Geografické informační systémy Cvičení 1

K143GISZ Rok: 2007/8 Semestr: zimní Rozsah: 1+2 Zakončení: z Ing. Kateřina Uhlířová uhlirova@fsv.cvut.cz B608 Geografické informační systémy Cvičení 1

http://storm.fsv.cvut.cz/Þ Pokyny ke cvičením

Podmínky k udělení zápočtu • Prezence + výsledná zpráva + případně závěrečný test • Možné 2 cvičení bez omluvy ale nedoporučuje se !!!  • Náhrada je možná po dohodě s kantorem(ry) • Aktivní práce v hodinách + opakování na začátku hodiny z předchozí látky • Posledních 15 min. každého cvičení bude věnováno samostatné práci studentů. Vypracování 2 A4 závěrečné zprávy z probrané látky (ve dvojicích). Musí mít na začátku dalšího cvičení, jinak jako „nepřítomen“.

Základní principy Objekty a jevy reálného světa jsou někde umístěny a nebo mají vztah k nějakému místu. Tyto objekty se vzájemně ovlivňují – to nás zajímá… Značné množství objektů a informací o nich Þ digitální zpracování (reprezentace pomocí digitálních dat) potřebujeme znát • vlastní údaje o objektu • údaje o jeho poloze počítačovému systému, který umožňuje ukládat, využívat a zobrazovat taková data, říkáme geografický informační systém, zkráceně GIS.

Proč používat GIS ?? • Umí pracovat s údaji o vzájemných prostorových vztazích objektů neboli topologií. • Dává odpovědi na otázky jako: • Poloha: Kde je …? Co se nachází vnějaké oblasti...? • Umístění za nějakých podmínek: Ukaž mi všechna místa, kde je splněno… • Plánování cest: Která cesta z … do … je nejkratší? • Analýzy, statistika:mapyhustoty obyvatelstva, mapyzaměstnanosti … • Změny map - predikce: Jak se změní počet obyvatel za 20 let? • Modelování: Jaká bude ztráta půdy z povodí když …? • …

Co všechno je GIS ? • počítačový systém pro získávání, ukládání, analýzu a vizualizaci dat, která mají prostorový vztah k povrchu Země. • je nástroj, který umožňuje uživatelům vytvářet modely části zemského povrchu pomocí dostupných softwarových a hardwarových prostředků. • Data- geografická (nebo prostorová) data • Software • Obor • Lidé • Atd…

Vyčerpávající definice  Geografický informační systém je organizovaný souhrn počítačové techniky, programového vybavení, geografických dat a zaměstnanců navržený tak, aby mohl efektivně získávat, ukládat, aktualizovat, analyzovat, přenášet a zobrazovat všechny druhy geograficky vztažených informací.

Příklady použití Obecně: • Veškeré mapování a vojenství – strategický rozvoj i špionáž • Dopravní a doručovatelské firmy • Těžební společnosti • Cestovatelé při přípravách a využití GPS • farmáři, vodohospodáři, lékaři, urbanisti, a další a další a další………. Např.: • evidenci katastru nemovitostí, • předpovídání vývoje počasí, • určování záplavových zón řek, • výběru vhodné lokace pro čistírnu odpadních vod, • plánování výstavby silnic, apod. • Zpracování dat DPZ • Správa systémů: vodohospodářské soustavy, energetika, vodovody Pro nás: • Erozní studie ztráty půdy na konkrétním povodí

Záplavové zóny na letecném snímku ze srpna 2002 v Praze

Kde získat GIS data ?? Příklady: • Místní a obecní úřady (např. http://www.kraj-lbc.cz/index.php?page=1462) (Ukázky dat v „Kalendáři GIS“) • ČÚZK - Český úřad zeměměřický a katastrální http://www.cuzk.cz/ ZABAGED (polohopis, výškopis) • http://portal.env.cz/rozcestnik/gis-resortu-zp.php

Vektory a rastry • Dvě pojetí: samostatné objekty (budovy…) spojitá pole (nadmořská výška, srážková výška…) • Dva typy GIS dat (mapových vrstev): vektory rastry • Obvykle: vektory – objekty, rastry – pole Vektory Rastry

Vektory • Prostor je definován bezrozměrnými body (vertex) s přesným (x,y) umístěním a liniemi jako přímými spojnicemi těchto bodů. • Plochy jako uzavřené obrazce uvedených bodů Zdroje: • Kresba – povrch papírové mapy, nebo snímku ručně digitalizován perem s digitálním záznamem pozice bodů • Digitalizace v GIS • Import z CAD projekce • Vektorizace – automatický převod rastru na vektor v GIS a následná úprava

Dimenze objektů Reálné objekty na zemském povrchu - trojrozměrné (v GIS generalizace) • 0D- body, definované pouze svou polohou. (např. autobusová zastávka v GISu modelujícím dopravu, GSM vysílač v GISu mobilního operátora modelující pokrytí signálem…) • 1D- úseky čar - linie, s konečnou délkou a nulovou plochou. (např. silnice, řeky, apod.) • 2D- polygony, s konečným obvodem a konečnou plochou. • 3D- polyhedrony. V GISech se používají výjimečně, ve specifických případech. Třetí rozměr je v GISech nejčastěji modelován pomocí tzv. Digitálního modelu terénu (DMT, DEM). • Informace jsou vázány k celému objektu

Rastry • Prostor je definován sítí bodů (obvykle čtvercovou): základní elementy - pixely (picture elements, nebo cells = buňky) • Pravidelné nebo nepravidelné • Informace je vázána na element (pixel) – ne na objekt Zdroje: • Skenování – povrch papírové mapy, nebo přímo světa snímán po řádcích • Digitální snímání (fotografie) – předloha zachycena přímo na rastrovou síť • DPZ, digitální fotogrammetrie

Vektory + menší objemová náročnost + snažší interpretace, editace, databázové operace Rastry + snadné výřezy, překryvy, analýzy + průhledná tvorba DMT + jednoznačná přesnost (~ velikost pixelu) Pozitiva x negativa

RASTR – některé problémy • Omezené rozlišení – objemová náročnost roste s přesností Rozlišení Velikost 160 m 1 MB 80 m 4 MB 40 m 16 MB 20 m 64 MB 10 m 256 MB 5 m 1024 MB

RASTR – některé problémy • Omezené rozlišení snímání – plynulá reprezentace objektů

VEKTOR – reprezentace objektů • Komprimace vektoru – redukcí počtu vertexů Vektorová data často považována za „přesnější“ dík přesné lokalizaci vertexů, ve skutečnosti vše závislé na přesnosti analogových zdrojů, přesnosti zpracování i objemu dat

VEKTOR – některé problémy • Dvojí definice polygonů • úplné polygony bez topologie - mnohdy nesouvislost polygonů (chyby digitalizace), … • Topologický popis se společnou spojnicí, problematický převod na úplné polygony. Ukázka nepřesnosti vektorové databáze HEISS – povodí 4. řádu ČR

GIS software • Idrisi http://www.clarklabs.org/ • ArcGIS http://www.esri.com/, http://www.arcdata.cz/ • Microstation http://www.bentley.com/, http://www.bentley.com/cs-CZ/, http://www.gisoft.cz/ • Geomatica http://www.pcigeomatics.com/ • MGE http://www.intergraph.com/mge/ • GRASS, Atlas, TopoL • …

C LS K R G Konec… a příště….

Teorie GISObjekty x pole • Objekty  Svět je prázdný prostor vyplněný počitatelnými objekty s daným umístěním (v prostoru i čase) a o definované velikosti (opět i v čase) • Pole  Prostor (svět) je definován jednou nebo několika měřitelnými proměnnými (opět v prostoru i čase) Oba koncepty mají své opodstatnění, výhody, použitelnost.

Geografické informační systémy Cvičení 1