Geoinformacja (informacja geoprzestrzenna) jest informacją o położeniu, geometrycznych właściwościach i przestrzennych relacjach obiektów, które mogą być identyfikowane w odniesieniu do Ziemi. Przez obiekty przestrzenne można rozumieć obiekty naturalne i sztuczne związane z powierzchnią Ziemi oraz różne zjawiska (przyrodnicze, społeczne, ekonomiczne), które mogą być rozpatrywane w odniesieniu do Ziemi.

Geoinformacja powstaje w wyniku powiązania informacji tekstowej o obiekcie z miejscem w przestrzeni geograficznej.

GEOINFORMATYKA - zastosowanie informatyki w naukach o Ziemi. Termin stosunkowo rzadko stosowany w języku angielskim, natomiast popularny w języku niemieckim (Geoinformatik).

GEOMATYKA - Dyscyplina naukowo-techniczna zajmująca się pozyskiwaniem, analizowaniem, interpretowaniem, upowszechnianiem i praktycznym stosowaniem geoinformacji. Według Oxford English Dictionary Online (2004) geomatyka jest matematyką Ziemi, tj. nauką o pozyskiwaniu, analizie i interpretacji danych, zwłaszcza pomiarowych, które odnoszą się do powierzchni Ziemi.

KARTOGRAFIA KOMPUTEROWA (ang. COMPUTER ASSISTED CARTOGRAPHY)- Stosowanie metod i technik informatycznych do opracowania map oraz wizualizacji danych geograficznych, zwłaszcza w systemach informacji geograficznej.

DEFINICJE GIS

1979 - K.J. Duecker: Specjalny zestaw systemów informacji, w którym baza składa się z danych o cechach, działaniach i zdarzeniach rozlokowanych przestrzennie, które są określone w przestrzeni jako punkty, linie

i obszary. System Informacji Geograficznej przetwarza dane o tych punktach, liniach i obszarach dla uzyskania odpowiedzi na pytania i analizy.

1981 - V.M. Ozemoy, D.R. Smith & A. Sicherman: Zautomatyzowany zbiór funkcji, który zapewnia fachowcom z zawansowanymi możliwościami, przechowywanie, odzyskiwanie, obróbkę i prezentację danych zlokalizowanych geograficznie.

1986 - P.A. Burrough: Zbiór narzędzi do zbierania, przechowywania, dowolnego odzyskiwania, przetwarzania i prezentacji danych przestrzennych świata rzeczywistego.

1986 - H.A. Devine & R.C. Field: Forma systemu zarządzania informacją, która pozwala przedstawiać je na mapach.

1987 - Department of Environment, HMSO, London: System do pozyskiwania, przechowywania, sprawdzania, obrabiania, analizowania i przedstawiania danych, które są zorientowane przestrzennie na Ziemi.

1987 - T.R. Smith, S. Menon, J.L. Starr & J.E. Estes: System bazy danych, w którym większość danych jest przestrzennie zindeksowana i w którym działa zestaw procedur służący odpowiedziom na pytania o obiektach przestrzennych umieszczonych w bazie danych.

1988 - H.D. Parker: Technologia informacji, która przechowuje, analizuje i prezentuje zarówno dane przestrzenne, jak i nieprzestrzenne.

1988 - D.J. Cowen: System dostarczania decyzji, dotyczący integrowania danych odniesionych przestrzennie w środowisku.

1989 - S. Aronoff: Każdy zestaw ręcznych lub komputerowych procedur używany do przechowywania i obróbki danych odniesionych geograficznie.

1989 - J.R. Carter: Instytucjonalna jednostka, odzwierciedlająca strukturę organizacyjną, która scala technologię z bazą danych, ekspertyzami i poparciem ciągłości finansowej w funkcji czasu.

1989 - A.V. Koshkariov, V.S. Tikunov & A.M. Trofimov: System z zawansowanymi możliwościami geomodelowania.

1991, 1998 - D.J. Maguire: System Informacji Geograficznej to zintegrowany zestaw sprzętu komputerowego, oprogramowania, danych i specjalistów, które to elementy działają w kontekście instytucjonalnym.

1994 - Z. Zwoliński: System Informacji Geograficznej to zinstytucjonalizowana technologia informacji, która składa się z narzędzi, umożliwiających zbieranie i przechowywanie oraz dowolne odzyskiwanie, przetwarzanie i prezentowanie danych przestrzennych i nieprzestrzennych o świecie rzeczywistym umiejscowionych geograficznie oraz z procedur, dających odpowiedzi na stawiane pytania o interesujących użytkownika obiektach w systemie baz danych.

System informacji geograficznej (GIS) jest to zorganizowany zestaw sprzętu komputerowego, oprogramowania, danych geograficznych (przestrzennych i nieprzestrzennych) oraz osób (wykonawców i użytkowników) stworzony w celu efektywnego gromadzenia, magazynowania, udostępniania, obróbki, analizy i wizualizacji wszystkich danych geograficznych.

Z prezentowanych definicji wynikają trzy główne cechy systemu GIS:

1. GIS udostępnia mechanizmy wprowadzania, gromadzenia i przechowywania danych przestrzennych oraz zarządzania nimi, zapewnia ich integralność i spójność oraz pozwala na ich wstępną weryfikację.

2. Na podstawie zgromadzonych w systemie danych możliwe jest przeprowadzenie specyficznych analiz opierających się m. in. na relacjach przestrzennych między obiektami.

3. Wyniki analiz przestrzennych i operacji charakterystycznych dla programów bazodanowych przedstawione mogą być w postaci opisowej (tabelarycznej) lub graficznej (mapa, diagramy, wykresy, rysunki), stąd cechą GIS jest wizualizacja i udostępnianie informacji przestrzennych w żądanej postaci.

Terminy kojarzone z technologią GIS:

• Automatyczne Tworzenie Map (Automated Mapping - AM),

• Wspomagane Komputerowo Tworzenie Map (Computer-Assisted Mapping- CAM),

• Komputerowo Wspomagane Kreślenie (Computer-Aided Drafting - CAD),

• Komputerowo Wspomagane Kreślenie i Projektowanie (Computer-Aided Drafting and Design - CADD),

• System Informacji Przestrzennej (Geographic Information System - GIS),

• System Informacji o Terenie (Land Information System - LIS),

• Automatyczne Tworzenie Map i Zarządzanie Infrastrukturą Techniczną (Automated Mapping/Facilities Management - AM/FM),

• Geoprzetwarzanie i Analizy Sieciowe (Geoprocessing and Network Analysis).

Główną różnicą między systemami CAD i GIS jest to, że pierwsze z nich służą zazwyczaj do stworzenia modelu pojedynczego obiektu, podczas gdy drugie służą do prezentacji pewnego zbioru obiektów. Istotną różnicą jest układ współrzędnych. W pierwszym przypadku jest to lokalny układ współrzędnych odmierzany najczęściej w milimetrach lub centymetrach, stosowany w celu uzyskania rysunku schematycznego, w drugim - globalny układ współrzędnych terenowych (np.długość i szerokość geograficzna) pozwalający na dokładne odwzorowanie położenia obiektów w terenie.

Historia systemów informacji przestrzennej to część historii kartografii. GIS postrzegany jest przez wielu jedynie jako mapa cyfrowa, czyli mapa tradycyjna wzbogacona o dynamikę i interaktywność. Niezależnie od formatu czy sposobu przechowywania danych w bazie danych geograficznych, to właśnie mapa cyfrowa stanowi interfejs pomiędzy użytkownikiem a systemem, w swej formie graficznej zawsze nawiązując do tradycyjnych map.

Korzenie technologii zarządzania informacją przestrzenną sięgają połowy XVIII wieku, kiedy kartografia nabrała znaczenia jako nauka, nastąpił szybki jej rozwój i stworzono pierwsze dokładne mapy zasadnicze. Wkrótce pojawiły się też pierwsze mapy tematyczne. W XVIII wieku usprawniono znacznie techniki litograficzne, pojawiły się pierwsze prace z zakresu statystyki, teorii liczb i matematyki wyższej. Pojawienie się pierwszych komputerów w latach czterdziestych i związana z nimi rewolucja informacyjna dały początek gwałtownemu rozwojowi technologii zarządzania geoinformacją. Chociaż systemy informacji przestrzennej teoretycznie nie muszą opierać się na komputerach, trudno dzisiaj sobie wyobrazić funkcjonowanie takiego systemu bez informatycznego zaplecza. Technologia zarządzania geoinformacją rozwijała się na pograniczu wielu dyscyplin. Główne rodzaje systemów geograficznych

- systemy rysunkowe (o rozbudowanych możliwościach graficznych),

- systemy analityczne (posiadające narzędzia analizy przestrzennej)

- systemy statystyczne (z mechanizmami zarządzania bazą danych) -rozwijane były osobno, począwszy od lat 50. i 60. Głównym problemem, jaki rozwiązać musieli informatycy tworzący te systemy, był wydajny sposób przetwarzania danych przestrzennych.

Lata 50.

W Stanach Zjednoczonych, Wielkiej Brytanii i innych krajach podjęto pierwsze próby zautomatyzowania tworzenia map tematycznych.

• Angielscy botanicy opracowujący atlas brytyjskiej flory zastosowali karty perforowane i zmodyfikowany tabulator, wytwarzając ponad 2000 map w czasie trzydziestokrotnie krótszym niż zajęłoby ręczne ich opracowanie,

• Pierwsze próby komputerowego opracowywania map tematycznych w meteorologii przy zastosowaniu drukarek znakowych (Szwecja).

• W roku 1958 w firmie Texas Instruments skonstruowano pierwszy układ scalony. Pojawiły się pierwsze wyświetlacze graficzne, skonstruowane w trakcie prac nad amerykańskim systemem obrony powietrznej SAGE (Semi-Automatic Grodnu Environment), w ramach których zaistniała potrzeba konwersji danych z radarów na komputerowo generowane obrazy,

• Fundacja Badawcza Wojsk Pancernych w Chicago opracowała system „Cartographatron” przeznaczony do graficznego obrazowania zagęszczenia ruchu pojazdów na badanych trasach. Był to pierwszy system automatycznego obrazowania danych przestrzennych dla celów planistycznych

Lata 60.

• Opracowanie Kanadyjskiego Systemu Informacji Przestrzennej (Canada Geo-graphic Information System). CGIS był pierwszym kompleksowym systemem informacji przestrzennej o zasięgu ogólnokrajowym, a pełną zdolność operacyjną osiągnął w roku 1971 po skompletowaniu dostatecznej ilości danych,

• Opracowanie przez H. Fishera w 1964 roku w Harwardzkim Laboratorium Grafiki komputerowej i Analiz Przestrzennych pierwszego modelu rastrowego SYMAP (Syngraphic Mapping System) do wizualizacji informacji przestrzennych. SYMAP obejmował zestaw modułów do analizy i obróbki danych, np. generowania map obszarowych, izoliniowych oraz wydruku map o treści przedstawionej skalą natężenia odcieni szarości. Wydruki wykonywane były na prostych drukarkach znakowych.

• Stworzenie w Columbia Regional Association of Governments i na Uniwersytecie Oregońskim systemu MAP/MODEL - narzędzia analitycznego dla potrzeb planowania i tworzenia map,

• W 1967 roku G. Farnsworth z Amerykańskiego Urzędu Statystycznego (US Bureau of the Census) opracował format zbioru danych przestrzennych GBF-DIME (Geographic Base File, Dual Independent Map Encoding), wprowadzając przejrzystą koncepcję kodowania topologii obiektów geograficznych. Format ten, stale rozwijany i modyfikowany, stał się światowym standardem

Lata 70.

• Rozwój firmy M&S Computing, której nazwę zmieniono później na Intergraph. Pierwotnie celem działalności firmy było dostarczenie agencjom rządowym systemu komputerowego dla sterowania rakietami w czasie rzeczywistym. Od 1973 roku firma zaangażowała się w prace nad rozwojem systemów z interaktywną grafiką, sprzedając pierwsze systemy armii. M&S Computing prowadziła także badania nad interaktywnym systemem zautomatyzowanego tworzenia map (AM),

• W Redlands w Kalifornii rozwijał się Instytut Badań Systemów Środowiskowych (Environmental System Research Institute -ESRI). Położył on ogromne zasługi w rozwoju oprogramowania oraz zastosowań i popularyzacji SIP. Tutaj m.in. opracowano pierwszy efektywny system radzący sobie z nakładaniem tzw. poligonów, czyli obiektów przestrzennych - zadaniem uznawanym za jedną z zasadniczych funkcji analitycznych GIS. Analizy przestrzenne wykonywane były wówczas w oparciu o rastrowy model danych. Sztandarowym produktem ESRI jest ciągle rozwijany system ARC/INFO.

• Kolejny przełom w rozwoju GIS wyznaczyło umieszczenie w 1972 roku na orbicie ziemskiej satelitów serii Landsat. Obrazy satelitarne stały się nowym podstawowym źródłem i metodą pozyskiwania danych przestrzennych dla GIS. Jednym z pierwszych projektów realizowanych w oparciu o nowe medium był system MAGI (Maryland Automatem Geographic Information), finansowany przez NASA

• W Europie najsilniejszy rozwój GIS następował w Wielkiej Brytanii, Holandii i Niemczech. W RFN systemy te rozwijane były przede wszystkim przez geograficzne ośrodki naukowe w porozumieniu z władzami federalnymi. Łączono zastosowania praktyczne technologii GIS z wykorzystaniem naukowo-badawczym, np. w ekologii krajobrazu

Lata 80.

• Połączenie baz danych z grafiką było kolejnym kamieniem milowym w rozwoju GIS. Pierwszymi firmami, które zintegrowały technologie zarządzania bazą danych z grafiką,były Comarc Design Systems, ESRI i Intergraph.

- Comarc opracował system nazwany Geographic Data Management System (GDMS), nastawiony głównie na potrzeby przemysłu drzewnego.

- Wkładem ESRI było opracowanie komercyjnej relacyjnej bazy danych z możliwością przechowywania grafiki.

- Badania Intergraph'u doprowadziły do powstania standardu hierarchicznej bazy danych

• Wzrosło zainteresowanie tworzeniem globalnych baz danych, wyrażone na konferencji sponsorowanej przez IGU (International Geographic Union) poświęconej bazom danych o zasięgu globalnym, która miała miejsce w Londynie w 1987 roku.

• W odpowiedzi na rosnącą świadomość stałego wzrostu populacji i problemów ochrony środowiska, w ramach Programu Środowiskowego Narodów Zjednoczonych (United Nations Environmental Programme - UNEP) rozpoczęto budowę Informacyjnej Bazy Danych o Zasobach Globalnych (Global Resource Information Database - GRID).

• Popularyzacji systemów informacji przestrzennej sprzyjało w dużym stopniu upowszechnienie komputerów osobistych (PC - personal computer), połączone ze spadkiem ich ceny. Pojawił się także system Windows, posiadający graficzny interfejs użytkownika, ułatwiający zasadniczo kontakt użytkownika z komputerem

• Początki zarządzania obiektami przestrzennymi. Promocją tego typu zastosowań GIS zajęło się Narodowe Centrum Informacji i Analiz Geograficznych (National Center for Geographic Information and Analysis) powołane przy Uniwersytecie Santa Barbara w Kalifornii. Zarządzanie wspomagane GIS może dotyczyć zarówno obiektów naturalnych (np. systemy zarządzania obszarami chronionymi), jak i stworzonych przez człowieka (np. zarządzanie systemami komunikacyjnymi).

Lata 90.

• Technologiczna integracja głównych typów systemów geograficznych: rysunkowych i kartograficznych, analitycznych i statystycznych z mechanizmami zarządzania bazą danych przestrzennych. Współczesne oprogramowanie to z reguły pakiety wielofunkcyjne, w oparciu o które realizować można specjalistyczne systemy. Wysiłki zmierzają w kierunku ustanowienia przejrzystych standardów zarządzania danymi

przestrzennymi, ich wymiany i komunikacji systemów z użytkownikiem. Prace nad integracją systemów informacji przestrzennej prowadzone są w ramach Open GIS Consortium (OGC).

• Zastosowanie pamięci optycznych (CD-ROM, CD-RW, DVD itp.) rozwiązało chwilowo problem niewystarczającej pojemności nośników danych. Nowoczesne digitizery, skanery, monitory, plotery i drukarki oraz ewoluujące ciągle w tempie wykładniczym komputery stanowią solidną podstawę sprzętową do budowy wysoce wydajnych systemów GIS. Satelity kolejnych generacji (Landsat TM, NOAA, TIROS-N) dostarczają coraz bogatszych i dokładniejszych danych. Nowym źródłem danych przestrzennych, coraz powszechniej wykorzystywanym w GIS, stał się satelitarny system określania współrzędnych lokalizacji obiektu GPS (Global Positioning System).

• Rośnie zainteresowanie wykorzystaniem sieci globalnych - głównie Internetu - w dystrybucji geodanych i w zapewnianiu zdalnego dostępu do lokalnych systemów informacji przestrzennej. Coraz częściej spotkać się można z określeniem InterGIS, oznaczającym integrację systemu GIS z Internetem.

I dekada XXI wieku.

• Początek działalności satelitów komercyjnych, np. Quickbird (rozdzielczość 62 cm);

• Ponad milion użytkowników systemów GIS na świecie;

• Udostępnianie w sieci danych geoprzestrzennych na masową skalę w USA i Wlk. Brytanii.

• Mapy analogowe - topograficzne i tematyczne

• Zdjęcia lotnicze - konwencjonalne (czarno-białe i kolorowe), w podczerwieni, wielospektralne, obrazy z kamer termalnych i radiometrów, obrazy radarowe;

• Obrazy satelitarne

• Dane przestrzenne w zapisie cyfrowym

• Nieprzestrzenne dane opisowe

Systemy informacji geograficznej (GIS) Obiekty geograficzne - właściwości, atrybuty, cechy

Dane geograficzne posiadają trzy podstawowe atrybuty:

- Lokalizację (atrybut przestrzenny);

- Cechy (atrybut opisowy);

- Zmienność (atrybut czasowy)

Lokalizacja obiektu (atrybut przestrzenny):

-Odniesienie do dowolnego układu współrzędnych płaskich (x, y);

- Dodatkowo podanie współrzędnej „z” (wysokości);

- Relacje topologiczne - określające związki obiektu z innymi obiektami przestrzennymi.

Cechy (atrybuty opisowe) mogą mieć charakter jakościowy lub ilościowy. Wyróżniamy 4 skale pomiaru tych atrybutów:

- Nominalną (o charakterze jakościowym), która dopuszcza tylko zgodność cechy obiektu z założoną charakterystyką, np. „teren leśny”, „teren zabudowany”;

- Porządkową (o charakterze jakościowym), która wprowadza uporządkowanie (kolejność) i daje możliwość porównywania obiektów, np. „gleba dobra”, „gleba słaba”;

- Interwałową (o charakterze ilościowym) - cecha jest wyrażona liczbą w określonym przedziale;

- Bezwzględną (o charakterze ilościowym) - cecha jest wyrażona liczbą.

Zmienność obiektu (atrybut czasowy) - wymaga danych o cechach tych samych obiektów co najmniej z dwóch momentów czasu

Atrybuty (cechy) opisują podstawowe właściwości obiektów, np. podstawowe atrybuty jeziora, to: nazwa, położenie, powierzchnia, głębokość, jakość wody, stopień eutrofizacji, zmiany temperatury, zamarzanie itp.

Raster - uporządkowany zbiór punktów (pikseli) umieszczonych w węzłach umownej siatki (grid). Raster jest jednym z modeli danych przestrzennych. Odległość między elementami rastra określa jego rozdzielczość

Wektor - rodzaj danych przestrzennych, w którym podstawową jednostką informacji jest punkt i linia. Linie mogą być zorganizowane w łańcuchy i wieloboki

Wektoryzacja - zamiana danych rastrowych na wektorowe. Procesem odwrotnym jest pasteryzacja

Topologiczny model wektorowy - wybrane elementy:

- punkt kontrolny - para współrzędnych (x, y), wiążąca mapę analogową z mapą cyfrową;

- punkt - obiekt geograficzny określony parą współrzędnych (x, y) lub współrzędnymi (x, y, z);

- linia - obiekt geograficzny opisany zbiorem par współrzędnych

- obszar, poligon - obiekt geograficzny (powierzchniowy) opisany przez zbiór par współrzędnych

- węzeł - obiekt topologiczny posiadający lokalizację geograficzną, lokalizujący miejsca przecięcia i łączenia

linii (krawędzi) lub ich przecięcia z brzegiem arkusza mapy;

- krawędź - obiekt topologiczny łączący dwa węzły, określony zbiorem par współrzędnych (np. linia);

- wyspa - obiekt geograficzny otoczony całkowicie przez inny obiekt, nie posiadający żadnych krawędzi łączących go z innymi obszarami;

- atrybut - część informacji o obiekcie geograficznym dodana do jego współrzędnych, obiekt może mieć

wiele atrybutów;

- identyfikator - atrybut kluczowy - numer wewnętrzny obiektu geograficznego zapisywany w GIS automatycznie, unikatowy dla każdego obiektu;

- etykieta - jeden z atrybutów istotny z punktu widzenia użytkownika, najczęściej nazwa obiektu.

Najistotniejsze cechy danych GIS:

- dane powinny być jak najbardziej szczegółowe i dotyczyć jak najmniejszych powierzchniowo jednostek przestrzennych lub jak najszczegółowiej rozpatrywanych procesów i zjawisk;

- dane powinny mieć charakter bezwzględny, najlepiej, aby były to dane opisywane jednym mianem.

Cechy danych wejściowych do GIS:

- dokładność - największa bliskość wartości prawdziwej;

- precyzja - dokładność przedstawiania wartości;

- powtarzalność - zgodność wartości na wejściu i na wyjściu z systemu;

- rozdzielczość;

- zmienność - czas, w którym następuje zmiana wartości danego atrybutu w rzeczywistości;

- aktualność;

- wiarygodność;

- dostępność - czas, w którym można uzyskać dane z systemu;

- kompletność;

- komunikatywność.

Metody generalizacji danych:

- uproszczenie lub wybór punktów;

- wygładzanie;

- agregacja;

- łączenie (powierzchnia);

- scalanie (linia);

- dekompozycja;

- wybór obiektów;

- powiększenie obiektu;

- wzmocnienie;

- przemieszczenie.

Bazy danych Środowisko przyrodnicze, Dane pomiarowe, Model środowiska

Model- każdy zbiór danych zapisany w komputerze w postaci pliku, który składa się z rekordów (indywidualnych wartości).

Bazy (banki) danych, to duże, uporządkowane zbiory danych.

System zarządzania bazą danych (DBMS - database management system) jest programem komputerowym, który służy do gromadzenia, aktualizacji i przetwarzania dużych zbiorów danych

Zalety komputerowej bazy danych:

• konieczność uporządkowania danych wg określonego formatu wymaganego przez bazę danych,

• łatwość odszukania potrzebnej informacji,

• łatwość uzupełniania i weryfikacji informacji,

• wybrane elementy zbioru danych mogą być przeniesione do innych programów,

• możliwość ochrony zasobów bazy przez ograniczenie możliwości dostępu użytkowników do bazy,

• zapis na nośnikach pamięci ogranicza fizyczne rozmiary bazy danych.

Podstawowym elementem bazy danych jest encja - wyróżniony w procesie abstrakcji obiekt, który zostaje opisany listą atrybutów. Atrybuty obiektu są przechowywane w rekordzie, który składa się z pól.

Ważnym elementem rekordu jest identyfikator, który pozwala jednoznacznie odszukać rekord i służy do powiązania atrybutów rekordu ze współrzędnymi obiektu lub rekordami z innej bazy danych.

Podstawowe typy strukturalne baz danych:

• relacyjny,

• hierarchiczny,

• sieciowy,

• obiektowy

• obiektowo-relacyjny.

Relacyjne bazy danych - zbiory tablic (tabel) o dowolnej liczbie wierszy i kolumn z podanymi cechami konkretnych obiektów przestrzennych, na których można dokonywać operacji za pomocą operatorów (arytmetycznych, statystycznych, logicznych) i teorii mnogości. Najprostszą postacią takiej bazy jest tabela, w której wiersze odpowiadają rekordom, zaś kolumny - polom.

Zalety:

• elastyczność i łatwość implementacji

• precyzja w definicji operacji na danych

Wady:

• czasochłonność przeszukiwania i operacji łączenia tabel

Hierarchiczne bazy danych - struktury danych złożone z relacji, w których istnieje pojedyncza jednostka macierzysta i wiele jednostek jej podległych. Przeszukiwanie takich zbiorów polega na schodzeniu po drzewie zależności w dół i przeszukiwanie jego poszczególnych poziomów.

Zalety:

• większa szybkość przeszukiwania niż w przypadku baz relacyjnych

Wady:

• mała elastyczność

• brak precyzji matematycznej w definicji operacji na danych

Sieciowe bazy danych - struktury danych, w których każda jednostka informacji może być powiązana z dowolną liczbą pozostałych.

Zalety:

• największa elastyczność i dowolność konstrukcji

Wady:

• częsty chaos konstrukcyjny powodujący spowolnienie wyszukiwania danych

• brak precyzji matematycznej w definicji operacji na danych

Obiektowe bazy danych - są rezultatem połączenia koncepcji opracowanych na gruncie: baz danych, obiektowych języków programowania i ogólnych rozważań na temat "obiektowego" postrzegania świata

Zalety:

• metody i funkcje przechowywane wraz z danymi

Wady:

• brak optymalizacji zapytań

• brak opracowanych standardów

Obiektowo-relacyjne bazy danych - są hybrydą baz relacyjnych i obiektowych, mają relacyjną strukturę, rozszerzoną o procedury obsługi obiektów (w sensie informatycznym).

Zalety:

• łączy zalety baz relacyjnych i obiektowych

Podstawowe zbiory operacji, których wykonanie umożliwiają bazy danych:

• wprowadzanie i aktualizacja informacji w polach rekordów (funkcja ENTER),

• sortowanie i porządkowanie danych za pomocą określonych procedur (funkcja SORT),

• wyszukiwanie rekordów lub pól, których dane spełniają określone warunki (funkcja FIND),

• wyszukiwanie i zamiana informacji w polach spełniających określone warunki (funkcja REPLACE),

• przeglądanie tablic (funkcja LIST),

• łączenie pól w rekordach, tworzenie nowych rekordów wynikowych i relacji (funkcja JOIN),

• definiowanie funkcji lub wyrażeń oraz ich wykonywanie.

Podstawowe reguły skutecznego i efektywnego projektowania struktury tabeli bazy danych:

1. W każdym polu może znajdować się tylko jedna wartość;

2. Wszystkie wartości znajdujące się w jednej kolumnie są tego samego typu i dotyczą tej samej cechy;

3. Każdy wiersz (rekord) jest unikatowy (wiersze nie mogą się powtarzać);

4. Kolejność kolumn w tabeli nie ma znaczenia;

5. Kolejność wierszy (rekordów) w tabeli nie ma znaczenia.

System zarządzania bazą danych

Zadania realizowane przez DBMS(System zarządzania bazą danych):

• zapamiętywanie danych oraz ich wyszukiwanie w bazie na podstawie różnych kluczy,

• oddzielenie funkcji zapamiętywania i wyszukiwania od programów aplikacyjnych,

• umożliwienie korzystania z danych na podstawie logicznego opisu - system przejmuje kontrolę nad wykorzystaniem urządzeń pamięciowych.

• umożliwienie dostępu do danych dla wielu użytkowników jednocześnie,

• weryfikowanie danych za pomocą odpowiednio zweryfikowanych procedur kontroli,

• umożliwienie zapisu danych o zminimalizowanej redundancji, tzn. bez nadmiernego ich powtarzania.

DBMS powinien także zabezpieczać dane przed zniszczeniem z powodu:

• wadliwego działania sprzętu lub oprogramowania,

• błędu popełnionego przez obsługę (użytkownika),

• wypadku losowego.

Ze względu na znaczne zasoby danych przestrzennych w bazach, które są zapisywane w pamięci dyskowej, czas ich odczytywania może być znacznie dłuższy niż czas potrzebny na wykonanie pojedynczej operacji przez procesor. Czas ten jest w znacznej mierze limitowany przez dostęp do pamięci dyskowej.

W celu ograniczenia kontaktów z pamięcią dyskową, a tym samym skrócenia czasu dostępu do danych stosuje się:

• struktury danych ułatwiające grupowanie na dysku danych wzajemnie powiązanych (głównie przestrzennie), co do których istnieje duże prawdopodobieństwo, że będą razem odczytywane i wykorzystywane,

• bufory pamięci operacyjnej przeznaczone do przechowywania ostatnio odczytanych danych przestrzennych.

Dostęp do danych powinien się odbywać za pomocą łatwego w użyciu języka zapytań (np. SQL) lub zastosowania języków oprogramowania wysokiego poziomu.

SQL (ang. Structured Query Language) to strukturalny język zapytań używany do tworzenia, modyfikowania baz danych oraz do umieszczania i pobierania danych z tychże baz. SQL to język programowania opracowany w latach siedemdziesiątych w firmie IBM. Stał się on standardem w komunikacji z serwerami relacyjnych baz danych. Wiele współczesnych systemów relacyjnych baz danych używa do komunikacji z użytkownikiem SQL, dlatego mówi się, że korzystanie z relacyjnych baz danych, to korzystanie z SQL-a. SQL realizuje zasadnicze operacje na zbiorach, takie jak: iloczyn, odejmowanie, dodawanie i negacja logiczna.

Natomiast zbiory danych obejmują następujące ich typy:

• dane ilościowe (liczby),

• dane jakościowe (tekst),

• dane logiczne (1 - prawda (true), 0 - fałsz (false)),

• daty,

• notatki (odnośniki - opisy zdarzeń).

Instrukcje języka SQL obejmują następujące grupy funkcjonalne:

• zapytania (Query),

• język definiowania danych (DDL - Data Definition Language),

• język manipulowania danymi (DML - Data Manipulation Language),

• język do zapewnienia bezpieczeństwa dostępu do danych (DCL - Data Control Language ).

DML służy do operacji na danych - do ich umieszczania w bazie, kasowania, przeglądania, zmiany. Najważniejsze polecenia z tego zbioru to:

• SELECT - pobranie z bazy danych,

• INSERT - umieszczenie danych w bazie,

• UPDATE - zmiana danych,

• DELETE - usunięcie danych z bazy.

Dane tekstowe podawane muszą być zawsze w formie ograniczonej znakami cudzysłowu.

DDL pozwala operować na strukturach, w których te dane są przechowywane - czyli np. dodawać, zmieniać i kasować tabele lub bazy. Najważniejsze polecenia tej grupy to:

• CREATE (np. CREATE TABLE, CREATE DATABASE, ...) - utworzenie struktury (bazy, tabeli, indeksu,itp.),

• DROP (np. DROP TABLE, DROP DATABASE, ...) - całkowite usunięcie struktury,

• ALTER (np. ALTER TABLE ADD COLUMN ...) - zmiana sturktury (dodanie kolumny do tabeli, zmiana typu danych w kolumnie tabeli).

DCL jest używany głównie przez administratorów systemu do nadawania odpowiednich uprawnień do korzystania z bazy danych.

MapInfo wybiera dane ze zbioru (zbiorów) bazowego i umieszcza wyniki zapytania w specjalnym, tymczasowym zbiorze, określanym mianem zbioru wynikowego. Zbiór wynikowy zawiera tylko te wiersze i kolumny, które

spełniają postawione w zapytaniu SQL warunki.

Operatory geograficzne MapInfo Professional:

Contains (Zawiera) - Obiekt A Contains obiekt B jeśli centroid obiektu B jest gdziekolwiek w obrębie obiektu A

Contains Entire (Całkowicie zawiera) - Obiekt A Contains Entire obiekt B jeśli obiekt B jest w całości w obrębie obiektu A

Within (Jest w obrębie) - Obiekt A jest Within obiektu B jeśli centroid obiektu A jest gdziekolwiek w obrębie obiektu B

Entirely within (Całkowicie w obrębie) - Obiekt A jest Entirely Within obiektu B jeśli obiekt A jest w całości w obrębie obiektu B

Intersects (Przecina) - Obiekt A Intersects obiekt B jeśli mają co najmniej jeden punkt wspólny lub jeśli jeden z nich jest w obrębie drugiego

Funkcje, które dają w wyniku obliczenia geograficzne. Funkcja: daje w wyniku:

- Area (obj , str) powierzchnie obiektu; parametr str określa nazwę jednostki miary, np. "sq

mi" lub "sq km"

- CentroidX (obj) współrzędną x centroidu obiektu

- CentroidY (obj) współrzędną y centroidu obiektu

- Distance (num_x, num_y, num_x2, num_y2, str) odległość między dwoma punktami; pierwsze dwa parametry

określają współrzędne x i y wyjściowego punktu; następne dwa określają współrzędne x i y końcowego punktu; parametr str określa nazwę jednostki miary, np. "mi" lub "km"

- ObjectLen (obj , str) długość obiektu; parametr str określa nazwę jednostki miary, np. "mi" lub "km"; tylko obiekty takie, jak linia, łamana i łuk mają długości różne od zera

- Perimeter (obj , str) obwód obiektu; parametr str określa nazwę jednostki miary,

np. "mi" lub "km"; tylko obiekty takie, jak region, elipsa i prostokąt mają obwody różne od zera

Analiza geograficzna

Postulat - ideał:

Użytkownicy GIS (geografowie, kartografowie, planiści) definiują algorytmy (procedury służące do analizy

danych), zaś informatycy przetwarzają je na programy komputerowe.

Rzeczywistość:

Programiści narzucają użytkownikom GIS gotowe procedury, które nie zawsze odpowiadają ich potrzebom.

Efekt:

Geografowie i inni badacze zajmujący się przestrzenią nie chcą lub nie potrafią korzystać z GIS.

Podział funkcji analitycznych GIS:

• analizy na danych w formacie rastrowym,

• analizy na danych mieszanych (w formacie rastrowym i wektorowym),

• analizy na danych w formacie wektorowym

• udostępnianie i analizy danych przestrzennych,

• udostępnianie i analizy danych opisowych (atrybutów nieprzestrzennych),

• integracja danych przestrzennych i opisowych.

Analiza geograficzna w GIS powinna dostarczyć odpowiedzi na pytania zadawane przez użytkownika:

• Identyfikacja - co znajduje się na danym obszarze?

• Położenie - gdzie są obiekty o określonych atrybutach?

• Tendencje - co się zmieniło w okresie od... do...?

• Układ (relacja) - od jakich cech przestrzennych zależy występowanie danego zjawiska?

• Modele - co się będzie działo z danym obiektem (zjawiskiem),

Rodzaje analizy przestrzennej i modelowania:

• Kwerenda - zapytanie użytkownika bazy danych;

• Pomiar - proste charakterystyki geometryczne obiektów;

• Przekształcenie - zmiana danych za pomocą operatorów (geometrycznych, arytmetycznych lub logicznych);

• Charakterystyki opisowe - opis zbioru danych za pomocą liczb (przestrzenny odpowiednik parametrów statystycznych);

• Metody optymalizacyjne - wskazanie najlepszego rozwiązania;

• Testowanie hipotez - wnioskowanie na podstawie ograniczonego zbioru danych w celu sformułowania pewnego uogólnienia w odniesieniu do populacji generalnej.

Podstawy analizy:

• Operacje arytmetyczne - dodawanie, odejmowanie, mnożenie, dzielenie, potęgowanie, pierwiastkowanie i in.

Należy pamiętać, że w trakcie wykonywania ciągu operacji arytmetycznych może dochodzić do kumulowania się błędów wynikających z obliczeń na liczbach rzeczywistych.

Zasady pomocne w ograniczaniu błędów:

- unikać działań na danych wzajemnie skorelowanych,

- stosować głównie dodawanie,

- gdy nie można dodawać, wykonywać mnożenie lub odejmowanie,

- unikać dzielenia i potęgowania.

Podstawy analizy:

• Operacje logiczne - stosuje się operatory relacji: równa się, większe niż, mniejsze niż oraz ich kombinacje;

• Algebra Boole'a;

• Logika rozmyta - przydatna do analiz obiektów lub zjawisk o charakterze przejściowym (nieostrych granicach);

• Operacje geometryczne - klasyczne i oparte o geometrię fraktalną;

• Operacje statystyczne - np. zmienność, korelacja, rozkład, stacjonarność, analiza częstości (histogram), transformacje, analiza skupień;

• Język modelowania kartograficznego.

Funkcje analityczne GIS:

• nakładanie obiektów, map (overlay),

• przeklasyfikowanie obiektów, map (reclassify),

• analiza sąsiedztwa, odległości, powiązań obiektów przestrzennych miedzy sobą i z atrybutami nieprzestrzennymi (neighbourhood).

Nakładanie obiektów przestrzennych (map):

Jedno z najpowszechniejszych zastosowań GIS, które automatyzuje podstawowe procedury polegające na nałożeniu kilku warstw tematycznych (map) w celu dokonania analizy na podstawie otrzymanej nowej mapy wynikowej. Przy nakładaniu obiektów przestrzennych stosuje się 4 podstawowe operacje logiczne, wykorzystujace zasady algebry Boole'a:

• AND (i) - koniunkcja (iloczyn logiczny),

• OR (lub) - alternatywa łączna (suma logiczna),

• XOR (albo-albo - z wyjątkiem części wspólnej) - alternatywa rozłączna,

• NOT (nie/bez) - negacja (różnica logiczna).

Przeklasyfikowywanie obiektów przestrzennych (map):

Może się odbywać na mapach jedno- lub wielowarstwowych. Pozwala na selekcję danych przestrzennych na mapie wyjściowej w celu otrzymania nowego obrazu o treści z reguły zgeneralizowanej

Dwie podstawowe metody przeklasyfikowania, to:

• wyodrębnianie - które polega na wyeksponowaniu co najmniej jednej wybranej klasy przy jednoczesnym połączeniu pozostałych, nie będących w danym momencie przedmiotem zainteresowania użytkownika

• grupowanie - które polega na połączeniu kilku klas zgodnie z kryteriami podanymi przez użytkownika, przy jednoczesnym pozostawieniu bez zmian pozostałych klas.

Analiza sąsiedztwa:

• wyznaczanie stref otaczających (buforowanie), np. wyznaczanie stref ochronnych;

• pomiar obiektów przestrzennych, np. długości, powierzchni;

• analizy sąsiedztwa, np. określenie który obiekt z danej klasy położony jest najbliżej wybranego obiektu lub jakie obiekty generalnie leżą najbliżej określonego obiektu;

• analizy barierowe, np. wyszukiwanie najkrótszej drogi z uwzględnieniem charakteru bariery - przy projektowaniu autostrady morze uznaje się za barierę absolutną, rzekę za względną, pasmo górskie za statyczną, a przełęcz zagrożoną sezonowo lawinami za dynamiczną.

Agregacja/dezagregacja danych:

• suma - dodaje wartości w danym polu dla wyjściowych obiektów tworząc sumę w polu dla nowego obiektu;

• średnia - oblicza średnią wartości w polu dla wyjściowych obiektów;

• średnia ważona - nadaje poszczególnym wartościom inną „wagę” w zależności od wartości;

• wartość - wpisuje w polu określoną wartość dla nowego obiektu;

• bez zmiany - zapisuje wartość dla obiektu docelowego w nowym obiekcie.

Przy dzieleniu lub wycinaniu części obiektów graficznych można wybrać jedną z następujących opcji:

• pusty rekord - usuwa wyjściową wartość dla obiektu docelowego;

• wartość - zapisuje wyjściową wartość dla obiektu docelowego;

• proporcjonalnie do powierzchni - usuwa część wyjściowej wartości w proporcji do wielkości nowego obiektu.

„Złote myśli”:

• Analiza danych przestrzennych ujawnia ukryte prawidłowości;

• Analiza danych przestrzennych jest istotą programów GIS - umożliwia zamianę danych na użyteczną informację;

• Podstawą dobrze wykonanej analizy jest orientujący się w temacie użytkownik, a nie moc obliczeniowa komputera;

• Analiza danych przestrzennych wspomaga nasze możliwości percepcji;

• Analiza przestrzenna to zbiór procedur, których wynik obliczeń zależy od położenia danych wejściowych.

Analiza geograficzna. Mapy tematyczne. Mapy tematyczne w MapInfo:

Tworzenie mapy tematycznej w MapInfo polega na zróżnicowaniu stylu przedstawiania obiektów na mapie w związku z określonym zagadnieniem. Zróżnicowanie stylu dotyczy nie tylko takich atrybutów obiektów, jak: kolor, deseń, typ symbolu, ale także metody tematycznego przedstawiania danych. Funkcja tworzenia map tematycznych obejmuje serię trzech pól dialogowych, które pomagają wybrać typ mapy tematycznej, zbiory i pola bazy danych oraz opcje dostosowujące wygląd mapy

Projektowanie mapy tematycznej:

Dane, które są przedstawiane na mapie tematycznej nazywane są zmienną tematyczną. W zależności od typu wykonywanej analizy tematycznej, mapa może pokazywać jedną lub więcej zmiennych tematycznych, mapy przedziałów, stopniowanych symboli, mapy kropkowe i indywidualnych kategorii przedstawiają rozkład jednej zmiennej. Za pomocą diagramów słupkowych i kołowych można pokazać jednocześnie więcej niż jedną zmienną tematyczną. Można także tworzyć mapy dwu-zmienne, gdzie jeden obiekt na mapie reprezentuje dwie różne dane (np. kolor i wielkość).

Warstwy tematyczne:

Mapa tematyczna w MapInfo jest dodawana do okna mapy jako oddzielna warstwa i rysowana na wierzchu warstwy, na której jest oparta.

Oddzielenie warstw map tematycznych od warstwy mapy powoduje, że:

• mapy stopniowanych symboli mogą być tworzone na bazie map nie zawierających punktów,

• dla każdej mapy podstawowej można tworzyć kilka warstw tematycznych,

• za pomocą narzędzia „Przegląd warstw” można włączać i wyłączać wyświetlanie poszczególnych warstw tematycznych.

Przegląd map tematycznych:

Mapy indywidualnych kategorii

Mapy (kartogramy) indywidualnych kategorii pokazują punkty, linie i regiony przedstawione w zależności od indywidualnych wartości zawartych w określonym polu. MapInfo nadaje każdej unikatowej wartości inny symbol lub kolor. W ten sposób można przedstawiać zarówno wartości liczbowe, jak i nominalne.

Mapy przedziałów

Przy tworzeniu mapy przedziałów MapInfo grupuje wszystkie rekordy w przedziały i każdemu obiektowi reprezentującemu rekord przypisuje kolor, symbol lub typ linii właściwy dla grupy (przedziału), do której dany rekord należy.

Mapy rastrowe(powierzchniowe)

Mapa rastrowa (powierzchniowa) powstaje w drodze interpolacji danych dla punktów w zbiorze źródłowym. MapInfo tworzy plik siatki rastrowej na podstawie interpolacji danych i wyświetla go jako obraz rastrowy w oknie mapy.

Mapy rastrowe (powierzchniowe) 3W

MapInfo posiada także możliwość wyświetlania trójwymiarowego widoku mapy. Widok 3W można stworzyć dla mapy zawierającej warstwę ciągłej siatki, którą może być np. plik modelu terenu lub siatka powstała poprzez interpolację wartości w warstwie punktowej.

Kartogramy bryłowe

Jeden ze sposobów trójwymiarowej prezentacji danych na mapach. Wysokość obiektu przestrzennego jest uzależniona od wartości w określonej kolumnie zbioru lub wartości wyprowadzonej z wyrażenia.

Mapy stopniowanych symboli

Na mapach stopniowanych symboli reprezentują one różne wartości. Metody tej można używać niezależnie od rodzaju obiektów na bazie których tworzona jest warstwa tematyczna.

Mapy gęstości kropek

Na mapach tych poszczególne kropki reprezentują wartości danych dotyczących regionów. Łączna liczba kropek w regionie reprezentuje wartości danych dla tego regionu. Kartogramy kropkowe są szczególnie przydatne dla przedstawiania bezwzględnych wartości danych.

Mapy z diagramami słupkowymi

Mapy z diagramami pozwalają pokazywać dla każdego rekordu rozkład kilku zmiennych jednocześnie. Można tworzyć diagram wielosłupkowy, na którym każda zmienna tematyczna ma swój słupek lub diagram sumaryczny,

na którym słupek przedstawiający kolejną zmienną jest umieszczany na słupku poprzedniej zmiennej.

Mapy z diagramami kołowymi

Również mapy z diagramami kołowymi pozwalają pokazywać dla każdego rekordu rozkład kilku zmiennych jednocześnie. W diagramach kołowych porównuje się wielkość klinów reprezentujących poszczególne zmienne. Diagramy kołowe umożliwiają także porównanie proporcji między elementami całości.

Mapy tematyczne dwu-zmienne

Mapy tego typu pozwalają przedstawiać obiekty w taki sposób, aby widoczny był rozkład dwu zmiennych jednocześnie. Np. typ symbolu może przedstawiać jedną zmienną, a kolor wypełnienia inną zmienną. Aby stworzyć mapę dwu-zmienną w MapInfo konstruuje się dwie mapy tematyczne i nakłada je jako warstwy na siebie. Jedyne typy map tematycznych dające się zastosować do tworzenia map dwu-zmiennych, to mapy przedziałów i indywidualnych kategorii. Przynajmniej jedna ze zmiennych tematycznych musi być zmienną liczbową.

Równa liczba

Każdy przedział zawiera równą liczbę rekordów (obiektów). Jeśli liczba rekordów w zbiorze nie jest podzielna przez liczbę przedziałów (np. 49 województw daje się równo podzielić tylko na 7 przedziałów, przy czterech przedziałach jedno województwo zostaje), MapInfo umieszcza pozostałe rekordy w najodpowiedniejszych przedziałach.

Równe interwały

Interwał czyli różnica między wartością dolnej i górnej granicy przedziału jest taki sam dla wszystkich przedziałów.

Podział naturalny

Granice przedziałów są określane przy zastosowaniu takiego algorytmu, żeby różnica między wartościami danych i średnią wartości danych była jak najmniejsza dla każdego przedziału. Zmniejsza to błąd i pozwala uzyskać prawdziwszą reprezentację danych

Odchylenie standardowe

Granicą między środkowymi przedziałami jest wartość średniej, a przedziały poniżej i powyżej przedziału środkowego obejmują odpowiednio wartości mniejsze i większe od średniej o wartość odchylenia standardowego.

Kwantyle

Obrazują rozkład zmiennej, dla której tworzone są przedziały, w stosunku do jakiegoś fragmentu danych (np. ludności). Kiedy wybierasz tę metodę tworzenia przedziałów, w dolnej części okna dialogowego pojawia się pole "Kwantyle". Z rozwijalnej listy ""przy użyciu:" wybierz nazwę pola lub wpisz wyrażenie, które ma być podstawą tworzenia kwantyli.

Inne przedziały

Oznacza, że przedziały są dowolnie tworzone przez użytkownika. Kiedy wybierasz tę metodę tworzenia przedziałów, w dolnej części okna dialogowego pojawia się pole "Przedziały użytkownika". Podświetl przedział, którego granice chcesz zmienić i wpisz odpowiednie wartości w polach ">=Min" i "<Max".

Numeryczny model terenu

Jednym z zagadnień GIS jest przedstawianie zjawisk o charakterze ciągłym, jak np. powierzchnia terenu. W ogólnym przypadku kiedy zjawisko możemy przedstawić funkcją analityczną postaci: z = f (x, y), zagadnienie nie stanowi żadnych trudności, ponieważ dzięki znanej funkcji w każdym potrzebnym punkcie P(x,y) możemy określić wartość zjawiska. W sytuacji kiedy powierzchni terenu nie można określić funkcją analityczną stosujemy inne rozwiązania, oparte na wartościach zjawiska zarejestrowanych w wybranych punktach pomiarowych. Najczęściej stosowanymi metodami przestrzennej reprezentacji powierzchni (zjawisk) są:

• reprezentacja elementami punktowymi, dla których wartość zjawiska określono w regularnej siatce kwadratów

• reprezentacja elementami liniowymi, dla których wartość zjawiska jest określona i niezmienna (izolinie),

• reprezentacja w postaci elementów powierzchniowych będąca siecią nieregularnych trójkątów TIN (ang. triangular irregular network) opartych na punktach pomiarowych. Idealne odtworzenie powierzchni terenu przez model nie jest możliwe, ponieważ ze względów ekonomicznych, czasowych i wielkości zbiorów danych, nie da się pomierzyć ani wyrazić całej złożoności powierzchni terenu.

Podstawowymi problemami związanymi z Numerycznym Modelem Terenu są:

• problem odpowiedniego doboru charakterystycznych punktów powierzchni (ang. sampling problem) w celu uzyskania jak najlepszego efektu przy minimalizacji ilości danych,

• problem odtworzenia (przedstawienia) powierzchni na podstawie istniejących danych (ang. representation problem).

Dane do stworzenia numerycznego modelu terenu uzyskiwane są przede wszystkim z trzech źródeł:

- pomiarów bezpośrednich,

- pomiarów fotogrametrycznych,

- digitalizacji istniejących map.

Niekiedy wykorzystuje się również altymetrię radarową lub laserową, a dla modeli geologicznych wiercenia lub pomiary sejsmiczne. Numeryczny model terenu można wzbogacić o dodatkowe elementy ukształtowania terenu, zarówno naturalne, takie jak skarpy, jeziora, jak i sztuczne - drogi, umocnienia, zaś dla zwartych obszarów leśnych możliwe jest określenie uśrednionego, zgeneralizowanego poziomu korony drzew. Podczas wykonywania pomiaru można rejestrować wybrane elementy treści sytuacyjno-wysokościowej, których położenie opisuje ukształtowanie terenu.

Utworzony model terenu pozwala m. in. na:

• automatyczne generowanie profili podłużnych i poprzecznych

• obliczanie mas ziemnych

• generowanie mapy spadków

• tworzenie map hipsometrycznych

• różnego rodzaju wizualizacje i analizy

Model SRTM tylko nieznacznie ustępuje dokładnością modelom powstałym z przetworzenia map topograficznych w skali 1:10000 i zawiera lepszą informację o zmienności terenu niż mapy w skali 1:50000.

Cyfrowy Model Terenu obszaru Polski powstał w wyniku przetworzenia upublicznionych danych ITED poziomu 1 pozyskanych podczas misji SRTM o rozdzielczości ok. 90x90m i błędzie wysokości <10m. Model ten stanowi

najlepszy dotychczas zestaw danych topograficznych ciągłych dla dużych obszarów. Z danych SRTM mogą skorzystać hydrolodzy, geolodzy, klimatolodzy, archeolodzy, ale również specjaliści od planowania

przestrzennego, transportu, telekomunikacji itp.

Numeryczny Model Terenu SRTM może być doskonale wykorzystany do ortorektyfikacji zobrazowań satelitarnych, tworzenia wirtualnych krajobrazów lub niezależnych od innych danych analiz. Do obróbki numerycznych modeli terenu możemy używać różnego typu oprogramowania, niekoniecznie „GIS-owskiego” np. Surfera. W przypadku MapInfo najlepiej korzystać ze specjalnego oprogramowania Vertical Mapper. Dzięki Vertical Mapper-owi z cyfrowego modelu terenu można uzyskać dodatkowe charakterystyki, takie jak: ekspozycja (kierunek nachylenia stoku) czy spadki terenu. Vertical Mapper może także posłużyć do przeprowadzania działań na siatkach rastrowych. Umożliwiają to takie funkcje jak kalkulator siatek, pozwalający na wykonanie dowolnego przeliczenia nakładanych na siebie rastrów. Istnieje także możliwość tworzenia kwerend z zastosowaniem siatek rastrowych.

Aktualne problemy GIS

Najpowszechniejsze źródła błędów w GIS:

1. Na etapie gromadzenia danych:

- błędy danych w trakcie ich gromadzenia w terenie;

- błędy na istniejących mapach;

- błędy w analizie danych z obrazów satelitarnych;

2. Na etapie wprowadzania danych:

- niedokładności digitalizacji;

- niedokładności w identyfikacji obiektów geograficznych;

3. Na etapie magazynowania danych:

- niedostateczna dokładność numeryczna;

- niedostateczna dokładność przestrzenna;

4. Na etapie obróbki (analizowania) danych:

- przyjęcie nieodpowiednich klas;

- błędy w granicach obiektów;

- błędy powstające przy nakładaniu warstw;

5. Na etapie wyprowadzania danych:

- niedokładność skalowania;

- niedokładność urządzeń wyjściowych;

- zła jakość nośników wyprowadzania danych;

6. Na etapie zastosowania rezultatów:

- niedokładne zrozumienie informacji;

- zastosowanie informacji w innym celu niż ten, dla którego ja stworzono;

GIS w społeczeństwie informacyjnym i gospodarce opartej na wiedzy GIS i SDI

- powszechna dostępność danych i usług

- współdziałanie (techniczne, semantyczne, organizacyjne …)

- postęp technologiczny

SDI (spatial data infrastructures)- Infrastruktura danych przestrzennych- zespół odpowiednich technologii, środków politycznych i ekonomicznych oraz przedsięwzięć instytucjonalnych, które, ułatwiają dostęp do danych przestrzennych oraz korzystania z nich. SDI służy do wyszukiwania, oceny, transferu i stosowania danych przez ich użytkowników i producentów na wszystkich poziomach administracji publicznej, sektora gospodarczego, sektora społecznego i środowiska akademickiego, a także przez obywateli w ogólności.

Warstwy tematyczne danych podstawowych przyjmowane (na ogół) w infrastrukturach danych przestrzennych:

· kataster,

· osnowa geodezyjna,

· nazwy geograficzne,

· ortoobrazy,

· rzeźba terenu,

· transport,

· hydrografia,

· podział terytorialny.

Metadane są danymi o danych, zawierającymi informacje o zbiorach danych. Każdy zbiór danych musi być scharakteryzowany przez dane zawierające odpowiedzi na pytania typu: co? Kto? Gdzie? Kiedy? Jak?

Rodzaje metadanych:

- metadane wyszukania (discovery metadata) służące do wybrania zbiorów, które mogą być przedmiotem zainteresowania użytkownika o określonych wymaganiach,

Zawierające:

· nazwę i opis zbioru danych,

· podstawowe przeznaczenie i zakres stosowania danych,

· datę pozyskania danych i ich aktualizacji,

· producenta, dostawcę i głównych użytkowników danych,

· obszar, do którego dane się odnoszą, określony przez współrzędne, nazwy geograficzne lub jednostki podziału administracyjnego,

· strukturę zbioru i sposób dostępu do danych.

- metadane rozpoznania (exploration metadata) zawierające bardziej szczegółowe informacje o zbiorze, które umożliwiają:

· ocenę właściwości danych zbioru

· określenie przydatności danych zbioru pod względem wymagań użytkownika

· nawiązanie kontaktu z dysponentem danych celem uzyskania dalszych informacji, w szczególności i informacji na temat warunków korzystania z danych.

- metadane stosowania (exploitation metadata)określają właściwości zbioru potrzebne do:

· odczytania danych oraz ich transfer

· interpretacje danych i praktyczne korzystanie z nich w aplikacji użytkownika.

Rewolucja informacyjna i pojawienie się społeczeństwa informacyjnego stworzyły nowe perspektywy ewolucji map. Komputery i rozwój infrastruktury telekomunikacyjnej pozwoliły odkryć nieznane dotąd możliwości prezentacji informacji przestrzennych. Używając nowej terminologii tradycyjne mapy na nośnikach papierowych, foliach, kliszach itp. określa się jako analogowe - ich nowoczesnym odpowiednikiem są mapy cyfrowe. Początkowo dążono do tego, by cyfrowe mapy stanowiły możliwie wierną kopię map analogowych, wzorowano się na rozwiązaniach zaczerpniętych z tradycyjnej kartografii. Poprzez zastosowanie komputerów w wizualizacji danych przestrzennych, możliwe stało się wzbogacenie mapy o dynamikę i zdolność interakcji z użytkownikiem. W oparciu o tą samą bazę kartograficzną tworzyć można różne mapy, przedstawiające określony zbiór informacji,

zależny od konkretnych potrzeb. Mapy wzbogacone mogą być o trzeci wymiar (modelowanie trójwymiarowe), a nawet czwarty - czas, dając możliwość prezentacji analizowanych zjawisk w sposób dynamiczny (animacja komputerowa). Badania prowadzone nad wizualizacją informacji przestrzennych doprowadziły do zmian w

użytkowaniu map.

Obecnie wyróżnić można trzy zasadnicze kierunki zmian wykorzystania map:

- zmiana celów wykorzystania map - przejście od wydobywania informacji do badania informacji,

- zmiana grup użytkowników - w kierunku odbiorców indywidualnych,

- zmiana w elastyczności korzystania z map - odejście od statycznych map w kierunku map charakteryzujących się wysoką dynamiką.

Obecnie badania zmierzają w kilku kierunkach:

- rozwijanie modelu koncepcyjnego i narzędzi do pozyskiwania informacji zmieniających się w czasie

(wizualizacja czasowa zmienności danych);

- opracowanie modelu koncepcyjnego i związanych z nim narzędzi do wizualizacji jakości danych i wiarygodności informacji;

- badania nad integracją różnych systemów związanych z przetwarzaniem informacji przestrzennych;

- badanie możliwości narzędzi do trójwymiarowej realistycznej prezentacji informacji (VR, VRML);

- prace nad powiązaniem mapy z dokumentami hipermedialnymi (koncepcja hipermap, atlasów wirtualnych).

Cechy krajowego systemu informacji geograficznej (KSIG):

· obejmuje dane geograficzne opisujące obszar Polski i stanowi referencyjny rejestr państwowy dla wszystkich instytucji zajmujących się zarządzaniem przestrzenią kraju,

· powstał w celu ujednolicenia i zintegrowania referencyjnych baz danych przestrzennych dla obszaru całego kraju,

· stanowi zestaw procedur i technik służących systematycznemu pozyskiwaniu, aktualizowaniu, przetwarzaniu i udostępnianiu tych danych,

· dane są zebrane w bazach danych przestrzennych, nadzorowanych przez Główny Urząd Geodezji i Kartografii oraz służby geodezyjne kraju.

· system bazuje na istniejących zasobach ośrodków dokumentacji geodezyjnej i kartograficznej oraz na nowo powstałych zasobach, rozwiązaniach technicznych, organizacyjnych i prawnych zapewniających dostęp do informacji geograficznej najwyższej jakości.

"Baza Danych Topograficznych" (skrót TBD) jest urzędową nazwą systemu gromadzenia, zarządzania i

udostępniania danych topograficznych funkcjonującego w oparciu o właściwe przepisy prawne. Określenie "Baza Danych Topograficznych" obejmuje zarówno zasób danych, system informatyczny zarządzania danymi jak i odpowiedni system finansowania i organizacji. Zakres informacyjny i funkcjonalny oraz poziom technologiczny definiują odpowiednie wytyczne i instrukcje techniczne.

W zasobie TBD wyróżnić można dwie składowe:

• zasób podstawowy

• zasób kartograficzny

Zasób podstawowy TBD stanowią trzy główne bazy składowe:

• "ciągła" przestrzennie wektorowa baza danych topograficznych tworzona w oparciu o technologię GIS (komponent TOPO)

• zapisana w podziale sekcyjnym baza numerycznego modelu rzeźby terenu (komponent NMT)

• zapisana w podziale sekcyjnym baza ortofotomapa (komponent ORTOFOTO)

Baza Danych Ogólnogeograficznych (BDO) jest opracowana w skali podstawowej 1:250 000 oraz w skalach mniejszych: 1:500 000, 1:1000 000 oraz 1:4000 000. BDO powstała w oparciu o wiele materiałów źródłowych, wśród których najistotniejszym był zasób bazy VMap poziomu 1, udostępniony przez Zarząd Geografii Wojskowej Sztabu Generalnego Wojska Polskiego.

Zakres informacyjny BDO obejmuje: podział administracyjny, osadnictwo i obiekty antropogeniczne, hydrografię, rzeźbę terenu, transport, pokrycie terenu i użytkowanie ziemi, obszary chronione, nazwy geograficzne.

Dyrektywa INSPIRE z 2007 roku

· Infrastruktura Informacji Przestrzennej w Europie (INSPIRE) stanowi zespół środków prawnych, organizacyjnych i technicznych zapewniających powszechny dostęp do danych przestrzennych i związanych z nimi usług na obszarze Wspólnoty Europejskiej,

· Dane udostępniane w INSPIRE dostosowane są przede wszystkim do celów polityki w zakresie środowiska oraz polityk mogących oddziaływać na środowisko,

· INSPIRE składa się z infrastruktur informacji przestrzennej państw członkowskich i obejmuje Polską Infrastrukturę Informacji Przestrzennej (PIIP).

---