Návrat na detail prednášky / Stiahnuť prednášku / Trenčianska univerzita A. Dubčeka / Fakulta Sociálno Ekonomických vzťahov / Geografické informačné systémy

GIS - na skúšku (otazky_skuskagis_externisti.doc)

PRIESTOROVÉ INFORMAČNÉ TECHNOLÓGIE  (okruhy tém ku skúške)

1. Informačný systém, geografické informácie, geografický informačný systém (GIS). Aspekty, zamerania činnosti s GIS. Historický vývoj GIS.

Informačný systém (IS) je systém na zber, udržiavanie, spracovanie a poskytovanie informácií.

Vývoj informačných systémov v digitálnej forme:

-dôraz na rýchle spracovanie údajov a informácií

-možnosť spracovávania veľkého počtu údajov

-grafické znázornenie výsledkov analýz

-možnosť vytvoriť model, ktorý sa čo najviac približuje reálnej skutočnosti

Geografické informácie sú priestorové informácie o geografickej sfére (krajine). Ich najdôležitejšou vlastnosťou je polohový aspekt. Ďalšími vlastnosťami sú časová premenlivosť platnosti informácie a kvalitatívny alebo kvantitatívny atribút, charakteristika opisujúca daný geografický objekt alebo jav.

Geografická informácia – každá informácia viažuca sa ku konkrétnemu miestu  na zemskom povrchu.

Až 80% všetkých informácií má polohový aspekt, teda sú spracovateľné geografickým informačným systémom.

Geografické informačné systémy (GIS) predstavujú nástroj, pomocou ktorého sa efektívne zberajú, ukladajú, vyhľadávajú, transformujú, analyzujú a zobrazujú priestorové údaje. Geografické informačné systémy sú súborom technických a programových prostriedkov pre uchovávanie, spracovanie a využívanie geografických informácií v dvoch formách - grafickej a údajovej, vzájomne prepojených a typologicky usporiadaných.

Geografický informačný systém je počítačový systém schopný ukladať, udržiavať a využívať údaje popisujúce miesta na zemskom povrchu.

* Geographic Information Systems (US)

* Geographical Information Systems (UK, Austr,Canada

* Geografické informačné systémy (Slovensko

GIS:

- sú špeciálnym typom informačného systému

- sú analytickým nástrojom, technológiou i vedným odborom

- predstavujú perspektívny inventarizačný aj analytický nástroj

GIS-y sú využívané rôznymi skupinami používateľov a na rôzne účely. Spôsoby vnímania GIS-u a jeho využitia môžeme rozdeliť do týchto skupín, v ktorých sa GIS chápe nasledovne:

* súbor digitálnych máp alebo tematických vrstiev zameraných na  určité objekty,

* systém na podporu priestorového rozhodovania,        

* počítačový nástroj na riešenie geografických problémov

* nástroj výskumu a modelovania

Použitie GIS-ov v praxi sa stále rozširuje. Využíva sa v štátnej správe a samospráve pri správe svojho územia, v komerčnej sfére pri plánovaní služieb (geomarketing), evidencii svojich zariadení (napr. inžinierske siete), logistike, vo vojenskej oblasti a civilnej ochrane. Jednou z najväčších oblasti využitia GIS-u je životné prostredie. Pojem GIS bol prvý krát použitý T. C. Walkerom a R. K. Millerom v roku 1963 v Kanade pri zriaďovaní územne orientovaného informačného systému podporovaného počítačom.GIS je produktom výskumu geoinformatiky.GIS-y umožňujú prepojenia priestorových (geografických) informácií s informáciami negeografickými, v podobe tabuliek, grafov, obrázkov, databáz, animácií, videofilmov, hlasových výstupov, technických detailov i významných dokumentov.

Rôzne aspekty - zamerania činnosti s GIS

Kartografický - práca s mapami a    leteckými snímkami

Kombinácia spracovanej leteckej snímky a hraníc pozemkov (katastrálna mapa) umožňuje kontrolu daňových povinností a územné plánovanie.

Databázový - ukladanie a manažment informácií

Analytický - analýza a syntéza informácií

Stávajú sa súčasťou nášho každodenného života. GIS napr. zohráva významnú úlohu pri tzv. lokalizačných službách niektorých operátorov mobilných telefónov (vyhľadávanie polohy telefónu alebo vybraných služieb v okolí), alebo pri navigačných systémoch v automobiloch (GPS).

História GIS

hlavné alebo významné riešenia (nie však všetky!) v oblasti GIS – najmä v severnej Amerikepriestorová a časová nerovnomernosť vývoja GIS vo svete

Historické obdobia

1960 až 1975 – pionierske obdobie - vplyv priekopníckych osobností a inštitúcií, najmä univerzít na dosiahnuté výsledky

1975 až 1980 – druhá etapa - štátne organizácie a agentúry- regulácia procesov a činností na lokálnej úrovni

1980 až do konca 80-tych rokov - komerčné využitie

Deväťdesiate roky – doposiaľ– užívateľský systém, súťaž medzi predajcami – budovanie otvorených systémov (open systems), zvyšuje sa dôraz na užívateľské GIS

História technológií pre spracovanie geografických informácií siaha až do polovice 18. storočia, kedy kartografia vyvinula prvé presné základné mapy.

Rozvoj GIS ovplyvňovali tieto procesy:

rozvoj počítačových technológií (hardware)

iniciatíva predajcov softwarových produktov

pokrok v teórií štrukturovania a analýz údajov, najmä na univerzitách

zavádzanie GIS do činnosti štátnej správy, súkromných spoločností

50-te roky: USA a Veľká Británia - prvé pokusy automatizovať činnosti pri tematickom mapovaní, prvé tematické mapy vytvorené pomocou riadkových tlačiarní (meteorológia, predpovede počasia)

Koniec 50-tych rokov: bežne sa využívajú tematické mapy generované počítačom v meteorológii , v americkej armáde sa využíva zariadenie na konverziu radarových údajov do obrazov, v Chicagu sa prvý krát využilo generovanie grafických výstupov pre plánovacie účely.

Koniec 60-tych rokov:

Canada Geografic Information System – vytvorený kanadskou vládou.

v Kanade sa prvýkrát využíva možnosť geografických analýz z mapových podkladov

spoločnosti ťažiace ropu v USA – vývoj počítačových systémov na ukladanie a analýzy geografických a geofyzikálnych údajov

teoretická oblasť – univerzity – počítačom podporované projektovanie (CAD)

rozvoj kvantitatívnych geografických analýz (aj Švédsko)

Americká armáda – objavy v oblasti interaktívnej grafiky

zlepšenie vstupov a výstupov geografických údajov – komerčne sa presadzujú digitizéry a plottre

70-te roky:

najväčší rozvoj a akceptovanie technológie praktickými užívateľmi,

orientácia na problémy ŽP

vplyv komerčných firiem – dnešný Intergraph prichádza na s prvým grafickým systémom pre americkú armádu

vývoj jedného z prvých interaktívnych mapovacích systémov pre miestnu správu v Nashwille (Tennesee, 1973)

ARC/INFO od spoločnosti ESRI (začiatok 70-tych  rokov) – spracovanie atribútových údajov a grafických analýz bez rozvinutých interaktívnych možností ovládania

80-te roky:

výdobytky v hardwarovej oblasti (zobrazovacie zariadenia – monitory, plottre)

integrácia databázových princípov s grafikou (Esri, Intergraph)

súčasnosť

open system – použitie rôznych typov údajov z rôznych prostredí

oslobodenie sa GIS od diktátu dodávateľov

2.       Mapy – ich obsah, rozdelenie, značky na mapách. Tvorba máp – zobrazovanie objektov na mapách, súradnicové systémy, projekcie. Štátne mapové dielo.

Mapa -  zmenšené, zovšeobecnené a vysvetlené znázornenie objektov a javov na Zemi alebo vo Vesmíre zostrojené v rovine. Tvorbou máp sa zaoberá kartografia

Obsah máp zahŕňa všetky objekty, javy a ich vzťahy, ktoré sú na mape kartograficky znázornené

môžeme ho rozdelit na výškopis, polohopis a popis

Výškopis - obraz reliéfu (zemský povrch) na mape, vždy bez objektov a javov na ňom, pod ním a nad ním

Polohopis - zobrazuje tvar, polohu a rozmery topografických objektov a javov bez závislosti na reliéfe

Popis - informácie o území na mape

Druhy máp

podľa obsahu: topografické, tematické, katastrálne

podľa zobrazovaného územia: hviezdnej oblohy, vesmírnych telies, Zeme

podľa účelu: školské, pre verejnosť, pre hospodársku výstavbu

podľa spôsobu vzniku vzniku: pôvodné, odvodené

podľa formy spracovania: kreslené, fotomapy, digitálne

podľa počtu mapových listov: samostatné, mapové dielo (1 mierka aj zobrazenie), súbor máp -  atlas

podľa obmedzenia mapového poľa: rámové, ostrovné, vedľajšie, hlavné

podľa časového období, ku ktorému sa vzťahujú: aktuálne, staré, statické, dynamické, letné, zimné (napr. turistické)

podľa hodnovernosti: dokumentačné, zobrazujúce výsledky myslenia, tendenčné

Rozdelenie máp podľa ich mierky

-  Plány – menšia ako 1 : 5000

-  Mapy veľkých mierok  –  do 1 : 200 000

-  Mapy stredných  mierok  –  od 1 : 200 000 – 1 : 1000 000

-  Mapy malých mierok  –  od 1 : 1000 000

Mierka mapy

číselná 1 : 5000

grafická  –úsečka rozdelená na rovnaké časti

Topografické mapy – stredných mierok (minimálne skreslenie)

Tématické mapy – špeciálne zvolená téma, podrobnejšie

Generalizácia – zjednodušenie obsahu mapy podľa vopred stanovených pravidiel (noriem)

Mapy usporiadané do súboru – atlas

Značky na mapách

Mapové (bodové) značky-

podľa tvaru: geometrické, symbolické, obrazové, písmenové

podľa veľkosti: odlíšenie intenzity javu

podľa orientácie: horizontálne, vertikálne, šikmo

Líniové značky - pôdorysné (cesta, rieka, elektrické vedenie…), areálové- myslené (hranice), pohybové (prúdnica), izolínie

Plošné značky - farby (odlišujeme tónom, jasom a sýtosťou), raster (vzorkový, čiarový, bodový, mriežkový, štuktúrny ), popis

Diagramy (bodové, stolové) - jednoduché (mení sa veľkosť), súčtové, štruktúrne, dynamické

Zemepisná sieť (geografická) – tvorená poludníkmi a rovnobežkami

systém zemepisných súradníc – referenčný elipsoid

systém sférických súradníc (guľových) – referenčná guľa – len mapy malých mierok

- systém kartografických súradníc – definujú sa k zvolenému kartografickému pólu

ORTOFOTOMAPOU sa nazýva ortofotosnímka doplnená vektorovými (líniovými, bodovými aj plošnými) informáciami vyhodnotenými fotogrametricky (napr. aj výškopisom) a znázornenými mapovými symbolmi

Základné štátne mapové dielo je mapa alebo súhrn mapových listov, ktoré súvisle pokrývajú územie, so základným, všeobecne využiteľným obsahom;

- jeho vydavateľom je štátny orgán

ŠMD: súhrn mapových listov - jednotný klad, označenie, značkový kľúč, kartografické zobrazenie a spravidla jednotnú mierku.

Základné mapy veľkej mierky sa vytvárajú v súradnicovom systéme Jednotnej trigonometrickej siete katastrálnej (S-JTSK, Krovakovo zobrazenie)

Vojenské topografické mapy sa zhotovujú v geodetickom súradnicovom systéme S-42 (Gauss-Krügerovo zobrazenie

Tématické mapy sú kreslené cez spoločnú topografickú bázu

Témy máp môžu mať kvalitatívny  alebo kvantitatívny význam podľa mapovaného atribútu

Klasická mapa so svojím obsahom je priestorovou databázou

Klasické tematické mapy však majú niekoľko nevýhod:

pri ich tvorbe sa pôvodný obsah redukoval, reklasifikoval

mapy sa delia podľa mapových listov a pri práci s témou, ktorá presahuje hranice mapového listu to spôsobuje určité problémy

údaje vložené do mapy nie je jednoduché vyberať a kombinovať s inými priestorovými údajmi

vytlačená mapa je statický dokument

zber, kompilácia, publikovanie a tlač máp sú časovo aj finančne náročné

zmeny v jednotlivých témach je možné zaznamenať len ručne – údaje v mape sa vzťahujú vždy len k jej dobe vzniku

3.    Súčasti GIS- hardware, software, geografické informácie, obsluhujúci personál.

SÚČASTI GIS

hardware

software

geografické údaje

obsluhujúci personál

Hardvér

GIS sú v súčasnosti k dispozícii na rozličných platformách od personálnych počítačov cez pracovné stanice až po viacužívateľské systémy vyžadujú si však špeciálne periférie pre vstup a výstup údajov všetky tieto komponenty môžu pritom pracovať v sieťach. Systémy s viacužívateľským procesorom používa mnoho užívateľov z oblasti štátnej správy a riadiacich orgánov. Najpopulárnejšou hardwarovou platformou sú pracovné stanice s prístupmi na veľké pracovné disky - rýchle procesory a monitory s veľkou grafickou rozlišovacou schopnosťou. Personálne počítače- tiež vhodné na prácu s GIS – výkonné procesory

Digitizér je zariadenie umožňujúce snímať priebeh čiar

z analógového podkladu napr. z mapy a zisťovať súradnice bodov

Plotre sa využívajú na vytváranie kópií máp (prípadne obrazov a grafov)

Tlačiarne sa používajú zvyčajne na výstup textov alebo menej kvalitných grafických výstupov

Softvérové

Klúčovú úlohu hrá geografická databáza, resp. systém ktorý riadi túto databázu

GIS sú bežne tvorené veľkým počtom modulov

Moduly pre zber údajov umožňujú konverziu a verifikáciu informácií po prevedení do digitálnej formy kompatibilnej so systémom.

Moduly pre transformáciu údajov menia formu údajov bez zmeny obsahu (reklasifikácia, generalizácia).

Moduly pre priestorové analýzy umožňujú dotazovanie a prehladávanie geografickej databázy, modelovanie procesov, štatistické analýzy.

Zobrazovacie moduly a moduly pre tvorbu výstupov slúžia na úpravu výsledkov, manipuláciu s údajmi a analýzy.

Užívateľské prostredie (interface) interpretuje príkazy užívateľa a prekladá ich do formy pochopiteľnej systémom - príkazový riadok alebo ikony-ponuky

Geografické údaje

Geografická databáza je hlavnou zložkou GIS a využíva údaje z národných geodetických agentúr. K nim sa pripájajú ŠPECIFICKÉ DÁTA PROJEKTU.

Primárne údaje pochádzajú priamo z meracieho zariadenia (údaje z geodetických

prístrojov so záznamom v digitálnej forme).

Sekundárne údaje sú údaje ktoré už boli kompilované, ale vyžadujú konverziu do počítačom čiateľného formátu (letecké fotografie, digitalizácia alebo scanovanie máp).

Externé zdroje - atribúty sú importované z externých zdrojov (databáz), alebo zadané cez klávesnicu

Obsluha

GIS projekt môže byť úspešný len ak má kvalitnú obsluhu

budovanie pracovných tímov

školenia

výber vhodných systémov

integrácia nových technológií a postupov

tryskový (ink-jet) ploter

4.   Vzťah GIS k iným informačným systémom – CAD, CAM, DBSM, DPZ a štatistickým programom.

Vzťah GIS k iným informačným (počítačovým) systémom

GIS majú blízko k systémom akými sú CAD, CAM, DBSM, DPZ a štatistickým programom.

rozličné názory a náhľady na ich postavenie medzi ostatnými špeciálnymi informačnými systémami – GIS ich nadmnožinou, či podmnožinou

CAD systémy – Computer Aided Design - počítačom podporované konštruovanie a navrhovanie  - tieto systémy boli vytvorené pre navrhovanie a kreslenie 2 a 3-rozmerných objektov (priestorových modelov).

Využívajú kvalitnú interaktívnu grafiku a užívateľ pomocou nich buduje a zobrazuje objekty.

interaktívna grafika – jej princípom je využitie tvorby a transformácie dát vo forme symbolov alebo obrazov

Pre GIS  sú u nás 2 najznámejšie CAD produkty:

AutoCAD; výrobca Autodesk Ltd., USA

MicroStation; výrobca Bentley Inc. (v rokoch 87-94 spoločne s fy Intergraph Corp., USA)

CAD majú len symbolické (zväčša)  prepojenie s databázou. Využívajú len jednoduché topologické vzťahy.

program AutoCAD Map – kompletný AutoCAD

doplnený o nástroje na tvorbu väzieb na externé DB, topológiu, analýzy, import a export geografických formátov a o ďalšie mapovacie funkcie.

Umožňuje ukladať veľmi presné grafické údaje, tvorbu a analýzu

topológií, tematické mapovanie a výkonné nástroje na tlač mapových zostáv.

AutoCAD Map podporuje rastrovú aj vektorovú grafiku.

doplnenie CAD systémov o kartografické projekcie, zosilnenie prepojenia na databázy a doplnenie o funkcie priestorových analýz im umožňuje spracovávať aj geografické informácie

aplikácie GIS vytvorené nad týmito systémami – príjemné užívateľské prostredie a vysoko kvalitné grafické výstupy

CAM - (počítačová kartografia, počítacom podporované mapovanie)

Ťažisko sa presúva na zber údajov a presné geodetické a fotogrametrické výpočty ako na priestorové analýzy a na modelovanie.

Údaje môžu byt pripojené na databázu, operácie sa však obmedzujú na vyhľadávanie.

dôraz je kladený na zachovanie kartografických princípov a postupov tvorby digitálnych mapových diel

prepojenie so zariadeniami na fotogrametrické vyhodnocovanie leteckých snímok

DBMS – systémy riadenia báz dát

patria v súčasnosti už k štandardnému programovému vybaveniu

boli však a navrhnuté a optimalizované na prácu (vstup, ukladanie a výber) s negrafickými a nepriestorovými údajmi, preto sú ich možnosti spracovania a zobrazovania geografických údajov limitované

analytické, štatistické a zobrazovacie funkcie sa nahrádzajú prepojením na iné systémy

Systémy pre DPZ – diaľkový prieskum Zeme – používajú sa na uchovávanie, spracovanie a interpretáciu digitálnych leteckých a kozmických snímok

- prepracované metódy štatistického spracovania a rozličnej klasifikácie snímok

- vizualizácia sa zameriava na zobrazovanie rastrov v 2D a 3D pohľadoch

GIS majú blízky vzťah k mnohým ďalším systémom, napr. k systémom na spracovanie obrazov, vizualizácie 2 a 3-rozmerných objektov, animačným, multimediálnym systémom, atď.

nie sú ani nadmnožinou, ani podmnožinou iných softvérových systémov

5.   Vstup údajov do prostredia GIS. Druhy údajov a spôsoby ich zberu. Napĺňanie databázy.

Vstup údajov do GIS

1. primárne získané údaje – z geodetických meraní, z fotogrametrických zdrojov a údaje z DPZ

2. sekundárne získané údaje – z kartografických zdrojov

Fotogrametria – predstavuje klasický zdroj údajov.

Jej možnosti rozšírilo zavedenie DPZ začiatkom 70-tich rokov.

Najčastejší zdroj informácií – MAPY (potreba dostatočne presných snímacích zariadení, rôzna kvalita údajov, rôzne symboly, typy i hrúbky čiar).

Napĺňanie databázy – časovo najnáročnejší krok práce s GIS projektom.

Zdroje mapových údajov:

najrozličnejšie druhy máp v analógovej forme

náčrty v súradnicovom systéme

fotogrametrické podklady

údaje z DPZ v analógovej i digitálnej forme

údaje z geodetických meraní

štatistické údaje

digitalizované údaje z iných systémov, atď.

Fotografická snímka vzniká pôsobením žiarivej energie (najčastejšie svetelnej energie) prostredníctvom prístroja, vybaveného objektívom (fotografickým prístrojom), na fotografickú citlivú vrstvu.

Latentný obraz na snímke zviditeľňujeme fotochemickým laboratórnym spracovaním - vyvolaním a ustálením obrazu.

Vo fotogrametrii sa uplatňujú snímkové materiály čiernobiele i farebné. V záujme zobrazenia a vyhodnotenia najjemnejších detailov na snímke sa využívajú materiály s nízkou citlivosťou (v pozemnej fotogrametrii), ktoré sa vyznačujú zvýšenou rozlišovacou schopnosťou a veľmi jemným zrnom.

Každý fotografický materiál pozostáva z dvoch základných častí – emulzného podkladu (sklenené platne, nitrocelulózové filmy a papier) a svetlocitlivej vrstvy (želatina, na ktorú sa nalieva svetlocitlivá vrstva).

Podstatnú zložku fotografickej emulzie tvoria pevné častice – kryštály haloidu striebra.

do emulzie vmiešavajú rôzne látky, ktoré scitlivujú fotografickú emulziu pre určitý spektrálny rozsah.

Podľa druhu optickej senzibilizácie rozoznávame viac druhov fotografických materiálov, napr. ortochromatické, panchromatické, inframateriály.

Fotogrametrické vyhodnotenie snímok sa vykonáva z negatívov a pozitívov čiernobielych i farebných materiálov na sklenenom, filmovom a papierovom podklade.

Digitálna snímka (obraz) je záznam elektronických prvkov.

Svetlo odrazené od predmetov je usmernené do ohniskovej roviny komory, kde dopadá na mikroelektronické súčiastky, ktoré reagujú na intenzitu povrchového náboja svetlocitlivého elementu.

Intenzita náboja sa vyjadruje číselne a zaznamenáva sa v dvojkovej sústave.

Kvalita rozlišovacej schopnosti snímky závisí od počtu svetlocitlivých prvkov, ktoré digitálne charakterizujú záznam snímaného objektu.

Digitálne snímky prešli vývojom od čiernobieleho po farebné snímanie, s výberom určitého spektrálneho rozlíšenia a multispektrálneho snímania. Pri multispektrálnom snímaní sa svetlo od objektívu rozkladá hranolom alebo na mriežke a usmerňuje sa na nezávislé senzory, kde sa digitálne zaznamenáva.

- údaje je niekedy potrebné PREDSPRACOVAŤ (interpolačnými alebo reklasifikačnými postupmi)

Letecké fotografie, terestrické fotografie, kozmické snímky – stero/mono spracovanie – geografická databáza

z klasickej mapy dokážeme vytvoriť spravidla niekoľko informačných vrstiev (layer-ov) – spracovanie tzv. manuscriptov, t.j. farebné odlíšenie  a označenie objektov alebo klasické prepauzovanie – účelom je sprehľadnenie mapy

- proces získavania vstupných údajov – časovo i finančne náročný

- osobitný dôraz na kvalitu údajov

Geodetické merania – sú stále najpresnejšími a najdokonalejšími zdrojmi geometrickej časti priestorových údajov

Principiálne môžu geodetické údaje existovať vo viacerých formách: terénny zápisník, elektronický zápisník, GPS systémy → zmena formátu → geografická databáza

Geodetické prístroje sú v súčasnosti vybavené modernými elektronickými zariadeniami na zaznamenanie údajov meraní, ktoré sú potom priamo prenositeľné do prostredia balíkov pre ich spracovanie

- tieto moduly môžu byť priamo súčasťou modulov GIS pre vstup údajov

GPS  systémy - Global Position Systems – satelitná technológia – poloha prijímača na lubovoľnom mieste na Zemi – na základe relatívnej polohy voči viacerým satelitom - systém GPS (NAVSTAR), GLONASS, v bud. GALILEO– výsledky merania polohy objektov sa ukladajú už v digitálnej podobe

Údaje z DPZ – sú vždy v digitálnej forme, GIS bývajú vybavené modulmi na konverziu formátov najčastejších druhov dát (Landstat, Spot a iné) do rastrového formátu

– po konverzii je potrebné vykonať geometrickú konverziu a lokalizáciu v používanom súradnicovom systéme

- údaje v analógovej forme – digitalizácia (scanovanie) údajov

6.  Rastrová a vektorová reprezentácia údajov v GIS – princípy, organizácia informačných vrstiev, estetické hľadisko reprezentácií, výhody a nevýhody.

Spôsoby uloženia údajov v GIS (vektorové a rastrové reprezentácie)

Údaje v prostredí GIS :

geometrické (vektorové alebo rastrové zobrazenie)

tematické (popisné údaje, atribúty)

Geometria priestorových údajov je popísaná formou a relatívnou polohou bodov objektu.

Údaje, ktoré popisujú geometrický vzťah k objektom ležiacim v susedstve sa nazývajú topologické údaje.

Primárne údaje – získané primárnym (priamym) zberom na objekte, alebo jeho nespracovanom obraze – napr. tematické (účelové) mapovanie, fotogrametrické mapovanie.

Sekundárne údaje – t.j. nepriamy zber údajov – vychádzajúce z údajov, ktoré sú v spracovanej forme (napr. mapy, štatistiky,atď.) – manuálna, automatická digitalizácia, skenovanie.

PRIAME METÓDY ZBERU:

podrobné mapovania

GPS merania

fotogrametria a DPZ

iné metódy

Metódy podrobného mapovania sú základnými metódami zberu údajov pre GIS.  

TACHYMETRIA – je najvýznamnejším postupom podrobného merania. Pri nasadení elektronických tachymetrických prístrojov s automatickou registráciou údajov sa takto môžu získavať priamo súradnice podrobných bodov, ktoré sú priamo preberané do prostredia GIS

Presnosť tachymetrie sa pohybuje v dm.

GPS (Global Positioning Systems) MERANIA -  tieto metódy sa využívajú v prípadoch, kedy je nutná rýchla aktualizácia údajov pri menšej presnosti. Presnosť GPS sa pohybuje v rozmedzí niekoľko cm až po ±5m.

FOTOGRAMETRIA A DPZ ZEME –

Fotogrametria je metóda merania, pri ktorej sa merania nevykonávajú priamo na objekte, ale na jeho obraze. Pomocou digitálnych metód vyhodnocovania sa získavajú digitálne topografické a tematické mapy, ortofotomapy a digitálne 3D modely terénu.

Presnosť fotogrametrického vyhodnocovania sa pohybuje od 0,1 po 0,3 m v polohe a vo výške.

DPZ dodáva pre GIS multispektrálne digitálne údaje s rôznou rozlišovacou schopnosťou (5 až 20 m), ktoré nachádzajú uplatnenie v mierkach menších ako 1: 50 000.

INÉ METÓDY – patria medzi ne:

vyhľadávanie podzemných inžinierskych sietí špeciálnymi hľadačmi

nepretržité merania určitých hodnôt (napr. merania na meteorologických staniciach, merania kvality ovzdušia)

geologické merania (seizmické metódy alebo vrty na získanie informácií o vertikálnych vrstvách)

prieskumy verejnej mienky, sčítanie obyvateľstva

miestne šetrenia v teréne

Takto získané údaje sa buď manuálne alebo priamo digitálnou cestou integrujú do údajových štruktúr GIS-u.

NEPRIAME METÓDY ZBERU:

Vychádzajú z údajov, ktoré sú k dispozícii v spracovanej forme. Tieto metódy sú značne rozšírené a hrajú najvýznamnejšiu úlohu pri zbere údajov pre GIS.

- digitalizácia (automatická, poloautomatická, manuálna) – digitalizačný tablet alebo digitalizácia priamo na obrazovke (po zoskenovaní a natransformovaní rastrového obrazu)

- zadávanie alfanumerických údajov – napr. zoznamy súradníc, predpisy pre kresbu, štatistiky, revízne formuláre – prevažuje manuálne zadávanie údajov, ale existuje aj skenovanie textu a jeho následné rozpoznávanie

Pri nepriamom zbere je dôležitým prvkom ZDROJ. Sú to najmä ŠMP (štátne mapové diela) napr. ZB – GIS raster (základná báza údajov pre GIS v rastrovom formáte), katastrálne mapy, technické mapy závodov a miest, štatistika.

Fotogrametria je efektívna meračská technika, používaná najmä v geodézii.

Štandardná letecká snímka poskytuje súhrnnú výpoveď o stave skúmaného prostredia, ale väčšine používateľov nevyhovuje ako grafický podklad pre svoje geometrické vlastnosti a potrebu interpretácie.

Na presné meračské účely sa preto využíva letecká meračská snímka (LMS), ktorá poskytuje polohovo presne lokalizované údaje. Takto získané hodnoverné údaje sa dajú potom začleniť do GIS ako aktuálny mapový podklad.

Základné produkty leteckej fotogrametrie sú 3D vektorové údaje (polohopis a výškopis) a rastrové údaje v tvare ortofotomapy.

Rozoznávame dva základné spôsoby reprezentácie údajov v GIS:

implicitná (vektorová)

explicitná (rastrová) , niekedy označovaná aj ako tesselačná

Vo vektorovej reprezentácii – základné logické jednotky v geografickom kontexte korešpondujú s čiarami na mape ako sú napr. čiary na mape, vrstevnice, ulice, rieky, hranice plôch alebo ich segmenty.

OBRAZ (MODEL) OBJEKTU JE VYTVORENÝ Z ČIAR.

- tieto vzniknú spojením kardinálnych bodov, cez ktoré čiary prechádzajú

čiary vytvárajúce objekt majú definovaný svoj počiatok a koniec, teda smer (ide o vektor)

každý z vektorov má svoj identifikátor

ak je potrebné je definovaná aj spojitosť čiar v priesečníkoch

pre počiatky, konce čiar alebo aj ich kardinálne body sú definované SÚRADNICE X,Y v danom súradnicovom systéme

Estetické hľadisko reprezentácií:

Vektorová – estetickejšia, prirodzenejšia

Rastrová – nutné je deliť obraz na maličké čiastočky, elementy – čím viac elementov, tým je ale väčšie množstvo uložených údajov.

ULOŽENIE ÚDAJOV VO VEKTOROVEJ REPREZENTÁCII

Princípy a východiská: všetky mapové objekty je možné zredukovať do troch základných typov: body, čiary a plochy, polygóny.

Pre ich lokalizáciu – technika kódovania objektov.

Pre bodové objekty: uloženie identifikátora každého bodu a jeho súradníc X,Y

Pre čiarové objekty: identifikátor objektu a počet kardinálnych bodov, cez ktoré objekt prechádza.

Pre plošné objekty a polygóny: identifikátor objektu a počet bodov, cez ktoré prechádza čiara ohraničujúca objekt.

- plochy vo vektorovej reprezentácii definujeme pomocou ohraničujúcich čiar tým istým spôsobom

- ostatné atribúty týkajúce sa charakteristík objektov sú spravidla uložené OSOBITNE v záznamoch (tabuľkách) charakterizujúcich bližšie objekt.

V rastrovej (bunkovej, sieťovej) reprezentácii je základnou logickou jednotkou jednotlivá bunka alebo jednotka priestoru v mriežke, sieti, mozaike, ktorá rozdeľuje skúmaný priestor.

Atribútová informácia v danej polohe sa pritom uloží do príslušnej bunky siete.

OBRAZ OBJEKTU JE VYTVORENÝ Z BUNIEK (PIXELOV) RASTRA.

Takto je udaná poloha, veľkosť, tvar objektu, vzťah objektu k iným (blízkosť, vzdialenosť, styk, izolovanosť a pod.).

Zobrazenie istého objektu vo vektorovej reprezentácii predstavuje menší počet údajov (stačia dvojice súradníc bodov vektorov)  ako v rastrovej (v každej bunke rastra sa ukladá atribút).

Topológia vo vektorových reprezentáciách:

Topológia je matematický procedúra na popis vzťahov medzi objektami.

Bodové mapované objekty – nie je nutné riešiť topológiu, udaním polohy dostatočne definujeme ich nezávislosť od iných objektov

Plošné mapované objekty, polygóny – tri druhy topologických vzťahov:

1. definovanie spojitosti úsekov čiar (connectivity)

2. príslušnosť čiary (úseku) k danej ploche (area definition)

3. susednosť plôch – určujeme plôch napravo a naľavo od čiary (contiguity)

Organizácia údajov v informačných vrstvách:

Ak má byť pre objekty vybudovaná dostatočne presná topológia, musím pracovať len s údajmi jedného typu. T.j. buď s bodmi, alebo čiarami alebo polygónmi a musí ísť o údaje jedného typu objektov. Napr. nemôžem spolu ukladať polygóny pôd s polygónmi geologických substrátov.

Nie je možné vybudovať topológiu úsekov hraničných čiar rôzneho významu!

- využíva sa teda na uloženie údajov rovnakého druhu vždy osobitná informačná vrstva COVERAGE

Uloženie atribútových údajov vo vektorovej reprezentácii

Atribútové tabuľky údajov existujú vždy pre jednotlivé informačné vrstvy

Vzťah medzi objektmi a ich údajmi je definovaný pomocou identifikátora objektov, ktorý musí byť jedným zo záznamov aj v každej novej tabuľke – okrem toho sa vždy zachováva relácia na lokalizačnú časť údajov – viacnásobná relácia

ULOŽENIE ÚDAJOV V RASTROVEJ REPREZENTÁCII

Základné princípy:

Vo vektorovej reprezentácii je základnou jednotkou objekt, o ktorom zaznamenávame informácie – polohové, topologické a atribútové

V rastrovej reprezentácii je základnou jednotkou element priestoru vyskytujúci sa v danej polohe a do neho potom zaznamenávame údaje, v skutočnosti nedefinujeme objekty ako také – rozdelíme si priestor na jemnú sieť buniek a pre každú bunku zaznamenávame atribúty

Atribúty môžu mať charakter KVALITATÍVNY (tematické vrstvy) alebo KVANTITATÍVNY (povrchy)

Bodové objekty: hodnotami atribútu v jednotlivých bunkách

Líniové objekty: hodnoty atribútov sériami na seba nadväzujúcich buniek

Plošné objekty: zhlukmi, zónami buniek vo vnútri objektov

Delenie priestoru – nemusí byť nevyhnutne pravidelné  

Rozoznávame:

pravidelné delenia priestoru (štvorec, trojuholník, šesťuholník)

- s rovnakou rozlišovacou úrovňou – bunky sú rovnako veľké

- s nerovnakou rozlišovacou úrovňou, alebo hierarchické – veľkosť buniek sa definovaným spôsobom mení

nepravidelné delenia priestoru – vytvárajú sa bunky rôzneho tvaru i veľkosti  

Pravidelné tesselácie: štvorcová bunka

                        trojuholníková bunka

                        hexagonálna bunka

najpoužívanejšia je štvorcová bunka

Výhody: kompatibilita s hardwarovými komponentmi ako plottre, tlačiarne a skenery

              kompatibilita so štruktúrami dátových postupností vo výpočtovej technike

              kompatibilita s karteziánskymi súradnicami

Výhoda pravidelnej hexagonálnej mriežky – stredy buniek majú rovnakú vzdialenosť od všetkých stredov susedných buniek – výhoda v rámci niektorých analýz

Výhoda trojuholníkovej siete – trojuholníky nemajú rovnakú orientáciu – unikátna výhoda pri analýzach povrchov, v reprezentáciách terénu – pozor! Nejde o rovnaké ani veľkosťou ani tvarom) trojuholníky

tzv. nepravidelné trojuholníkové siete – TIN štruktúry

Bunky mriežky môžu byť rozdelené na menšie elementy, ale len v prípade štvorcovej siete!!!!

Trojuholníková sieť – zostáva problém s orientáciou delených trojuholníkov.

Hexagonálna sieť – nedá sa deliť na menšie elementy.

Organizácia informačných vrstiev:

- podobne ako v prípade vektorovej reprezentácie – členenie do informačných vrstiev LAYERS

- vrstva spravidla obsahuje informáciu o jednej mapovanej téme a jednom type objektov

- takéto COVERAGES alebo LAYERS nie sú závislé od mierky (odlišnosť od máp)

Spôsoby datovania údajov v rastrových reprezentáciách:

1. priame datovanie bunky – každá bunka rastra je definovaná v dátovom súbore pomocou jej súradníc X,Y alebo v systéme riadkov a stĺpcov rastra. Pre takto určenú polohu je definovaný stĺpec hodnôt, ktoré definujú atribútov bunky na jednotlivých informačných vrstvách.

2. priame datovanie mapovej vrstvy – v dátovom súbore sú uložené údaje vždy len pre jednu informačnú vrstvu

3. priame datovanie objektu – využíva sa v prípadoch, ak sa už raz definovaným objektom vzťahuje niekoľko ďalších atribútov – v dátovom súbore je definovaný objekt, počet buniek, kt. ho vytvárajú a ich súradnice XY alebo v systéme riadkov a stĺpcov

7.  Vstup údajov z kartografických zdrojov. Digitalizácia – spôsoby, postupy. Rasterizácia, vektorizácia. Individuálna polohová chyba. Scanovanie.

Porovnanie reprezentácií

Vektorová reprezentácia (vektorový GIS)

Výhody:

● dobrá reprezentácia javovej štruktúry

● kompaktnosť štruktúry

● kvalitná grafika, presnosť kreslenia, znázornenia       blízke mapám

● jednoduché vyhľadávanie, úpravy a generalizácia

● vysoká presnosť

● vhodnosť pre modelovanie individuálnych objektov

● neobmedzená presnosť určenia polohy

● malý objem dát

● presná transformácia súradnicových systémov

Nevýhody vektorového GIS:

● komplikovaná dátová štruktúra

● náročné výpočty, špecializovaný software a hardware

● problémy pri analytických výpočtoch

● nevhodné pre súvislé plochy, simulácie procesov

● prácne pri presnom popisu polohy - veľké množstvo bodov

Rastrová reprezentácia (rastrový GIS)

Výhody :

● jednoduchá dátová štruktúra

● jednoduchá tvorba užívateľských nadstavieb

● jednoduchá kombinácia s inými rastrovými dátami (DPZ)

● jednoduché vykonávanie analytických operácií

● relatívna hardwarová a softwarová nenáročnosť

● jednoduchosť operácií

Nevýhody:

● veľký objem uložených dát

● nepresnosť pri výpočtoch - dĺžok, plôch - pri málo podrobnom rastre

● malá kvalita výstupov pri veľkej bunke rastra

● menšia vizuálna kvalita rastrových výstupov

● nevhodný pre sieťovú analýzu

● iba približné modelovanie geometrie a topológie

● transformácie súradníc vedú k nepresnostiam v polohe alebo v atribúte

Vstup geometrických údajov do prostredia GIS

Digitálne údaje

z geodetických meraní

z fotogrametrie (pozemnej, leteckej)    

z DPZ

GPS údaje

Priamo,

príp. konverzia údajov

Analógové údaje

z geodetických meraní – prepis do digitálnej formy – spracovanie špeciálnym systémom do vektorovej reprezentácie – import do GIS prostredia

z fotogrametrie (pozemnej, leteckej) – fotointerpretácia – vstup cez klávesnicu

z DPZ – scanovanie a digitalizácia údajov

Vstup údajov z kartografických zdrojov

1. Manuálny – vstup cez klávesnicu

len zriedkavo využívaný postup

prácny, únavný

nízka presnosť, časté chyby

   Vektorové reprezentácie – manuálne odčítanie súradníc bodov - prepis do vektorového súboru – zachovanie systému popisu konkrétneho dátového modelu (body, línie, polygóny)

   Rastrové reprezentácie -  preložíme mapu sieťou konkrétneho rastra – cez klávesnicu zadávame hodnoty jednotlivých bunkám rastra – konverzia do rastrových formátov

   - nepraktické a náročné spôsoby

DIGITALIZÁCIA

najčastejšie používaný spôsob vstupu priestorových údajov

súradnice sa určujú špeciálnym zariadením – digitizérom alebo tabletom

Tablet alebo digitizér – zariadenie na snímanie súradníc s rôzne veľkou pracovnou plochou (od  po A4 po A0), rôznym princípom snímania a rôznou rozlišovacou schopnosťou (600 – 2000 dpi)

- podklad sa upevní na pracovnú plochu a kurzorom definujeme polohu snímaných bodov

- z klávesnice alebo pomocou tlačidiel kurzora zadáme identifikátor objektu a postupným premiestňovaním kurzora zosnímame polohu bodov, ktoré objekt vytvárajú

údaje o polohe sa zapisujú do vektorového súboru

Metódy digitalizácie

Bodová (point) – zaznamenávajú sa  súradnice bodov vybraných operátorom

Prúdová (stream) – zaznamenávajú sa sekvencie bodov (v časových a vzdialenostných intervaloch), po ktorých sa pohybuje kurzor

Postup digitalizácie:

definovanie pracovnej plochy

definovanie pracovnej plochy digitizéra pomocou súradníc kontrolných bodov

výpočet presnosti zadania polohy kontrolných bodov

- definovanie súradného systému displeja (snímané objekty sa znázorňujú)

- vlastná digitalizácia objektov

- opravy a zmeny – posuny, dopĺňanie bodov, mazanie...

Definovanie pracovnej oblasti – ohraničenie oblasti, ktorá sa má digitalizáciou spracovať – udanie min. a max. hodnôt súradníc X a Y

Definovanie pracovnej plochy digitizéra – transformácia strojového súradnicového systému digitizéra do súradnicového systému snímanej mapy – definovanie kontrolných bodov a ich označením

KONTROLNÉ BODY – najmenej 4 a najmä po obvode snímanej oblasti (najčastejšie rámové značky máp)

pri zosnímaní kontrolných bodov – CHYBY

RMS chyba – priemerná hodnota individuálnej polohovej chyby všetkých bodov

systémy obsahujú zväčša svoje vlastné digitalizačné moduly (ArcInfo má modul ADS)

Systémy využívajúce vektorovú reprezentáciu – pracujú priamo s vektorovými súbormi vytvorenými pri digitalizácii

Systémy využívajúce rastrovú reprezentáciu – po digitalizácii nasleduje RASTERIZÁCIA t.j. prekrytie prázdneho rastrového súboru vektorovým

Digitalizácia on screen digitizing – veľmi častá

poloha objektu sa sníma pohybovaním kurzora myši po obrazovke  súradnice snímaných bodov sa ukladajú do vektorového súboru – použitie aj v prípade, ak existujú kartografické podklady v digitálnej podobe (získali sa scanovaním mapy)

Manuálna digitalizácia

Poloautomatická digitalizácia

Automatická digitalizácia

b) a c) – výhodou je rýchlosť, nevýhodou je ich limitovanie kvalitou spracovávaných údajov

Vektorové systémy – scanovanie  a následná VEKTORIZÁCIA (digitalizácia)

častá ON SCREEN DIGITIZING

automatizovaná digitalizácia (vektorizácia) čiar z obrazov – produkty ako GEOVEC od f. Intergraph, ale aj napr. R2V od f. ArcGEO

SCANOVANIE

- pomocou riadkových snímačov alebo CCD zariadení

- zariadenia citlivé na intenzitu svetla snímanú zo scény

Scanery (riadkové čítače) – mechanické alebo s čítačím lúčom

Mechanické – bubnové alebo rovinné

Rozlišovacia schopnosť scanerov – od 600 dpi, alebo až po 2 000 dpi

snímajú len intenzitu jasu (odtiene šedej) alebo aj farbu

Scanovaním získané rastrové údaje je aj pri systémoch pracujúcich s rastrovými formátmi nutné prekonvertovať do štandardov (formát TIFF) – následné úpravy v prostredí GIS (zavedenie súradnicového systému, oprava chýb..)

8.   Reštrukturalizácia údajov na rastrových a vektorových reprezentáciách. Konverzia reprezentácií.

Transformácia, alebo REŠTRUKTURALIZÁCIA údajov - etapa, v ktorej sa síce manipuluje s údajmi, ale cieľom manipulácií nie je vykonať analýzy, ani vytvárať výstupy.

REŠTRUKTURALIZÁCIE NA VEKTOROVÝCH REPREZENTÁCIÁCH

zmena topologických vzťahov – výberové priestorové editovanie geometrických objektov – napr. pridanie čiary, kt. rozdelí existujúcu plochu, ovplyvní priestorové vzťahy aj na susedných plochách

priestorové delenie databázy – existuje za účelom organizovania veľkého objemu priestorových údajov

členenie na mapové listy (pravidelné, nepravidelné)

proces sa označuje ako delenie na listy (angl. tiling)

napasovanie okrajov mapových listov – stotožnenie okrajov

(angl. engematching) – napojenie čiar objektov, prebudovanie topológie

zmena mierky priestorovej databázy – uloženie priestorových údajov v prostredí GIS – nezohráva úlohu mierka

Prezentácia v mapových výstupoch – generalizácia mapy – účelom je sprehľadnenie mapy

GENERALIZÁCIA je potrebná v prípadoch, ak meníme mierku mapy pri výstupoch a keď priestorové údaje:

Splývajú, spájajú sa (coalescing)

Prekrývajú sa (conflict)

Hromadia sa (congestion)

Možné úpravy: redukcia objektov do jednoduchších tvarov, posunutie objektov, skupiny objektov je možné agregovať do objektu vyššieho rádu, zjednodušenie objektov zmenšením počtu bodov

REŠTRUKTURALIZÁCIA NA RASTROVÝCH REPREZENTÁCIÁCH

Priestorové delenie – priestor definovaný v databáze je možné deliť na menšie časti – najčastejšie na pravidelné štvoruholníkové listy Bežne sa využíva WINDOWING (vyberanie časti pôvodného územia pre potreby špecifického spracovania).

Spájanie listov (obrazov) – spájanie obrazov, rastrov je možné napr. na báze spájania riadkov a stĺpcov, alebo priamo polohy vyjadrenej súradnicami

Zmena rozlišovacej schopnosti (veľkosti bunky rastrových obrazov) –prostriedky na zmenšenie a zväčšenie bunky rastra

Reklasifikačné postupy – ide o postupy, ktorými sa preraďujú, preskupujú hodnoty atribútov uložených v jednotlivých bunkách rastra do nových kategórií na základe východiskovej hodnoty a stanovených hraníc minima a maxima.

vytvára sa nová škála hodnôt, alebo sa len priraďuje nový atribút

vo vektor. reprezentáciách sa tieto procedúry uskutočňujú priradením nového atribútu (stĺpca tabuľky)

KONVERZIA REPREZENTÁCIÍ

Konverzia vektor – raster, t.j. rasterizácia je proces vytvárania bunkových (pixel) údajov z vektorovej reprezentácie

rasterizáciou pri malej rozlišovacej schopnosti sa redukuje vernosť mapy a môže dôjsť k porušeniu topologických vzťahov

Reklasifikačné postupy – ide o postupy, ktorými sa preraďujú, preskupujú hodnoty atribútov uložených v jednotlivých bunkách rastra do nových kategórií na základe východiskovej hodnoty a stanovených hraníc minima a maxima.

vytvára sa nová škála hodnôt, alebo sa len priraďuje nový atribút

vo vektor. reprezentáciách sa tieto procedúry uskutočňujú priradením nového atribútu (stĺpca tabuľky)

9.   Transformácia súradnicového systému. Súradnicové systémy S-JTSK (Krovákovo zobrazenie) a S-42 (Gauss-Krügerove zobrazenie).

TRANSFORMÁCIE SÚRADNICOVÉHO SYSTÉMU A ZMENY PROJEKCIÍ

2 základné skupiny transformácií:

affiné (lineárne) – ponechávajú priame čiary priamymi

krivočiare -  priame čiary menia na krivky

a) Affiné – tri základné operácie: posun, rotácia, zmena mierky

postupy bežne používané napr. aj pred digitalizáciou

transformácie sa aplikujú na vektorové i na rastrové (väčší počet údajov) údaje

Krivočiare transformácie – používajú sa na napasovanie mapy (obrazu) s určitým obsahom

uvedená operácia (nazývaná aj „gumový list“ – použitie polynomických rovníc vyššieho rádu

využitie často na registráciu údajov z DPZ, alebo fotogrametrických údajov na mapové údaje

MAPOVÉ PROJEKCIE – špeciálne formy krivočiarych transformácií, kt. používajú projekciu zakriveného povrchu Zeme na plochu

prevod geografických súradníc do zobrazovacieho systému mapy

Mapové projekcie sú charakterizované typom stratégie použitej na zmenu súradníc z reálneho guľového povrchu na rovinu.

Krivočiare transformácie – používajú sa na napasovanie mapy (obrazu) s určitým obsahom

uvedená operácia (nazývaná aj „gumový list“ – použitie polynomických rovníc vyššieho rádu

využitie často na registráciu údajov z DPZ, alebo fotogrametrických údajov na mapové údaje

- aby sa dosiahlo vytvorenie mapy zemského povrchu – transformácia rovnobežiek a poludníkov do roviny pomocou matematických transformácií

Význam kartografických transformácií - pre lokálne databázy prístupne obmedzenému počtu užívateľov (napr. mapa zelene v intraviláne jednej obce), postačuje zadefinovať lokálny pravouhlý súradnicový systém. Na malých vzdialenostiach sa zakrivenie zemského povrchu môže zanedbať.

nahradenie komplikovaného geoidu rotačným dvojosovým elipsoidom, alebo guľou

Všetky výpočty vzdialenosti a uhlov sa potom robia tak, akoby sa body nachádzali na povrchu elipsoidu (alebo referenčnej gule).

V rôznych obdobiach sa na rozličné účely zaviedli rôzne elipsoidy

Názov                                                   hlavná poloos       vedľajšia poloos

Besselov elipsoid (1841)                         6377397.16              6356078.96

Clarkov elipsoid (1880)                            6378249.15              6356514.87

Helmertov elipsoid                                   6378200.00              6356818.17

Internationa 1909 (Hayfordov elipsoid)   6378388.00              6356911.95

Krassovského elipsoid (1940)                 6378245.00              6356863.02

Mercury 1960                                           6378166.00              6356794.28

New International (1967)                         6378157.50              6356722.20

World Geodetic System 1972 (WGS 72) 6378153.00              6356750.52

World Geodetic System 1984 (WGS 84) 6378137.00              6356752.31

Referenčná guľa pre Krovákovo zobrazenie            6380703.61

Základným súradnicovým systémom na referenčnom elipsoide sú zemepisne súradnice.

Referenčný elipsoid sa používa pri definícii štátnych a medzinárodných geodetických súradnicových systémov, pri tvorbe mapových diel veľkých a stredných mierok, keď sa vyžaduje minimálne skreslenie.

Súradnicový systém na referenčnej guli tvoria tiež zemepisné súradnice – guľové, alebo sférické súradnice.

V prípade kartografických zobrazení sa na referenčnej guli niekedy definuje systém kartografických súradníc (kartografická zemepisná šírka a dĺžka).

Matematicky vyjadrená závislosť medzi zemepisnými súradnicami na referenčnej ploche a súradnicami v zobrazovacej rovine - kartografické zobrazenie.

- môžu sa odvodiť dvomi spôsobmi: geometricky alebo matematicky.

Geometrické odvodenie -  zobrazenie sa definuje prostredníctvom projekcie referenčného telesa (najčastejšie gule) na plochu rozvinuteľnú do roviny (rovina, plášť valca, plášť kužeľa) – označujú sa aj ako projekcie.

Podstata projekcií je geometrická, aj keď sa odvodzujú a definujú matematicky.

Dôležitú triedu matematicky definovaných zobrazení tvoria jednoduché zobrazenia.

Podľa typu zobrazovacej roviny:

rovinné (azimutálne) zobrazenia,

valcové (cylindrické) zobrazenia,

kužeľové (kónické) zobrazenia

Kartografické zobrazenia používané pri tvorbe národných mapových diel Slovenska a Česka - základné mapy veľkej mierky sa vytvárajú v súradnicových systémoch:

1. jednotnej trigonometrickej siete katastrálnej (S-JTSK, Krovákovo zobrazenie)

2.  vojenské topografické mapy sa zhotovujú v geodetickom súradnicovom systéme S-42 (Gauss-Krügerove zobrazenie).

Súradnicový systém S- JTSK je založený na konformnom kužeľovom zobrazení -  Krovak v roku 1922 - Besselov referenčný elipsoid sa konformne zobrazuje na guľu s neskreslenou rovnobežkou prebiehajúcou približne stredom bývalého Česko-Slovenska (49° 30').

Geodetický súradnicový systém S-42 -  Gaussovo konformné valcové zobrazenie -  vytvoril F. Gauss v prvej polovici 19. storočia a pre praktické použitie upravil Krüger začiatkom 20. storočia.

zvykne sa nazývať Gauss-Krügerovym zobrazením

Gaussovo zobrazenie je matematicky definované konformné zobrazenie (Krasovského) referenčného elipsoidu do roviny

povrch referenčného Krasovského elipsoidu je rozdelený na 6º poludníkové pásy, poludníky sú číslované od nultého poludníka (Greenwich) smerom na východ

postupné zobrazovanie povrchu elipsoidu na sústavu valcov v rovníkovej polohe

každý poludníkový pás je samostatne zobrazený do roviny, takže sa vytvorí sústava samostatne zobrazovaných poludníkových pásov

v zobrazovacej rovine má každý pás svoju vlastnú pravouhlú súradnicovú sústavu

nevýhodou takto zavedeného súradnicového systému sú záporné

y-ové hodnoty v poludníkovom páse

výhodou Gaussovho zobrazenia je malé skreslenie rovinného obrazu, jeho jednotnosť pre ľubovoľnú časť zemského povrchu a možnosť zostavovania mapových listov bez medzier a prekryvov pre poludníkové pásy

nevýhodou je veľké dĺžkové skreslenie + pri využiti 6º poludníkovych pásov sa nedá vytvoriť súvislý obraz územia Slovenska (ktoré leží v 3. a 4. páse)

Gaussovo konformné zobrazenie je veľmi podobné Mercatorovmu (Universal Transverse Mercator - UTM)

10.  Geografické analýzy v prostredí GIS – nástroje na dotazovanie databázy, mapová algebra, vzdialenostné operátory, analýzy sietí.

Geografické analýzy údajov

Definovanie rozdielu medzi pojmami (Star a Estes) „manipulácia“ a „analýza“ údajov.

Manipulácia – narábanie s objektmi pre čiastkový účel

Analýza – skúmanie základných princípov

Členenie (podla Stars a Estes):

1. Reklasifikácia a agregácia

2. Geometrické operácie

3. Definovanie centroidov

4. Konverzia štruktúry údajov

5. Priestorové operácie

6. Meracie funkcie

7. Štatistické analýzy

8. Modelovanie procesov

Členenie podľa Marble:

1. Prehľadávanie údajov

2. Práca s mapami

3. Zjednodušovanie máp

4. Práca s mapovými listami

5. Generovanie nárazníkových zón

6. Prekrytie polygónov

7. Meracie funkcie

8. Analýzy rastrových operácií

9. Analýzy modelu terénu

V materiáloch k systému Idrisi sa analytické funkcie GIS delia na geografické, štatistické, analýzy a analýzy obrazov. Ide o funkčné a logické rozdelenie príkazov – modulov systému chápaných ako analytické nástroje.

Vychádzajúc z oboch uvádzaných členení analýzy údajov v prostredí GIS delíme na (Tuček, 1996):

Štatistické analýzy

Analýzy týkajúce sa modelov terénu

Analýzy obrazov – najmä údajov z DPZ

Meracie funkcie

Skupina geografických analýz

Nástroje na dotazovanie databázy (priestorové, atribútové dotazy, vyhľadávanie, prekrytie)

Mapovú algebru

Vzdialenostné operátory

Analýzy sietí  

GEOGRAFICKÉ ANALÝZY

Systém riadenia bázy dát – každý DBMS – možnosť ukladať tabuľkové informácie a štatistické údaje o objektoch – ich následná extrakcia, triedenie, schopnosť analyzovať atribútové údaje

v GIS sa rozširujú tradičné možnosti dotazov na databázu – možnosť analyzovať údaje na základe ich polohy

znakom pravého GIS je schopnosť porovnávať rozdielne entity na základe ich geografickej polohy a atribútových vlastností

Organizácia databázy do mapových listov- 3 základné dôvody:

- jasnosť a čistota organizácie dát

definovanie jasných topologických vzťahov

rýchly prístup k údajom

ANALYTICKÉ NÁSTROJE

Dotazy na databázu

Na polohu – „Čo sa nachádza na tomto mieste?“ = priestorový dotaz na databázu

Na atribút – „Ktoré objekty majú definovať vlastnosť?“= atribútový dotaz na databázu    

Existujú dotazy jednoduché – jednotlivé ale aj skombinované do sústavy podmienok.

Spôsoby vykonania priestorových dotazov – závisia od počítačového programu – moduly umožňujúce vykonať dotazy na databázu umiestnením kurzora na objekt, alebo špecifikáciou polohy a zobrazením odpovede vo forme tabuľky alebo správy

Pri vektorovej reprezentácii údajov

sa priestorové dotazy na databázu vykonávajú na základe spracovania údajov v tabuľke atribútov objektov.

GIS umožňujú prehľadávanie priestoru rôznych geometrických tvarov (štvoruholníkov, kružníc, polygónov...)

V rastrovej reprezentácii ide o identifikáciu konkrétnej označenej bunky a zistenie atribútu v nej = hybridné dotazy na databázu (Raper, 1993)

Vo vektorovej reprezentácii sa najskôr spracúvajú údaje atribútových tabuliek, následné zobrazenie – škála rozličných prostriedkov (typ čiary, farba, šrafovanie).

V rastrových reprezentáciách – atribútové dotazy na databázu reklasifikáciou hodnôt uložených v bunkách, často sa vytvárajú aj tzv. logické, resp. Bolleovské obrazy  

Na vektorovej reprezentácii je možné jednotlivým bodovým, líniovým a plošným objektom priradiť viaceré

vlastnosti – atribúty, ktoré sú vo viacerých stĺpcoch atribútových tabuliek.

Prekrytie (topologické) informačných vrstiev, alebo prekrytie polygónov (overlay)

ak pracujeme s údajmi uloženými v dvoch alebo viacerých informačných vrstvách

klasicky: prekrytie dvoch tématických máp na priehľadných fóliách – zdĺhavý a nepresný postup

Výsledkom procesu je POLOHOVÁ IDENTIFIKÁCIA nových polygónov – proces sa nazýva CLIPPING

vo vektor. reprezentáciách (oddelenie uloženia geometrickej a atribútovej časti) – umožňuje definovanie nových polygónov a priradenie kombinácií atribútov zo vstupných vrstiev objektom

Topologické prekrytie dvoch tématických máp a vytvorenie tretej.

Vytvoria sa nové polygóny ako priestorová a atribútová kombinácia pôvodných.

Topologické prekrytie príkazom INTERSECT

a) polygón v polygóne, b) čiara  polygóne, c) bod v polygóne

Pravidlá Bolleovskej logiky : najčastejšie sa používa AND=prienik

V prostredí Arc/Info – UNION (OR)

                                  - INTERSECT (AND)

                                  - IDENTITY (NOT AND)

Novodefinované objekty získavajú nové ATRIBÚTOVÉ TABUĽKY

v rastr. reprezentácii – prekrytie v 2 krokoch:

Reklasifikácia hodnôt – pravda=1

                                          nepravda=0

2. Vlastný proces prekrytia – postupy mapovej algebry, napr. logický súčin

   Existuje i tzv. GRAFICKÉ PREKRYTIE – ide len o zobrazenie grafickej časti údajov viacerých informačných vrstiev na sebe  

Mapová algebra

nástroje na kombináciu map. vrstiev MATEMATICKY

operácie len na rastrovej, t. j. bunkovej reprezentácii

Operácie mapovej algebry sa delia na:

Lokálne – vypočítava sa nová hodnota z existujúcej a to v jednej, alebo viacerých informačných vrstvách

Fokálne – vypočítava sa nová hodnota z existujúcich hodnôt v definovanom okolí

Zonálne – vypočítavjú sa hodnoty na špecifickej oblasti informačnej vrstvy z hodnôt patriacich do zóny definovanej na inej informačnej vrstve

Globálne – týkajú sa všetkých buniek informačnej vrstvy

Z hľadiska počtu sa operácie delia na:

Operácie s jednou vrstvou -  skalárne lokálne operácie, fokálne operácie (napr. digitálne filtrovanie, odvodenie sklonu, riešenie viditeľnosti)

Operácie s viacerými vrstvami – lokálne matematické operácie s vrstvami – vykonávajú sa na celom obraze so zodpovedajúcimi bunkami

Prírastkové funkcie – nová hodnota sa určí ako prírastok určený cez hodnoty susedných buniek v jednej alebo viacerých informačných vrstvách – TOPOGRAFICKÉ FUNKCIE (na stanovenie expozície, sklonu v digitálnych modeloch terénu)

Fokálne funkcie – vykonávajú sa najčastejšie v bezprostrednom okolí analyzovanej bunky 3x3 susedných buniek

Štatistické funkcie – stanovenie aritmetic. priemeru hodnôt v okolí, smerodajná odchýlka, suma, max a min hodnota, rozpätie hodnôt

Analýzy prúdenia – definuje sa smer prúdenia – t.j. max gradient hodnôt z danej bunky do okolitých

Zonálne funkcie

Štatistické – štatistické spracovanie hodnôt analyzovanej vrstvy patriacej do zóny definovanej v druhej informačnej vrstve

Geometrické – vykonávaných na jednej vrstve – napr. stanovenie plochy a obvodu každej zóny

Globálne funkcie

Analýzy Euklidovských vzdialeností – často zaraďované k vzdialenostným analýzam, funkciám šírenia

Vzdialenostné operátory (proximitné analýzy)

Nástroje na vytvorenie vzdialenostných zón k definovaným objektom - buffering

je ich možné vytvárať na vektorovej i rastrovej reprezentácii dát

Vektorová: vytvorenie polygónov okolo bodov, línií alebo polygónov, ktorých HRANICA SA VEDIE V URČITEJ VZDIALENOSTI – vytvorenie nárazníkovej zóny

Rastrová: prvý krok: výpočet najkratšej priemetovej (Euklidovskej) vzdialenosti od cieľových buniek ,

potom vytvorenie Bolleovského obrazu – t,j. bunky s d≤stanovená hodnota - pravdivostná hodnota = 1 (zaradené do zóny)

d>stanovená hodnota - pravdivostná hodnota = 0

(nezaradené do zóny)

Ďalej vhodnosť zón pre následné analýzy – prehľadávanie, dotazovanie databázy danej oblasti, rovnako následné použitie na prekrytie informačných vrstiev

Thiessenove polygóny = VORONOI POLYGÓNY

Definujú individuálne plochy vplyvu okolo každého zo vstupných bodov

Princíp: zovšeobecnenie informácií známych pre každý zo vstupných bodov pre plochy, ktoré nie sú známe

rozdelenie priestoru na čiastkové plochy – body so známou hodnotou (vstupné body) – hranice medzi polygónmi sú vedené v rovnakých vzdialenostiach od vstupných bodov

metódy na stanovenie hodnôt atribútu pre plochy na základe pozorovaní pre výberové body

Využitie: v meteorológii – zovšeobecnenie hodnôt nameraných na staniciach,

využívajú sa všade tam, kde nie možné na odvodenie atribútov použiť iné, presnejšie metódy – napr. interpolačné

Funkcie šírenia (spread) a prúdenia (stream)

spájajú vlastnosti vzdialenostných analýz a analýz sietí

využívajú sa na hodnotenie javov, ktorých atribút sa KUMULUJE, narastá so vzdialenosťou cez bunky tzv. frikčného povrchu

pri výpočtoch času, nákladov na presuny

umožňujú zhodnotiť aj odporové faktory pohybu, šírenia (napr. bariéry)

Spread funkcie – napr. analýza času potrebného na presun v teréne za určitých podmienok

Stream funkcie – výber optimálnych trás presunu (najmenej náročnej, najmenej nákladnej)

Analýza sietí

Siete – systémy prepojených líniových objektov, ktoré vytvárajú graf a v kt. existuje určité prúdenie alebo presuny

smer prúdenia môže, ale i nemusí byť DEFINOVANÝ

Využitie: napr. simulovanie toku vody zo zdrojov k spotrebiteľom cez potrubia, pohyb áut po cestách a pod.

Siete majú špecifické vlastnosti – prepojenia majú definované parametre.

K sieťovým analýzam sú potrebné 4 druhy komponentov:

Súbor zdrojov (materiály, kt. sa majú v sieti presúvať)

Lokalita (lokality), v kt. sa zdroje nachádzajú

Cieľová (cieľové) lokalita (lokality)

Sústava podmienok definujúcich prepojenia medzi uzlami

Rozlišujú sa 4 základné skupiny analýz sietí:

modelovanie zaťaženia siete

hľadanie optimálnych trás presunov

rozdeľovanie (alokácia) zdrojov

priraďovanie adries

Modelovanie zaťaženia siete

Napr. modelovanie objemu a rýchlosti prúdenia plynu, analýza zaťaženia dopravných trás

vyžaduje si sledovanie prúdenia cez prepojenia siete

hľadanie prepojení umožňuje nájsť napr. všetkých spotrebiteľov plynu, vody ovplyvnených prerušením dodávky v určitom mieste siete

spôsob identifikácie prepojení: v smere alebo  proti smeru prúdenia

Výber optimálnych trás

Cieľom je vyhľadanie optimálnej trasy pre pohyb od zadaného zdroja k zadanému spotrebiteľovi.

Cieľom hľadania je buď najkratšia cesta presunu, alebo (ak sú časti siete rozlične ocenené) trasa presunu s minimálnym ocenením.

okrem počiatku a konca trasy je možné definovať aj iné body trasy (zastávky), či rozličné meniace sa podmienky v sieti

určitou modifikáciou je hľadanie tzv. optimálnej okružnej trasy

Priraďovanie - alokácia

- zahŕňa postupy priradenia zdrojov k zadaným spotrebiteľským alebo obslužným centrám

ide o modeláciu rozdelenia zdrojov medzi spotrebiteľské centrá pri zohľadnení určitých podmienok v sieti

Použitie: napr. územné členenie z rozličných hľadísk – zóny policajných a hasičských staníc, možnosti využitia prírodných a výrobných zdrojov a pod.

Priraďovanie adries

Adresy – tabuľkové súbory, kt. sú vo vzťahu k priestorovým objektom

- geografická poloha sa ukladá v osobitnej, bodovej informačnej vrstve –využitie adries rozličným spôsobom, napr. identifikácia lokalít s určitou hustotou obyvateľstva

ANALYTICKÉ OPERÁCIE (POSTUPY)        

3 základné skupiny analytických operácií (postupov)

Dotazy na databázu

Odvodené mapovanie

Modelovanie procesov

11.   Analytické postupy v prostredí GIS – dotazovanie databázy, odvodené mapovanie a modelovanie procesov.

Dotazy na databázu

   Nástroje dotazovania boli bližšie objasnené v rámci DOTAZOV NA DATABÁZU (prehľadávanie)

-   vykonávajú dotazy len s informáciami, ktoré

   sme do databázy vložili

systém neposkytne nové informácie, pracujeme len s údajmi databanky

typické je hľadanie priestorového rozloženia atribútov objektov

Odvodené mapovanie

kombinujeme vybrané komponenty z databázy tak, aby  sme získali nové, odvodené informácie

k informáciám pridávame nové – poznatky o vzťahoch medzi elementmi databázy

Modelovanie procesov

do databázy vnášame poznatky o nej ako celku

- modelovanie je perspektívou vo využívaní GIS

databáza nielenže reprezentuje prostredie, ale sama je prostredím

- stále málo využívané funkcie GIS – zložité procesy a ich popis, dôležité matematické výpočty, nároky na efektívnu ľahko využívateľnú databázu, erudovanosť užívateľa

- predstavujú analýzy v reálnom čase – výsledky reálnych procesov postupne vstupujú do výpočtov ako premenné – potrebné tzv. vývojové prostredie

12.  Modelovanie povrchov. Digitálny model reliéfu – tvorba a vizualizácia. Oblasti využitia.

Modelovanie v prostredí GIS, tvorba máp a iných výstupov

GIS – prostredie pre vývoj a implementáciu metód na modelovanie procesov v krajine

rozšírená úloha GIS – ANALÝZY PRIESTOROVO-ČASOVÝCH VZŤAHOV A SIMULÁCIE PROCESOV

požiadavka: rozšírenie tradičného statického 2D GIS na multidimenzionálny priestorovo-časový GIS

GIS prostredie predstavuje akoby laboratórium pre skúmanie procesov v komplexnosti, tak ako sa vyskytujú v reálnom prostredí

modelovanie s využitím GIS spája poznatky o čiastkových vplyvoch a procesoch – dôvod: pochopenia komplexnosti správania systému  

MODELOVANIE POVRCHOV

Povrchy - osobitnú časť GIS zameraná na modelovanie priestorového rozloženia prvkov krajiny, resp. ich parametrov, ktoré možno vyjadriť uvedenou funkciou.

Komplexné modelovanie povrchov zahŕňa:

aproximáciu, resp. interpoláciu povrchu na základe diskrétneho vstupného poľa hodnôt,

analýzu povrchu v tvare odvodenia jeho parametrov (sklon, orientácia,...)

kartografickú interpretáciu povrchu a jeho parametrov

Dnes sa v programoch GIS využívajú všetky škály interpolačných metód najčastejšie s použitím tzv. gridovania - procesu, ktorý transformuje nepravidelné údajové bodové pole na pravidelné,

a až na takto upravených vstupných údajoch prebieha vlastný proces interpolácie  

Tvorba aproximačných povrchov - spočíva v generalizovaní reálneho povrchu do jednoduchšej priestorovej formy pomocou rôznych aproximačných techník

Analýza povrchov

Povrchy, ako trojrozmerné modely, majú svoje morfologické charakteristiky- sklon, orientáciu, geometrické formy.

Na ne sa zameriavajú aj analytické metódy, ktoré uvedené parametre stanovujú - v GIS sa označujú aj ako lokálne operátory = operujú pri výpočtových operáciách, v štruktúrach gridových a rastrových priestorových údajov, s hodnotami vo svojom lokálnom okolí.

V GIS sa vizualizujú, resp. kartograficky prezentujú v podobe klasických dvojrozmerných modelov (izočiary, kartogramy,...), alebo v podobe trojmodelov (blokdiagramy, tieňovane a sieťové modely, profily, atd.,..), ktoré poskytujú dobrú predstavu o tvare modelovaného povrchu.

Filtračné metódy sa používajú na zvýraznenie diferencií - hrán, resp. vyhladenie povrchových modelov v tvare rastrov.

uplatňujú sa nielen v diaľkovom prieskume Zeme, ale aj pri analýzach časových radov humánno-geografických javov

Digitálny model reliéfu (DMR) predstavuje množinu priestorovo  priradených údajov (nadmorská výška reliéfu a morfometrické ukazovatele, napr. sklon, orientácia voči svetovým stranám, krivosti a pod.) vypočítaných na základe  vstupných výškových bodov (údajov) a vhodnej interpolačnej metódy.

často sa používa názov digitálny model terénu (DMT) –

je  však čiastočne významovo odlišným pojmom, pretože neobsahuje implicitne aj morfometrické ukazovatele reliéfu a niekedy sú do neho zahŕňané aj technické prvky krajiny (napr. cesty)

vo  väčšine v súčasnosti dostupných GIS softvéroch existuje modul, ktorý je zameraný na tvorbu DMR

najčastejšie používanými formami priestorovej reprezentácie DMR je pravidelná sieť  (raster, grid) alebo nepravidelná trojuholníková sieť (triangulated irregular network, TIN)

v rastri sú topologické väzby medzi jednotlivými bodmi určené implicitne  (polohou bodu v pravidelnej sieti), čo umožňuje veľmi jednoduchú reprezentáciu v počítači (dvojdimenzionálne pole) ako aj jednoduché spracovanie

v  TIN-e sú topologické väzby medzi bodmi pri nepravidelnej reprezentácii DMR sú vyjadrené explicitne (trojuholníková sieť spájajúca susedné body), čo sa prejavuje  v zložitejšej reprezentácii a spracovaní

rastrový údajový formát vyžaduje pri vyjadrovaní zložitejších tvarov reliéfu podstatne väčší počet bodov  ako TIN

environmentálne aplikácie kladú väčší dôraz na možnosti spracovania  DMR -  viac presadzuje používanie rastra

v technickej praxi sa dôraz kladie na presnosť a vyjadrenie detailov najmä v kombinácii s technickými prvkami  na reliéfe (projektovanie stavieb) – DMR sa tu aj na základe určitej tradície častejšie vyjadruje pomocou TIN-u

Samotná TVORBA DMR pozostáva z viacerých krokov:

kontrola vstupných údajov - kvalita vstupných údajov – jeden z kľúčových  faktorov tvorby dobrého DMR.

     Vstupné údaje môžu byť získané z rôznych zdrojov - napríklad vektorizáciou vrstevníc z máp, fotogrametricky, geodeticky, prípadne  pomocou GPS.

2.   interpolácia - priestorové rozloženie získaných vstupných údajov je zväčša  NEPRAVIDELNÉ (prehustenie údajov pozdĺž vrstevnice a podhustenie v priestore medzi vrstevnicami), niekedy až extrémne nerovnomerné (najmä v rovinných  oblastiach), čo následne zvyšuje nároky na kvalitu použitej interpolačnej metódy  

z hľadiska použitia DMR je tiež dôležitý výber optimálneho priestorového rozlíšenia výsledných rastrov

priestorové rozlíšenie je určené veľkosťou hrany  bunky (pixla) rastra - toto rozlíšenie závisí od kvality vstupných údajov, ako aj od cieľov použitia v GIS projekte - pohybuje sa od 1-2 metrov pri  aplikáciách vo veľkých mierkach až po niekoľko desiatok až stoviek metrov pri globálnejších aplikáciách v malých mierkach

percepciu údajových vrstiev v GIS-e je možné už pri 2D vizualizácii výrazne  zlepšiť s využitím DMR a metód tieňovania, nastavením vhodného "osvetlenia", výberom farieb a pod..

3D vizualizácia, prípadne animácia -  let nad krajinou – expresívna

Správne zvolená vizualizácia umožňuje lepšie vnímať členitosť reliéfu, dávať do súvisu jeho geometrické vlastnosti s inými prírodnými a človekom vytvorenými prvkami v krajine.

Digitálny model reliéfu Slovenska s rozlíšením 50 metrov

Vstupný údajový súbor pozostáva z cca 16 miliónov bodov získaných spracovaním vektorizovaných  vrstevníc zo 137 základných máp v mierke 1:50 000 poskytnutých Geodetickým a kartografickým ústavom v Bratislave.

Lokálne modely - potrebné sú digitálne podklady základnej mapy

1: 10 000 a v prípade potreby dosiahnutia vysokých presností DMR -vhodné použiť vstupné údaje získané  fotogrametrickými metódami alebo meraním v teréne

Z hľadiska týchto mierok spracovania sa spravidla využívajú rastrové údajové formáty s rozlíšením bunky  rastra 2-20 metrov – možnosť modelovať niektoré prírodné procesy v krajine (povrchový odtok zrážok, eróziu a akumuláciu,  evapotranspiráciu, zamokrenie, priebeh povodňovej vlny, tok znečisťujúcich látok a pod.)  V technickej praxi je nad DMR s uvedeným rozlíšením vytvorený celý rad aplikácií na podporu projektovania.

APLIKÁCIE DMR

Prírodovedné a environmentálne  aplikácie

geologické a  geomorfologické štruktúry a procesy

hydrologické,  klimatické a meteorologické javy a procesy

pôdne mapovanie a  procesy

lesné a nelesné  ekosystémy

šírenie bodového a  plošného znečistenia, jeho predikcia a  sanácia

ohrozenie extrémnymi  javmi a procesmi (napr. záplavy, erózia,  zamokrenie)

spracovanie  ekologickej dokumentácie (napr. ÚSES a EIA)  hodnotiacich stav životného prostredia a  vážnosť ekologických hrozieb

príkon priameho  slnečného žiarenia na reliéf

Technické a ďalšie
aplikácie

projekčná príprava  stavieb všetkého druhu

územné plánovanie

správa majetku  (líniové a plošné stavby väčšieho  územného rozsahu)

správa územia  (mestské a regionálne informačné systémy)

dostupnosť a kvalita  šíreného rádiového signálu

riadenie a  plánovanie letovej premávky

plánovanie cestnej  prepravy

dostupnosť,  bariérovitosť, viditeľnosť a pod.

spracovanie a  interpretácia údajov DPZ

vojenské aplikácie

vizualizácia na reklamné účely

13.   Tvorba mapových a iných výstupov v prostredí GIS. Druhy vytváraných mapových  výstupov a grafov.

TVORBA MAPOVÝCH A INÝCH VÝSTUPOV

softvér na vytváranie výstupov – máp, grafov, tabuliek a text. informácií

DRUHY VÝSTUPNÝCH PRODUKTOV:

TÉMATICKÉ MAPY

zameranie: na priestorové zmeny jedného fenoménu alebo jednotlivého vzťahu fenoménov

Choropletové mapy – vyjadrenie fenoménu na vopred definovaných plošných jednotkách – rôzne odtiene, šrafovanie

V GIS často používané – možnosť pripojenie k raz definovaným polygónom, líniám, množstvo atribútov.

Proximálne (dasymetrické)mapy – sústreďujú sa na polohu a hodnotu mapovaného atribútu na relatívne homogénnych plochách

- zmeny v datových hodnotách – vytvorené plochy zostávajú relatívne homogénne

IZOLÍNIOVÉ MAPY

ŠPECIFICKÉ DRUHY MÁP

GRAFY

NUMERICKÉ VÝSTUPY

Tvorba máp a iných výstupov, chyby údajov a ich odstraňovanie

TÉMATICKÉ MAPY

zameranie: na priestorové zmeny jedného fenoménu alebo jednotlivého vzťahu fenoménov

Choropletové mapy – vyjadrenie fenoménu na vopred definovaných plošných jednotkách – rôzne odtiene, šrafovanie –napr. hustota populácie, ročný úhrn zrážok v oblastiach

V GIS často používané – možnosť pripojenie k raz definovaným polygónom, líniám, množstvo atribútov.

Z hľadiska grafických premenných sú veľmi jednoduché, kľúčovú úlohu hrá vyplnenie farbou alebo textúrou.

Proximálne (dasymetrické)mapy – sústreďujú sa na polohu a hodnotu mapovaného atribútu na relatívne homogénnych plochách

zmeny v dátových hodnotách – vytvorené plochy zostávajú relatívne homogénne

nazývané aj izogradačné mapy  

VRSTEVNICOVÉ (izolíniové) MAPY

vyjadrenie kvantity, informácia je rovnomerne rozložená v priestore

mapa zobrazuje miesta (spojnice) s rovnakou hodnotou atribútu a zvýrazňuje gradienty medzi hodnotami  

typické mapy povrchov – terénu, tlakových a teplotných pomerov

ŠPECIFICKÉ DRUHY MÁP

Symbolické mapy – využívajú symboly rozličnej veľkosti na reprezentáciu daného javu

Kartodiagramy – vytvoria sa umiestnením rôznych typov grafov – stĺpcové, obrázkové, kruhové (koláčové)...

umiestnenie spravidla v príslušnej lokalite výskytu javu

na ich tvorbu sa využívajú sa údaje databázy, al. výsledky rozličných analýz

Líniové mapy – znázornenie orientácie a intenzity potenciálneho, alebo skutočného prúdenia v sústave spojení

využívajú sa čiary rozličnej hrúbky, farby

Animácia ako zobrazovací prostriedok – využitie sekvencií obrazov na znázornenie priestorových a časových zmien

Multimediálne výstupy

- nemapové výstupy vyjadrujú širší informačný obsah dát v GIS (dynamiku, rozšíriteľnosť, ...)

GRAFY

GIS ich pôvodne nepodporovali – bodové pole, frekvenčné histogramy, frekvenčná krivka (krivka rozdelenia početností)

kruhové alebo výsečné grafy, piktogramy (využívajúce veľkosť symbolov na znázornenie javov)

Účel grafu: podať informáciu ľahko zrozumiteľným spôsobom

NUMERICKÉ VÝSTUPY

spravidla pre potreby štatistických analýz a na extrakciu číselných údajov

forma rozličných tabuliek

textové súbory – ich následný import do iných prostredí, napr. DBMS, štatistických balíkov, spracovanie, resp. kombinácia s inými údajmi v tomto prostredí

Tvorba výstupov v GIS

Dôležité je zobrazovanie na monitore počítača – rýchly a pohodlný spôsob

možnosť meniť mierku, rôzne typy čiar či vybrať si len želanú časť územia

rozličné moduly - dajú sa zadefinovať rámy mapy, typy

a farby čiar a umiestnenie popisov, legendy, vybrať typ písma, atď.

Vytvorená mapová kompozícia sa potom dáva do formátov pre príslušné zariadenia, najčastejšie do plotra alebo tlačiarne.

Postup tvorby analógových mapových výstupov

- moduly na vytváranie, zobrazovanie a úpravu mapových výstupov  

tlač výstupov na klasické médiá – papier, fólie

moduly umožňujúce spracovať vopred koncept mapového výstupu

dôležité je presne definovať zobrazenú vrstvu, alebo vrstvy

následne definovať LEGENDU

moduly umožňujúce vytvárať legendy na podklade relačného databázového prostredia

Vizualizácia v MapInfo:

tri interaktívne zobrazenia dát

3D zobrazenie mapovanie

Priehľadný raster

Tematické formy

Tematické mapy: súvislé 3D, tieňovanie plochy, stĺpcové a koláčové grafy, grid, tieňovanie reliéfu, stupňované symboly, hustota bodov

Diagramy a grafy: koláčové, stĺpcové, bublinové, 3D, čiarové, histogramy, bodové

Automatické tematické a kartografické legendy

Registrácia a zobrazenie formátu bitmap a iných rastrových formátov

Rozsiahla knižnica symbolov a fontov

30 projekcií

14.   Kvalita údajov – mikrokomponenty, makrokomponenty a užívateľské komponenty kvality.

CHYBY ÚDAJOV A ICH ODSTRAŇOVANIE

        Kvalita je neutrálny pojem

Kvalita vychádza z vhodnosti produktu na použitie.

obsah pojmu kvalita lepšie evokuje pojem CHYBA – môže byť vyjadrená ako odchýlka medzi nameranou a skutočnou hodnotou

VERNOSŤ – hovorí o tesnosti, zhode medzi pozorovaním a skutočnou, správnou hodnotou  

Zložky – komponenty kvality údajov

- mikrokomponenty, makrokomponenty a užívateľské komponenty

Mikrokomponenty kvality

faktory, kt. sa týkajú individuálnych dátových elementov

hodnotia sa na základe štatistického testovania – porovnávania datového produktu s nezávislým zdrojom vyššej kvality

Polohová vernosť – je odchýlka v zázname geografickej polohy objektu v súbore údajov od skutočnej (správnej) polohy

- dve zložky: odchýlku (ideálny by mala byť 0, vyjadruje sa ako priemerná chyba polohy výberových bodov) a presnosť (hovorí o rozptyle polohových chýb dátových elementov- výpočet pomocou smerodajnej odchýlky) RMS chyba

Atribútová vernosť

- v prípade spojitých premenných – podobne ako v prípade polohovej vernosti – smerodajná odchýlka sa dá merať

napr. výška terénu

kvalitu povrchu testujeme meraním veľkosti odchýlky medzi správnou a nameranou hodnotou s využitím nástrojov ako u odchýlok polohy

v prípade nespojitých hodnôt – kategórie hodnôt ako nominálne triedy

nemeria sa odchýlka, trieda je definovaná buď správne alebo nesprávne

skúmanie kvality: porovnanie klasifikácie z dvoch zdrojov (jedna z nich musí mať vyššiu vernosť)

následne štvorcová matica nesprávnosti (misclasiffication matrix) - krížovo porovnáva kategórie so „správnymi“ hodnotami  

riadky: výskyty, kt. sa mali vyklasifikovať

stĺpce: skutočný stav

chyby riadkov sú chyby z vynechania, chyby stĺpcov sú chyby z vykonania

sumarizácia matice: zvyčajne pomocou percenta správnosti klasifikácie – počet správne zaklasifikovaných voči všetkým kontrolovaným

typicky sa matica nesprávnosti klasifikácie definuje pre určitý počet výberových bodov, alebo polôh

Logický obsah, skladba

- nakoľko sú definované a udržiavané logické vzťahy medzi údajovými elementmi

identifikácia prerušenia čiar, ich presahy a podobne

V GIS sa využívajú topologické modely, kde sa dajú tiež podrobne zadefinovať postupy na kontrolu logických vzťahov

Rozlišovacia schopnosť

je to najmenšia rozoznateľná alebo reprezentovaná jednotka v údajoch

pri rastrových reprezentáciách – môže byť veľkosť rastra (obrazového) elementu

pri vektorových – najmenšia veľkosť objektu, kt. sa ešte zobrazuje

Makrokomponenty kvality

týkajú sa súborov údajov ako celku

nedajú sa priamo merať, skôr a POSUDZUJÚ

ÚPLNOSŤ ÚDAJOV

3 SKUPINY: úplnosť informačnej vrstvy (existencia údajov použiteľných pre celú vrstvu), úplnosť klasifikácie (ohodnotenie nakoľko vybraná klasifikácia je schopná reprezentovať skutočnosť) a verifikácia úplnosti (hovorí o rozsahu a rozmiestnení terénnych pozorovaní, resp. overovaní z kvalitnejších zdrojov)

ČASOVÉ HĽADISKO

dôležité v prípade údajov, kde dochádza k rýchlym časovým zmenám

zaznamenáva sa údaj o termíne získania zdrojových informácií (vytvorenie mapy, dátum merania, pozorovania, snímania, atď.)

Pôvod údajov  

zachytáva sa zdroj, pôvod údajov a postupnosť krokov použitých pri spracovávaní údajov

Užívateľské komponenty kvality

- sú špecifické pre jednotlivých užívateľov údajov

- patrí sem prístupnosť údajov pre užívateľov a veľkosť nákladov na ich získanie (priame, nepriame)

15.   Chyby údajov a ich odstraňovanie. Lídri na svetových trhoch so softvérovými GIS produktmi a ich známe GIS produkty.

CHYBY ÚDAJOV V GIS A  ICH ODSTRAŇOVANIE, ŠPECIÁLNE MODULY VYBRANÝCH GIS PRODUKTOV

ÚLOHA: kontrola procesu vytvárania produktu

vznikajú na všetkých stupňoch práce s GIS – od získavania údajov až po vytváranie výstupov

ČLENENIE CHÝB:

Chyby v zdrojoch údajov

Geometrické (polohové) a tématické (klasifikačné) chyby v kompilácií zdrojových máp

Geometrické a klasifikačné chyby v údajoch z DPZ

Chyby v iných zdrojových údajoch zistených napr. terénnym pozorovaním

Nepresnosti spôsobené nejasným charakterom niektorých prirodzených hraníc (napr. vegetácie, alebo pôdnych typov...)

3. Chyby spôsobené pri ukladaní dát

chyby spôsobené nepresnosťou (nedostatočnou presnosťou) uloženia hodnôt súradníc a iných numerických údajov (použitý typ premennej)

chyby spôsobené konverziou reprezentácií údajov

4. Chyby vznikajúce v procese reštrukturalizácie (manipulácie) a analýzach údajov

šírenie chýb pri topologickom prekrývaní informačných vrstiev

chyby spôsobené nesprávnym použitím údajov (nevhodné, nelogické, nesprávne postupy a výhody)

Chyby spôsobené časovou neaktuálnosťou údajov

2. Chyby vzniknuté v priebehu vstupu (získavania) údajov

chyby digitalizácie spôsobené operátorom, alebo ohraničenou presnosťou digitizéra (snímacieho zariadenia)

chyby atribútové, z nesprávneho definovania vlastností objektov

Chyby vznikajúce vplyvom ľudského faktora – človek môže množstvo chýb v procese digitalizácie ovplyvňovať a eliminovať – opravy vybočení, slučiek, spojení, prekryvov a pod., ovplyvňuje i množstvo digitalizovaných bodov

Niekedy označované aj ako UŽÍVATEĽSKÉ CHYBY – napr. nevhodný spôsob prekrytia informačných vrstiev, vymazaní čiary a pod.

vznikajú aj pri prezentácii výsledkov – napr. použitie proporcionálnych kružníc ako symbolov v kartodiagramoch

chyby z interpolácie

5. Chyby v procese vytvárania výstupov

nepresnosti analógových výstupov spôsobené obmedzeniami výstupných zariadení

nesprávna alebo nevhodná aplikácia GIS produktov

OPRAVOVANIE CHÝB

po identifikácii chýb nasleduje ich oprava

jednoduché chyby je možné opravovať OKAMŽITE- napr. nesprávna klasifikácia atribútov, zadanie správnych hodnôt a pod. –

priestorové údaje na opravu vyžadujú špeciálne editovacie nástroje (moduly)

Vektorové objekty – identifikátory – selekcia celých objektov, následné zmeny, príp. automatizované postupy zmien

Rastrové údaje – opravy po jednotlivých pixloch

Typické chyby na vektorových reprezentáciách sú:

chyba z nepripojenia

chyba z presahu

chyba z neuzavretia polygónu

chyba z nesprávne umiestnených bodov

Chyby na vektorových reprezentáciách – najmä z použitia tolerancií vzdialeností okolo objektov.

Editovanie rastrov – napr. redukcia počtu pixlov reprezentujúcich čiaru, vyplnenie „dier“ v čiarach, odstránenie rozsypaných, voľne roztrúsených pixlov  

Kvalitu geografických údajov v prostredí GIS je nevyhnutné štandardizovať.

Štandardizácia digitálnych geografických informácií vo forme noriem umožňuje ich zdieľanie a využívanie v celospoločenskom a najmä medzinárodnom rozsahu.

Zahŕňa v sebe štandardy pre uchovanie, analýzu a reprezentáciu geografických údajov.

Zameriava sa hlavne na kontrolu kvality aplikujúc sériu noriem ISO 9000 za účelom DEFINÍCIE POŽIADAVIEK NA PROCES SPRACOVANIA ÚDAJOV SO ZÁMEROM CERTIFIKÁCIE KVALITY KONCOVÉHO PRODUKTU.  

Hlavné ciele štandardizácie (Mičietová, 2001):

zlepšenie kvality geografických informácií

zvýšenie pôsobnosti geografických informácií – zlepšenie prenosu, eliminácia duplicity uchovania a spracovania údajov, využiteľnosť geografických informácií v celospoločenskom rozsahu

vylúčenie úbytku informácie – štandardy odstránia stratu informácie spôsobenú transformáciou údajov z jedného prostredia do druhého

prenos – šírenie poznatkov – štandardy podmieňujú ujasnenie rôznych foriem analýz, typy aplikačných systémov

International Standard Organisation (ISO) – zabezpečuje koordináciu tvorby štandardov na celosvetovej úrovni.

Medzinárodná pracovná skupina pre digitálne geografické údaje (DGIWG) – vyváranie štandardu pre výmenu digitálnych geografických informácií – DIGEST(Digital Geographic Exchange Standard).

DIGEST poskytuje štandardnú schému kódovania objektov a atribútov v GIS - spôsob kódovania objektov a atribútovej špecifikácie  

- vlastný kódovací katalóg FACC – každý objekt je identifikovaný jedinečným 5-znakovým kódom (napr. DB110 = tektonický zlom, AQ130 = tunel)

Atribúty – buď skutočné hodnoty (napr. dĺžka toku) alebo kódované (napr. 55 rieka, 300 potok a pod.)

Buď vo forme textu (napr. atribút vodného toku - NAM) alebo atribút popisných informácií (TXT).

FACC nešpecifikuje štandard pre implementáciu jedinečných identifikátorov.

Špeciálne nástroje vybraných softvérových GIS produktov

Najznámejšie GIS produkty:

ArcInfo (platformy ArcView, Arc Editor, ArcGis) – f. ESRI

GeoMedia – (Geo Media Professional, GeoMedia Grid, GeoMedia Terrain, GeoMedia Web Map) - f. InterGraph

Idrisi (Clark UNIVERSITY)

MapInfo – f. Mapinfo Corporation, demografické analýzy, obchodné analýzy

Grass - vyvinutý pod správou armády USA, výborná podpora rastra

MicroStation – f. Bentley

Topol

MGE, FRAMME – f. InterGraph

MapObjects – zobrazovacie moduly, práca v sieti Internet

Kokeš – , spracovanie geodetických informácií, správa pozemkov

GENASYS a iné

AutoCad Map – tvorí rozhranie medzi AutoCad a GIS

AutoCad Map – free verzia, možnosť stiahnutia a používania aj pre študentov po dobu 1 roku, potreba zaregistrovania

http://www.autodesk.cz

http://students8.autodesk.com/

http://www.cdesign.cz/h/Clanky/AR.asp?ARI=101427

http://www.esri.com/software/arcgis/arcreader/about/features.html

http://www.cdesign.cz/h/Clanky/default.asp?CAI=2113

ArcInfo

Modul Grid – má rastrovú štruktúru, kt. delí priestor na bunky, rozličné analýzy, modelovanie

Modul TIN – komplexný systém na zobrazenie a analýzu, a to reálneho povrchu reliéfu, ale aj rozličných typov modelových povrchov

- analýzy profilov, viditeľnosti

Modul COGO – geodeticko-kartografický nástroj – tvorba a údržba katastrálnych a inžinierskych máp

Modul ArcScan – možno ním vystrihnúť, skopírovať, prefarbiť natočiť alebo doplniť údaje rastra

štandardná vektorizácia + TRASOVANIE – selektívna digitalizácia rastra

Modul ArcStorm – na princípe klient-server zabezpečí prístup mnohých užívateľov k databázam

koordinuje zmeny priestorových údajov so zmenami nepriestorových údajov

v prípade poruchy je systém schopný obnoviť databázu

archivuje zmeny údajov – systém je schopný obnoviť databázu v určitom stave jej vývinu

Arctools – užívateľské rozhranie na princípe ukáž a klikni

– objektovo-orientovaná metodológia – údaje sa ukladajú spolu s metódami ich zobrazenia – všestranné a rýchle ich využitie aj v iných aplikáciách

GeoMedia -nástroj pre zobrazovanie a analýzu dát umožňujúci spájať geografické údaje z rôznych zdrojov, rôznych formátov a v rôznych kartografických zobrazeniach do jednotného prostredia.

pracuje na báze priameho napojenia (connection) na údajové sklady (warehouses) rôznych technologických prostredí a formátov (ArcView, ArcInfo, MapInfo, MGE, FRAMME, CAD, MicroStation®,..) bez nutnosti konverzie

podporuje integráciu rôznych rastrových formátov (jpg, tiff, bmp, gif, cot, cit, bip, GeoTIFF,..), ako aj nepriestorových dát (Word, Excell, multimediálne, zvukové, video formáty, internetové odkazy,..)

ponúka širokú paletu algoritmov kartografických zobrazení, rôznych súradnicových a referenčných systémov

Obsahuje kompletnú sadu analytických nástrojov pre tvorbu komplexných priestorových a atribútových dopytov (query/filter).

Tvoria ju moduly:

Spatial Query (výber), Spatial Intersection (prienik), Spatial Difference (rozdiel), ktoré dopytujú databázu prostredníctvom priestorových operátorov:

touch- objekty sa dotýkajú

contain- objekty obsahujú

are contained by- objekty sú obsiahnuté, resp. ležia

ventirely contain- objekty úplne obsahujú

are entirely contained- objekty sú úplne obsiahnuté

overlap- objekty presahujú

meet- objekty hraničia

are spatialy equal- objekty sú priestorovo zhodné

are within distance of- objekty sú vo vzdialenosti        

Buffer Zone – tvorba zón okolo prvkov

·         Analytical Merge – analytické spájanie prvkov na základe spoločného atribútu, alebo dotyku

·         Aggregation – kopírovanie atribútov medzi objektmi na základe priestorového, alebo atribútového vzťahu

·         Functional Attributes – tvorba dopytov prostredníctvom matematických vzťahov

·         Geocode Coordinates – tvorba dopytov, alebo bodových grafických prvkov na základe definovania súradníc

·         Geocode Addresses – základné funkcie pre geokódovanie adries

·         Analyze Geometry – analýza geometrie grafických prvkov (výpočet obvodu, dĺžky, plochy,..)

·         Native Query – dopytovanie cez server na databázu Oracle

·         Select Set to Query – interaktívny výber

nové MapInfo 9.0 obsahuje výborný priamy prístup k viac ako 150 typom súborov (aj CAD súborom),

nástroje na vývoj dát v závislosti od času - nové schopnosti programu umožňujú riešenie vzájomnej závislosti medzi priestorovými dátami a ich vývojom v čase

možnosť tichej inštalácie (silent installs) pre definované počítačové skupiny užívateľov

podpora rôznych typov databáz ale hlavne podpora Microsoft Windows Vista.

- vylepšené grafické prostredie  pre analýzu dát, vytváranie máp a popisovanie umožňuje zrýchlenie celkového procesu práce

16.   Využitie GIS so zreteľom na využitie pre potreby verejnej správy. Súčasný stav využitia priestorových informačných technológií na Slovensku.

Využitie GIS so zreteľom na využitie pre potreby verejnej správy, súčasný stav budovania GIS v SR

Kvalitu geografických údajov v prostredí GIS je nevyhnutné štandardizovať – ISO normy

Štandardizácia digitálnych geografických informácií vo forme noriem umožňuje ich zdieľanie a využívanie v celospoločenskom a najmä medzinárodnom rozsahu.

Medzinárodná pracovná skupina pre digitálne geografické údaje (DGIWG) –tvorba štandardu pre výmenu digitálnych geografických informácií – DIGEST(Digital Geographic Exchange Standard).

- kódovanie objektov a atribútov

Úrad geodézie, kartografie a katastra Slovenskej republiky ( “ÚGKK SR”) je v zmysle zákona NR SR č. 215/1995 Z. z. o geodézii a kartografii zodpovedný za vydávanie štátnych mapových diel a zabezpečovanie a prevádzkovanie Automatizovaného informačného systému geodézie, kartografie a katastra.

Základná báza geografického informačného systému ( “ZB GIS”) ako súčasť Automatizovaného informačného systému geodézie, kartografie a katastra a súčasť Štátneho informačného systému („ŠIS”)  - základná báza na tvorbu tematických nadstavbových informačných systémov budovaných na princípoch GIS.

BUDOVANIE GIS AKO SÚČASTI ŠIS

V zmysle vyššie uvedeného zákona ÚGKK SR buduje Automatizovaný informačný systém geodézie, kartografie a katastra (AIS GKK), ktorý je súčasťou ŠIS, a ktorý obsahuje:

a) informačný systém geodetických bodových polí (IS GBP),

b) informačný systém katastra nehnuteľností (ISKN),

c) ZB GIS (vytváranie katalóg objektov, metódy a postupy zberu  a sprac. dát)

ŠIS by mal byť otvoreným distribuovaným informačným systémom

ŠIS je systémom na najvyššej možnej úrovni, jeho existencia a kvalita značne ovplyvňuje efektívnosť strategických rozhodnutí orgánov štátnej správy  

Kompetencie v oblasti tvorby tematických štátnych mapových diel majú:

Ministerstvo pôdohospodárstva Slovenskej republiky (MP SR)

Ministerstvo životného prostredia Slovenskej republiky (MŽP SR)

Ministerstvo dopravy pôšt a telekomunikácií Slovenskej republiky (MDPT SR)

Ministerstvo obrany Slovenskej republiky (MO SR)

Ministerstvo vnútra Slovenskej republiky (MV SR)

Okrem nich budujú informačné systémy v GIS prostredí mestá a obce, ktoré zastrešuje Združenie miest a obci Slovenska.

MP SR v oblasti GIS buduje najmä:

GIS o pôde,

ktorého základ tvoria digitalizované údaje Štátnej mapy 1:5000 - odvodenej a banka dát bonitovaných pôdno-ekologické jednotiek.

GIS lesného hospodárstva,

ktorého základom sú digitálne základné lesnícke mapy v mierke 1: 5000, lesnícke tematické mapy v mierkach 1: 5000, 1: 10 000 a 1: 15 000. Pre projekt grafického vyhodnotenia monitorovania zdravotného stavu lesov slúžia digitálne mapy malých mierok 1: 100 000, 1: 500 000 a 1: 1 000 000.

GIS vodného hospodárstva,

ktorého základ tvoria digitalizované údaje vodohospodárskej mapy

1: 50 000.

buduje sa na úrovni podnikov povodí a obsahuje informácie o nimi spravovaných objektoch (plošné zdroje vody, spotreba vody, územia ohrozené povodňami, lokality vhodné na výstavbu vodohospodárskeho diela)

MŽP SR v oblasti GIS buduje najmä:

Informačný systém životného prostredia,

ktorý je postavený na báze ucelených geografických podkladov.

cieľom systému je zabezpečovať zber, spracovanie, uchovávanie a poskytovanie informácií o životnom prostredí

využívané sú základné mapy SR v mierkach 1: 50 000, 1: 10 000 a

1: 5 000.

Informačný systém o území,

- jeho podmienkou je existencia digitálnych máp v príslušných mierkach, či ide o rozhodovanie nad celým územím Slovenska, nad jednotlivými regiónmi, alebo zónami.

Základná časť má nasledujúce vrstvy: základné mapové dielo, kataster (územno-technické jednotky), diaľkový prieskum Zeme, geológia, klimatológia, pôda, lesy, vinice, chmeľnice, voda (rieky, jazerá, nádrže).

Druhá časť obsahuje tieto vrstvy: doprava a technická infraštruktúra, územné plány veľkých územných celkov, osídlenie a využitie územia. Mapa priestorových jednotiek je aktualizovaná na Základnej mape SR 1: 50 000.

Informačný systém monitoringu,

má charakter uceleného monitorovacieho systému založeného na systematickom stálom a pravidelnom sledovaní rozhodujúcich charakteristík životného prostredia v prostredí GIS

MDPT SR v oblasti GIS buduje najmä:

Informačný systém infraštruktúry,

ktorý obsahuje pasportizáciu technických zariadení a objektov dopravných ciest s popisom ich technických a ekonomických parametrov.

GIS železníc SR,

ktorého obsahom sú dopravné cesty a ich objekty a zariadenia, správa a hodnotenie nákladov na zariadenia dopravných ciest. Základ tvorí Jednotná železničná mapa v digitálnom tvare v mierke 1: 1 000

Informačný systém Slovenskej správy ciest,

obsahuje identifikáciu objektov cestnej a diaľničnej siete a technickú evidenciu cestných objektov.

GIS obsahuje podsystém cestných komunikácií, geodetický podsystém, majetkovoprávny podsystém, podsystém riadiaceho dispečingu, systém pre stanovenie prepravných trás a dopravno-inžinierske podsystémy.

Pre jednotlivé podsystémy GIS bola zvolená mapa ciest SR v mierke

1: 200 000, cestná mapa v mierke 1: 50 000 a základná mapa cestných komunikácií v mierke 1: 1000.

MO SR v oblasti GIS buduje najmä:

Vojenský informačný systém o území

MO SR je producentom širokej škály vojenských topografických máp slúžiacich pre obranu štátu.

- informačné minimum VISÚ je dané objektmi zobrazenými na topografickej mape 1: 25 000.

Využívaný bude najmä pre armádu (zabezpečenie pozemných vojsk a letectva aktuálnymi priestorovými informáciami o teréne, objektoch a javoch na ňom).

- možnosť spolupráce so štátmi NATO

MV SR v oblasti GIS zabezpečuje:

tvorbu hraničného dokumentárneho diela, ktoré je vytvárané v digitálnom tvare na základe medzinárodných zmlúv na úrovni máp veľkých mierok.

Súčasný stav tvorby GIS

prebieha nekoordinovane, dochádza k viacnásobnému zberu údajov pre jednotlivé časti GIS a tým aj k neefektívnemu vynakladaniu prostriedkov zo štátneho rozpočtu

v októbri 2000 bola vytvorená pri Rade vlády Slovenskej republiky pre informatiku Pracovná skupina pre GIS v štátnej správe

- vytváranie objektovej ZB GIS s úrovňou podrobnosti zodpovedajúcej obsahu základnej mapy SR 1:10 000 zberom lokalizačných údajov z leteckých meračských snímok technológiou digitálnej fotogrametrie v trojrozmernom prostredí s polohovou presnosťou do 0,50 m.

- účelom bázy údajov je vytvorenie základu relevantných informácií o území Slovenskej republiky v systéme na ich uchovávanie, aktualizáciu, manipuláciu, analýzy a zobrazovanie

Geografickú informačnú infraštruktúru (GII) tvorí súhrn politických, legislatívnych, informačno-technologických a organizačných nástrojov na tvorbu, správu, výmenu a použitie geografických údajov a informácií.

na úrovni štátu tvoria GII celoštátne informačné systémy s geografickým zameraním, ich tvorbu a prevádzku koordinujú a zabezpečujú štátne alebo štátom poverené súkromné subjekty

na báze prvých geoinformačných technológií - už v 80. rokoch integrovaný ISÚ = za počiatok tvorby NGII v Slovenskej a Českej republike

Cieľ: vytvoriť pravidelne aktualizovanú jednotnú nadrezortnú bázu demografických, sociálno-ekonomických a ďalších údajov vztiahnutých k územiu pre potreby verejnej správy a územnoplánovaciu prax.

obdobie po r. 1989 - vládna politika podporovala NGII

prvé rezortné GIS však boli bez výraznej vzájomnej koordinácie, spoločného organizačného a legislatívneho rámca

- od r. 1995 sa začína budovať moderná NGII SR v súlade so súčasnými celosvetovými a európskymi riešeniami v rámci zákona NR SR č. 261/1995 Z. z. o štátnom informačnom systéme (ŠIS) a zákona NR SR č. 215/1995 Z. z. o geodézii a kartografii.

Geoinformačná politika rezortov štátnej správy sa realizuje na dvoch úrovniach.

Vyššiu má v rezortoch, ktoré majú dlhoročnú skúsenosť s tvorbou a prevádzkou svojich GIS, resp. podieľajú sa na vývoji a prevádzke lokalizačného základu NGII - najmä GKK, a rezorty obrany, životného prostredia a pôdohospodárstva.

Nižšia úroveň je v rezortoch s krátkodobou alebo slabšou skúsenosťou s tvorbou účelových GIS - rezorty školstva, zdravotníctva, kultúry, sociálnych vecí a rodiny, vnútra, dopravy, spojov, telekomunikácií, výstavby, regionálneho rozvoja, hospodárstva a ďalšie.

Problémy tvorby a prevádzky rezortných GIS, ako súčastí NGII SR, sa dajú zhrnúť do nasledujúcich bodov:

nedostatočná koordinácia postupov a aktivít pri tvorbe, harmonizácii a integrácii GIS s celoštátnou pôsobnosťou,

pomalé tempo tvorby a aktualizácie geografických dát, ich nedostatočná kvalita a nepostačujúce formy distribúcie v kontexte s rastom dopytu po GI pre potreby operatívneho a strategického rozhodovanie v krajine,

legislatívne prostredie nevyhovujúce aktuálnym (geo)informačným trendom a potrebám poskytovania a použitia GI (internet, e-služby ap.),

slabé prepojenie vedeckovýskumnej, edukačnej a aplikačnej bázy,

nedostatok finančných prostriedkov a z toho plynúce dôsledky (nedostatok kvalifikovaných síl, nevybudované informačno-komunikačné infraštruktúry, atď)

Iniciatíva INSIPRE

Infrastructure for Spatial Information in Europe)

iniciovaná v roku 2001  Európskou komisiou (EK)

hlavným cieľom iniciatívy je urýchliť vytvorenie harmonizovanej Európskej infraštruktúry priestorových informácií (SDI), ktorá by mala zabezpečiť dostupnosť integrovaných služieb s priestorovými informáciami pre širokú škálu užívateľov (napr. sektor životného prostredia, pôdohospodárstva, dopravy a ďalších, ktoré sú predmetom záujmu EK)

- prioritným zámerom INSPIRE je urýchliť tvorbu infraštruktúry priestorových informácií, ktorá bude schopná poskytovať používateľom služby