzchni odniesienia do odpowiadającego mu elementu liniowego dS na powierzchni odniesienia.

m₀ = ds` / dS` = ds / dS

Stosunek ten, jest zwykle podawany na mapie w postaci m₀ = 1 / M.

Skala mapy jest zachowana tylko w tych punktach lub liniach mapy, w których nie występują zniekształcenia długości.

Lokalną skalą długości na mapie (skalą poszczególną) nazywamy stosunek elementu liniowego ds` na mapie do odpowiadającego mu elementu liniowego dS na powierzchni odniesienia.

m_p = ds` / dS.

Między lokalną skalą długości na mapie, skalą główną i lokalną skalą długości w odwzorowaniu zachodzi zależność:

m_p = η . m₀

Sposoby prezentacji skali na mapie:

- skala liczbowa np. 1:50 000,

- skala mianowana np. 1 cm = 1 km (odpowiada to skali 1:100 000),

- podziałka, czyli graficzne przedstawienie skali

Nie należy mieszać pojęć: skala i podziałka.

Np. powiedzenie „podziałka 1:50 000” nie ma sensu, natomiast poprawna jest forma „podziałka dla skali 1:50 000”.

NOMENKLATURA MAPY I GODŁO ARKUSZA

Nomenklatura mapy - jednoznaczny system oznaczania arkuszy.

Najczęściej stosowane rodzaje oznaczenia:

• oznaczanie porządkowe, polegające na numeracji arkuszy
  kolejnymi liczbami (rzymskimi lub arabskimi) albo kolejnymi
  literami alfabetu według ustalonego porządku np. z zachodu na wschód.

• oznaczanie za pomocą współrzędnych geograficznych lub prostokątnych

płaskich odnoszących się do ustalonego punktu arkusza mapy.

• oznaczenie złożone z numerów przyjętych pasów i słupów utworzonych

• w oparciu o siatkę kartograficzną lub kilometrową.

Godło arkusza - oznaczenie pojedynczego arkusza mapy.

Godło arkusza składa się z oznaczenia :

cyfrowego,

literowego,

literowo-cyfrowego,

nazwy arkusza.

Podział na arkusze Międzynarodowej Mapy Świata 1:1 000 000

Nomenklaturę Międzynarodowej Mapy Świata 1:1 000 000 oparto na systemie oznaczeń 60 słupów południkowych o szerokości 6 º oraz 22 pasów równoleżnikowych na północ

i południe od równika o szerokości 4 º. Trapezy powstałe w wyniku tego podziału wyznaczają zasięg poszczególnych arkuszy mapy.

Poszczególne arkusze oznaczono następującymi, kolejnymi cechami:

cecha półkuli: N - północna, S - południowa;

cecha pasa równoleżnikowego: pasy oznaczono literami od A do V poczynając od równika po równoleżniki 88 º. Dla obszarów okołobiegunowych

przyjęto literę Z;

cecha słupa południkowego: słupy oznaczono liczbami od 1 do 60 poczynając od południka

180 º w kierunku wschodnim.

Ponadto godło arkusza obejmuje także jego nazwę.

ŹRÓDŁA DANYCH TOPOGRAFICZNYCH

Źródła pozyskania informacji topograficznej możemy podzielić na: podstawowe , pomocnicze i uzupełniające.

Podstawowe - istniejący zasób kartograficzny (mapy topograficzne), ortofotomapy, pomiary topograficzne lub geodezyjne, pomiary fotogrametryczne połączone z fotointerpretacją zdjęć lotniczych (poparte wywiadem terenowym), teledetekcja obrazów satelitarnych o dużej rozdzielczości, bazy znajdujące się w państwowym zasobie geodezyjno - kartograficznym (dotyczące: osnów, granic administracyjnych.

Pomocnicze - geodezyjne opracowania wielkoskalowe (kataster nieruchomości, mapa zasadnicza), specjalistyczne bazy danych odnoszące się do dróg, wód i lasów.

Uzupełniające - istniejące mapy tematyczne, dane statystyczne, rozporządzenia urzędowe, materiały opisowe, informatory itp..

METODY POZYSKIWANIA INFORMACJI TOPOGRAFICZNEJ DO OPRACOWANIA I WYDANIA MAP TOPOGRAFICZNYCH

Zależnie od warunków terenowych, użytych instrumentów, czasu oraz posiadanych materiałów stosuje się odpowiednią metodę:

- klasyczną,

- kombinowaną,

- zróżnicowaną,

- uniwersalną,

- tachimetryczną,

- aktualizacji dawnych opracowań,

- wykorzystania Bazy Danych Topograficznych.

Metoda klasyczna.

Pomiar metodą klasyczną polega na wykonaniu całokształtu prac terenowych za pomocą stolika topograficznego i kierownicy. Metoda stolikowa jest graficzną metodą wykonywania zdjęcia terenu. Wykonując pomiar rzeźby terenu i sytuacji bezpośrednio w terenie topograf ma możliwość sprawdzenia i wykrycia ewentualnych błędów i usterek. Prace metodą klasyczną wykonuje się w terenach, dla których nie ma zdjęć lotniczych lub dla terenów podgórskich pokrytych lasem.

Metoda kombinowana.

Metoda kombinowana zdjęcia topograficznego polega na wykorzystaniu zdjęć lotniczych do uzyskania sytuacji, rzeźbę terenu zaś zdejmuje się w polu metodą zdjęcia stolikowego. Wykorzystanie zdjęć lotniczych znacznie przyśpiesza wykonanie map topograficznych

i zwiększa ich dokładność. Wadą metody jest to, że można ją stosować w terenach płaskich,

w których deniwelacja terenu nie wywołuje w położeniu punktów błędów przekraczających 0.4 mm na mapie.

Metoda zróżnicowana.

Przy metodzie zróżnicowanej kontury sytuacji nanosi się w wyniku opracowania pojedynczych zdjęć lotniczych, a rzeźbę terenu sposobem - stereoskopowym. Przy zastosowaniu tej metody zdjęcie rzeźby i rysowanie sytuacji wykonuje się oddzielnie przy użyciu różnych instrumentów. Metoda zróżnicowana stosowana jest w terenach pagórkowatych i pozwala na wykonanie sytuacji, jak również rzeźby terenu, na podstawie zdjęć lotniczych

Metoda zróżnicowana.

Przy metodzie zróżnicowanej kontury sytuacji nanosi się w wyniku opracowania pojedynczych zdjęć lotniczych, a rzeźbę terenu sposobem - stereoskopowym. Przy zastosowaniu tej metody zdjęcie rzeźby i rysowanie sytuacji wykonuje się oddzielnie przy użyciu różnych instrumentów. Metoda zróżnicowana stosowana jest w terenach pagórkowatych i pozwala na wykonanie sytuacji, jak również rzeźby terenu, na podstawie zdjęć lotniczych

Metoda tachimetryczna.

Metoda tachimetryczna nadaje się do opracowania terenów płaskich lub terenów o wyraźnych formach. Do szybkiego wykonania mapy topograficznej metodą tachimetryczną można wykorzystać mapy katastralne, plany lub fotoplany. W tym celu sytuację z map katastralnych, planów lub fotoplanów przenosi się na mapę, natomiast rzeźbę terenu wykonuje się metodą tachimetryczną w terenie.

Aktualizacja dawnych opracowań.

W chwili obecnej cała Polska pokryta jest mapami topograficznymi w skalach 1:10 000

i 1:50 000. W celu opracowania nowej mapy niezbędne jest wykonanie aktualizacji kameralnej i terenowej na podstawie zdjęć lotniczych. Od 1996 do końca 2002 r. arkusze tych map były aktualizowane e i opracowywane początkowo w układzie „1942”, a następnie „1992”.

Wykorzystania Bazy Danych Topograficznych.

Od połowy 2003 r. arkusze mapy topograficznej w skali 1:10 000 są opracowywane na podstawie nowotworzonej Bazy Danych Topograficznych (TBD) w układzie „1992”.

ZNAKI KARTOGRAFICZNE

Znakami kartograficznymi nazywamy umowne znaki graficzne, za pomocą których, przekazuje się informacje o obiektach i zjawiskach geograficznych związanych

z powierzchnią Ziemi.

Każdy znak kartograficzny ma określoną formę graficzną i przedstawia treść, która odpowiada jego znaczeniu podanemu w legendzie mapy.

Możemy wydzielić trzy kategorie znaków:

- punktowe,

- liniowe,

- powierzchniowe.

Znaki punktowe.

Znakami punktowymi oznacza się te obiekty, których rozmiary nie pozwalają na czytelne przedstawienie za pomocą linii konturu lub znaku powierzchniowego. Na mapach topograficznych są to niewielkie obiekty, takie jak pomniki, pojedyncze drzewa, kominy, stacje paliw itp. Znak punktowy na mapach topograficznych umieszcza się dokładnie

w miejscu, w którym znajduje się dany obiekt.

O położeniu obiektu odpowiadają na mapie następujące punkty znaków:

- przy znakach w kształcie prostej figury geometrycznej (koło, kwadrat, prostokąt) -

geometryczny środek znaku;

- przy znakach w kształcie figury o szerokiej podstawie (np. znak komina, pomnika, stacji

paliw) - środek podstawy znaku;

- przy znakach w kształcie figury o kącie prostym przy podstawie (krzyż, turbina wiatrowa)

- wierzchołek kąta prostego;

- przy znakach będących połączeniem kilku figur geometrycznych (np. znaki kościoła, wieży,

masztu radiowego) - geometryczny środek dolnej figury.

Znaki liniowe.

Znakami liniowymi przedstawia się przede wszystkim takie obiekty, jak rzeki, drogi, koleje, których szerokości nie da się przedstawić w sposób czytelny w skali mapy. Dla niektórych elementów liniowych (typu drogi, koleje) przyjęto zasadę przedstawiania jednego z wymiarów, tj. szerokości symbolicznie, podczas gdy dla drugiego wymiaru, tj. długości zostaje zachowana skala.

Oprócz obiektów widocznych w terenie, znaki liniowe prezentują również umowne linie

w sensie geometrycznym, np. granice administracyjne, granice własności, poziomice.

Znaki liniowe są także wykorzystywane do pokazywania zasięgu obszaru występowania zjawiska oraz jako kontur znaku powierzchniowego, np. kontur budynku, linia brzegowa jeziora itp.

Znaki powierzchniowe.

Znakami powierzchniowymi przedstawia się obiekty i zjawiska występujące w sposób ciągły lub wyspowy.

Na mapach topograficznych znaki powierzchniowe obrazują wybrane elementy pokrycia terenu: lasy, łąki, jeziora, itd.

Znaki powierzchniowe mogą mieć różną postać graficzną. Do jej zróżnicowania najczęściej wykorzystuje się kolor lub deseń.

Za pomocą znaków powierzchniowych można przedstawić tylko takie obiekty lub obszary, których rozmiary na mapie w danej skali umożliwiają pokazanie w sposób czytelny ich konturów.

NAPISY NA MAPACH

Wyróżniamy trzy zasadnicze rodzaje napisów na mapach:

- nazwy własne obiektów geograficznych pozwalające na identyfikację przedstawianych za pomocą znaków obiektów i zjawisk,

- napisy objaśniające dotyczące jakościowych cech obiektów, które nie są przedstawione za pomocą znaków umownych, występujące najczęściej na mapach topograficznych w postaci skrótów, np. elw. - elewator, kop. - kopalnia, itd.

- liczbowe charakterystyki obiektów, np. wysokości szczytów, liczba mieszkańców pod nazwami miejscowości.

Nazwy geograficzne można podzielić na dwie kategorie:

- nazwy oficjalne (urzędowe), są zatwierdzane przez organ nazewniczy danego kraju

i stosowane na jego obszarze (MSWiA),

- nazwy nieoficjalne, należą pozostałe formy nazw, np. lokalne nazwy małych obiektów fizjograficznych oraz nazwy potoczne.

Sposób opisu, rodzaj, wielkość oraz barwa pisma są niezwykle ważnymi czynnikami wpływającymi na czytelność oraz walory estetyczne map, decydujące o ich użyteczności.

Krój pisma - określa jego wygląd i budowę,

Kroje pisma w zależności od wyglądu i budowy dzieli się na :

- jednoelementowe - o jednolitej grubości linii liter,

- dwuelementowe - z pogrubionymi pionowymi fragmentami linii liter,

- z szeryfami - zakończenia linii liter w kształcie krótkich kresek,

- bezszeryfowe.

W większości krojów pisma występuje odmiana:

- prosta - pismo zwykłe,

- pochyła - kursywa,

- ściągła - wąskie litery,

- normalna,

- szeroka - poszerzone litery.

Wielkość pisma (stopień pisma)- oznacza wysokość litery wraz z tzw. odsadką określającą znormalizowany dla poszczególnych stopni odstęp między wierszami. Wysokość pisma określamy w punktach typograficznych (punkt typograficzny = 0,376mm).

Wielkością pisma rozróżnia się obiekty zróżnicowane pod względem wielkości lub znaczenia w skali porządkowej i ilościowej. Typowym przykładem hierarchizacji wysokości pisma jest przedstawienie miejscowości według liczby mieszkańców lub pełnionej funkcji administracyjnej, a także jednostek podziału administracyjnego.

ROZMIESZCZENIE NAPISÓW NA MAPIE

Właściwe rozmieszczenie napisów ułatwia czytanie mapy i podnosi jej walory estetyczne. Możemy wyróżnić następujące reguły rozmieszczenia napisów na mapie:

- przynależność napisu do określonego obiektu geograficznego nie może budzić żadnych wątpliwości,

- napisy powinny w możliwie niewielkim stopniu zakłócać treść mapy,

- napisy powinny pomagać w rozpoznawaniu położenia, zasięgu i hierarchicznego zróżnicowania opisywanych obiektów,

- dzielenie wyrazów w nazwach pisanych w dwóch wierszach jest niedopuszczalne,

- napisów ukośnych i pionowych nie należy pisać „do góry nogami”,

- najpierw rozmieszcza się napisy duże odniesione do dużych powierzchni, a następnie małe,

- należy unikać rozmieszczenia napisów na liniach siatki.

GENERALIZACJA KARTOGRAFICZNA

Generalizacja kartograficzna to przeprowadzone w sposób celowy: wybór, uproszczenie

i uogólnienie przedstawianych na mapie obiektów i zjawisk odpowiednio do jej przeznaczenia, tematyki i skali oraz właściwości przedstawianego obszaru.

Termin generalizacja pochodzi od łacińskiego słowa gereralis - ogólny, główny. Istotnym celem generalizacji jest przedstawienie na mapie najważniejszych, typowych cech prezentowanego obszaru oraz występujących na nim obiektów i zjawisk, a także pokazanie wzajemnych powiązań między poszczególnymi elementami treści mapy.

---