Transcript 3.3 SDB in GIS

IT
Prostorske baze podatkov in
geografski inf. sistemi
Osnove in uporaba prostorskih
podatkovnih baz in GIS tehnologije
Danijel Rebolj, FG 2007/2008
Literatura
Kenneth Kvamme et. al. Geografski
informacijski sistemi, Znanstvenoraziskovalni center SAZU, 1997
http://www.agi.org.uk/
http://www.gis.com/
http://www.esri.com/
http://www.gisdata.si/
Definicija
Prostorska podatkovna baza (SDB) vsebuje
entitete, ki so vezane na geometrijo prostora
oz. imajo lastnosti x,y,(z,) ki predstavljajo
geografske koordinate.
zgradbe
parcele
transportne poti
Posebnosti SDB
V primerjavi s konvencionalnimi DBS:
grafično vnašanje podatkov (vektorska
in rasterska grafična digitalizacja),
asociacija entitet preko vsem skupne
lastnosti - geografske pozicije,
geografske analize,
grafični prikaz podatkov in njihovih
medsebojnih odvisnosti.
Osnovni gradniki
Osnovni tipi objektov, s katerimi
opisujemo prostorske pojave, so:
 točke (x,y ali x,y,z)
 lomljenke (polilinije)
 zaprte lomljenke (poligoni)
 rasterska polja
Segmentacija
Povezovanje vsebinsko sorodnih
elementov
Enodimenzionalna segmentacija
(plasti ali “layerji”)
Večdimenzionalna segmentacija
(hierarhično strukturiranje prostorskih
podatkov)
Model realnega sveta v SDB
Točkovne plasti
Poligonske plasti
Linijske plasti
Realni svet
Model realnega sveta v SDB
Rastrski model
Vektorski model
Realni svet
GIS - geografski informacijski
sistem
Definicije:
GIS teži k zbiranju podatkov iz realnega
sveta z namenom, da bi obdelali in
primerjali vrsto socialno-ekonomskih,
ekoloških in zemljiških dejavnikov.
Je upravljanje, analiza in delo s
prostorsko določenimi informacijami v
procesu reševanja sinteze problemov.
GIS - geografski informacijski
sistem
ZAJEMANJE
PROSTORSKIH
PODATKOV
LJUDJE
( UPORABNIKI IN UPRAVITELJI )
VMESNIKI ZA UPORABNIKE
PODATKOVNI MODEL
GIS METODOLOGIJA
GIS PODATKOVNA BAZA
GIS
ORODJA
PREDSTAVITVE
GEOGRAFSKA
BAZA
PODATKOV
PORAZDELJENE
BAZE PODATKOV
Primeri GIS
Primeri GIS
Primeri GIS
Primeri GIS
katastri nepremičnin (zemljiški,
zgradbe…),
register nepremičnin (lastništvo,
vrednotenje, etažne lastnine, …),
infrastrukturno omrežje (komunalna
oprema, ceste, …),
topografske karte (prikazovanje višin,
kartografske baze podatkov …),
seizmološke karte (potresna območja),
Primeri GIS
daljinsko zaznavanje (satelitsko in
letalsko fotografiranje, …),
namembnost in uporaba zemljišč
(zazidalni načrti, …),
vodni viri (razpoložljivi, potencialni, …),
onesnaženost vodnih virov (izmerjene
vrednosti, sledenje onesnaženju, …),
biološki viri (potencialne zaloge hrane,
geologija (sestava tal, rudnine, …),
Primeri GIS
naravna in kulturna dediščina (evidenca,
privzeti ukrepi, …)
vremenske napovedi (satelitske
vremenske slike, …),
globinsko zaznavanje (slikanje v infrardečem spektru, do 1m globine, …),
digitalne rastrske karte (skenirane
topografske karte, …),
planiranje investicij (industrija, banke,...)
GIS - funkcije
Grafični vnos podatkov,
učinkovito shranjevanje grafičnih
podatkov in povezava z negrafičnimi,
grafično prikazovanje podatkov,
geografska in atributna selekcija,
območja oddaljenosti (buffer),
prekrivanje (overlay),
omrežja (network),
digitalni model reliefa
Grafični vnos podatkov
V vektorski obliki:
Interaktivni neposredni vnos točk v
grafičnem oknu
Interaktivni prenos točk iz grafične
podlage (karte)
V rasterski obliki:
Digitalna fotografija, skeniranje
Pretvorba rasterskih v vektorske podatke
Shranjevanje podatkov
RDB
SDB
Grafično prikazovanje podatkov
Osnovna geometrija v poljubnem merilu
Nalaganje plasti - izgrajevanje tematske
karte
Prikaz atributov v grafični obliki:
 barvna predstavitev
 šrafure
 3D grafi
Geografska in atributna
selekcija
Grafični prikaz izbranih elementov na
osnovi relacijskih operacij nad atributi
Grafična selekcija elementov:




z “ročno” selekcijo (odbiranje, pick)
s prekrivanjem z grafičnimi elementi
na osnovi oddaljenosti in
drugih prostorskih operacij (npr. 3D
vidnost)
Območja oddaljenosti (buffer)
Prekrivanje (overlay)
Osnova
matematični presek množic
grafična operacija presekov poligonov
vhodne in izhodne množice so plasti
Tipi prekrivanj
vektorsko prekrivanje
rastersko prekrivanje
modeliranje (mapematics)
Rastrske operacije
Osnova so rastrske plasti
V vsaki plasti imajo celice vrednosti, ki
predstavljajo neko informacijo
Te vrednosti lahko med plastmi na
različne načine kombiniramo - tako
dobimo nove plasti z novimi
informacijami o prostoru
Rastrske operacije - primer
11.4
10.5
12.0
10.0
A
13.5
naklon
12.5
B
B
zemljina
A
A
B
erozija = 0
If zemljina=A AND naklon > 11 OR
zemljina=B AND naklon > 13 then erozija = 1
1
0
0
0
1
0
erozija
Rastrske operacije - modeliranje
Omrežje (network)
Omrežje je sistem povezanih linijskih
elementov skozi katere tečejo viri pri
čemer pretok virov skozi omrežje ni
odvisen le od linearnih pogojev gibanja,
temveč tudi od drugih elementov in
njihovih lastnosti.
V matematičnem smislu je omrežje v
GISu neusmerjen odprt graf.
Elementi omrežja
 Povezave (links) - predstavljajo ceste, vode,
jarke, kanale itd.
 Zavoji (turns) - predstavljajo prehode med
povezavami oz. pravila gibanja v vozliščih
 Centri - točke, ki ustvarjajo ali porabljajo vire
(npr. parkirišča, šole, rezervoarji)
 Postaje - točke, na katerih se viri dodajajo v
ali odvzemajo iz omrežja
 Prepreke - onemogočajo prehode med
povezavami
Povezava
Vozlišče
(zavoj, prepreka,
center, postaja)
Atributi elementov mreže
Upornost - predstavlja upor gibanju
(npr. največja hitrost, propustnost itd.)
Količina vira - predstavlja vrednost, ki jo
ima vir na določenem elementu
Kapaciteta - predstavlja največjo
vrednost vira, ki jo je možno pri ali
odvesti od centra, glede na sposobnost
omrežja
Osnovne funkcije
Usmerjanje (routing) - iskanje
optimalnih poti v omrežju
Dodeljevanje (allocating) - iskanje
najbližjega vozlišča za izbrano povezavo
Dostopnost - razdalja od izhodišča
Razmejevanje (districting) - določanje
okolice (dostopnost + okrožje)
Iskanje najkrajše poti
Določanje oddaljenosti
Uporaba omrežij
Analize cestnih mrež z vidika propustnosti
prometa,
simulacije dogajanj v cestni mreži ob
spremembah omejitev,
simulacije računalniških omrežij,
analize vodovodnih in kanalizacijskih omrežij,
iskanje optimalnih poti v dispečerskih
centrih,
načrtovanje linij javnega prevoza...
GIS v mobilnem računalništvu
Dostop do podatkov
na kraju, kjer jih
potrebujemo
Neposreden vnos
podatkov s terena na
strežnik
Analize geografskih
podatkov
Uporaba GPS
Vlakovni informacijski sistem
Proti krajam avtomobilov
Zbiranje podatkov o poziciji vozil
 za dinamično sliko prometnih obremenitev
 cestninjenje
Natančno lociranje dogodkov na cestah
za potrebe hranjenja podatkov in
navigacijske sisteme
Zaključek
Prostorske podatkovne baze in
Geografski informacijski sistemi
postajajo standardna orodja za
inženirje, ki se ukvarjajo s prostorom
Njihova dostopnost, funkcionalnost in
modularnost se povečujejo
Zaključek
Geografske podatke in analize je
smiselno vključevati v vse več
inženirskih procesov
Geografski informacijski sistemi nam
lahko posredujejo kakovostne
informacije za podporo odločanja