Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

1 Podstawy metodyczne i technologiczne infrastruktur geoinformacyjnych Cz. 1.b: Główne problemy technologiczne infrastruktury Janusz Michalak Uniwersytet.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "1 Podstawy metodyczne i technologiczne infrastruktur geoinformacyjnych Cz. 1.b: Główne problemy technologiczne infrastruktury Janusz Michalak Uniwersytet."— Zapis prezentacji:

1 1 Podstawy metodyczne i technologiczne infrastruktur geoinformacyjnych Cz. 1.b: Główne problemy technologiczne infrastruktury Janusz Michalak Uniwersytet Warszawski Warsztaty naukowe w ramach XIII Konferencji PTIP Systemy informacji przestrzennej Warszawa,

2 2 Wstęp: przejście z zapisu na papierze na zapis elektroniczny – w systemach komputerowych Koniec okresu dominacji papieru (początek: około roku 105 – Chiny) Pierwszy wielki przełom od czasu Gutenberga Forma zapisu informacji zmienia sposób widzenia rzeczywistości Systemy geoinformacyjne (GIS) – ewolucja koncepcji Komputerowa redakcja tradycyjnej mapy papierowej (myślenie mapą papierową ) Wprowadzenie danych dla mapy do komputera Celem jest uzyskanie mapy wiernie odpowiadającej mapie papierowej Pozostałość poprodukcyjna okazała się bardziej cenna niż rezultat Można to aktualizować, poprawiać, transformować i przesyłać Nie jest potrzebny podział na arkusze, skala i odwzorowanie – jedynie układ (system) odniesienia i dokładność (szczegółowość) Wizualizacja (zobrazowanie) geoinformacji to oddzielne zagadnienie

3 Scenariusz 2 Scenariusz 1 Infrastruktura Monolityczny system geoinformacyjny Platforma sprzętowa Platforma sprzętowa i/lub komunikacja sieciowa Prezentacja (UI) Aplikacja Własna (specyficzna) baza danych Aplikacja Udostępnianie danych przestrzennych Uniwersalna baza danych Uniwersalne bazy danych lub uniwersalne składy danych Udostępnianie danych przestrzennych Serwery aplikacyjne Aplikacje Prezentacja (UI) Dane przestrzenne: "obiekty wszędzie" Udostępnianie danych przestrzennych Serwery aplikacyjne Aplikacje (narzędzia i aplety) - specyficzne interfejsy własne (wewnętrzne) - uniwersalne interfejsy zgodne ze standardami (ISO/TC 211 i OpenGIS) DCP Ewolucja systemów w kierunku interoperacyjnego przetwarzania obiektów rozproszonych Rozwój systemów geoinformacyjnych w kierunku interoperacyjności opartej na interfejsach [Źródło: archiwum OGC]

4 4 Zasoby naturalne i rolnictwo [Źródło: archiwum OGC] Interoperacyjność jest niezbędnym elementem infrastruktury geoinformacyjnej

5 5 Interdyscyplinarność i wielopoziomowość zagadnień geomatyki Według raportów INSPIRE informacja geoprzestrzenna jest tworzona w wielu dziedzinach działalności – zarówno w sferze praktycznej jak i badawczej – jest to zagadnienie interdyscyplinarne Problematyka informacji geoprzestrzennej może być rozpatrywana na różnych poziomach – od produkcji standardowych zestawów danych (np. topograficzne mapy cyfrowe) do precyzowania zagadnień ontologicznych, semantycznych i terminologicznych Zawężanie i spłaszczanie prowadzi do ubóstwa dorobku tej dziedziny – staje się tylko rzemiosłem (dotyczy to także zagadnień infrastruktury geoinformacyjnej)

6 6 80 % wszelkiej informacji ma aspekt przestrzenny (nie jest to domena wąskiej grupy specjalistów od geoinformacji) Geomatyka (= aspekt przestrzenny i topologiczny geoinformacji) – wspólny mianownik Czyli bez części specyficznej dla dziedzin zastosowań Część tematyczną każda dziedzina inną (z tego powodu opracowuje ją sama) Geoinformacja tworzona przez różne dyscypliny musi pomiędzy nimi przepływać (z tego wynikają pojęcia: społeczności geoinformacyjne, translatory semantyczne) Interdyscyplinarność geomatyki

7 Ontologia – w rozumieniu teorii informacji Modele pojęciowe w danej dziedzinie Formy zapisu – struktury danych (struktury informacji) klasyfikacja, geometria,topologia Informacja ogólna Geoinformacja Informacja w danej dziedzinie Modele pojęciowe – semantyka, geometria, topologia Inne dziedziny Modele pojęciowe geoinformacji w danej dziedzinie Modele pojęciowe geoinformacji w innych dziedzinach Modele pojęciowe nieprzestrzenne informacji w danej dziedzinie Środki techniczne – platformy i języki implementacyjne i aplikacyjne np.: C, C++, CORBA, Jawa, SQL, OQL, XML, WWW i inne

8 Bez poprawnie określonej ontologii nie można opracować poprawnych modeli pojęciowych Protege - edytor języka OIL (Ontology Interface Layer)

9 ontology-container title "Hydrogeology Foundation" creator "J. Michalak, Uniwesytet Warszawski, Wydz. Geologii" subject "basic hydrogeological classifications" description "An example ontology describing hydrogeological information" description.release "1.01" type "ontology" format "pseudo-xml" identifier "http://www.ontoknowledge.org/oil/xml-schema/OILSchema.xsd" source "Z. Pazdro, Hydrogeologia ogólna, Wyd. Geologiczne, Warszawa." languagepl ontology-definitions slot-defname domain (Zjawisko_hydrogeologiczne Parametr_fizyko-chemiczny ) range STRING slot-defma_przepuszczalność domainwarstwa_wodonośna rangePrzepuszczalność slot-defkategoria_przepuszczalności domainwarstwa_wodonośna rangeSTRING slot-defma_twardość domainwoda_podziemna rangeTwardość Przykład zapisu w języku OIL

10 10 Problemy z podstawowymi pojęciami z zakresu informacji geoprzestrzennej Ogólno-informatyczne: informacja, dane, treść Problemy polskiej terminologii w zakresie geomatyki Definicja geomatyki (geoinformatyki?) Definicja geoinformacji – informacji geograficznej Informatycy nie zajmują się tymi zagadnieniami Podstawowe pojęcia: Feature – abstrakcja zjawiska świata rzeczywistego Problem z odpowiednikiem polskim: cecha, obiekt, wyróżnienie Termin obiekt ma w geomatyce wiele znaczeń Inne terminy: pokrycie, geometria, topologia, semantyka

11 Geomatyka czy geoinformatyka? W krajach anglojęzycznych nie używa się nazwy geoinformatyka, ponieważ nie używa się nazwy informatyka W krajach niemieckojęzycznych geoinformatyka jest bardzo często synonimem geomatyki Na podstawie analizy polskiej literatury z tego zakresu można przyjąć, że znaczenie oby tych nazw jest różne: Geoinformatyka, ujmując to najogólniej, zajmuje się zastosowaniami informatyki w naukach o Ziemi (w naukach z przedrostkiem geo-). Geomatyka to dyscyplina zajmująca się wyłącznie informacją geoprzestrzenną (geograficzną), czyli dyscyplina zawężona tylko do tego rodzaju informacji. Takie rozumienie szczegółowego zakresu problemów jest oparte na pracach ISO/TC211 i OGC. Na tej podstawie można przyjąć, że geomatyka jest częścią geoinformatyki geomatyka jest bardzo uzależniona od informatyki

12 12 Feature – abstrakcja zjawiska świata rzeczywistego Ta bardzo lakoniczna definicja pozwala jedynie domyślać się znaczenia tego terminu: Jakiego typu abstrakcja? (uogólnienie, oderwanie od rzeczywistości czy od środowiska implementacyjnego lub aplikacyjnego) Co to jest zjawisko świata rzeczywistego? (byt w sensie teorii informacji, czy byt w sensie fizyki lub nauk przyrodniczych) Nie można tego utożsamiać z obiektem, bez względu na przyjęty sens terminu obiekt, ponieważ: feature jest podtypem obiektu (specyfikacje OpenGIS – GML3) feature może zawierać w sobie wiele obiektów (specyfikacje OpenGIS – ORM) zdarzenie jest szczególnym podtypem feature (ORM) feature może mieć charakter ciągły (bez ostrych granic) (ORM) Proponowany termin polski: wyróżnienie

13 13 Problemy z podstawowymi pojęciami z zakresu informacji geoprzestrzennej - II Wyróżnienie rzeczywiste lub ustanowione np. budynek i działka geodezyjna lub obszar jednostki administracyjnej (np. gminy) Wyróżnienie o granicach rozmytych lub ostrych np. wyż atmosferyczny i jezioro Gdy granice wyróżnienia są rozmyte najczęściej są zastępowane granicami ustanowionymi np. strefa ochronna lub strefa skażona zanieczyszczeniami Wyróżnienie może mieć różne rodzaje granic, np. zatoka morska: od strony lądu – ostra granica rzeczywista Od strony otwartego morza – rozmyta i w rezultacie ustanowiona

14 14 Modele pojęciowe informacji geoprzestrzennej (geoinformacji) Wykorzystane są koncepcje opracowane przez informatykę: Mentalny model świata rzeczywistego – model ontologiczny Abstrakcyjny model pojęciowy – semantyka, geometria i topologia Modele pojęciowe struktur danych (zorganizowane dane = informacja) Obiektowość w modelowaniu pojęciowym (Subieta, 1998) Środek do walki ze złożonością Dekompozycja – podział złożonego problemu na prostsze fragmenty Abstrakcja – ukrycie mniej istotnych szczegółów (hermetyzacja), wyodrębnienie cech wspólnych (generalizacja) Obiektowość wiąże trzy poziomy modeli pojęciowych: mentalny, abstrakcyjni i struktur danych Ontologia – w rozumieniu teorii informacji Modele pojęciowe w hydrogeologii Formy zapisu – struktury danych (struktury informacji) klasyfikacja, geometria,topologia Informacja ogólna Geoinformacja Informacja hydrogeologiczna Modele pojęciowe – semantyka, geometria, topologia Inne nauki Modele pojęciowe geoinformacji w hydrogeologii Modele pojęciowe geoinformacji w innych dziedzinach Modele pojęciowe nieprzestrzenne informacji w hydrogeologii Środki techniczne – platformy i języki implementacyjne i aplikacyjne np.: C, C++, CORBA, Jawa, SQL, OQL, XML, WWW i inne

15 Zastosowanie metodyki obiektowej – generalizacji (abstrakcji): Generalizację można porównać z wyciąganiem części wspólnej przed nawias: Działka DziałkaBudowlana DziałkaLeśna DziałkaRolna DziałkaRekreacyjna Można to opisać przy pomocy diagramu klas języka UML (Unified Modeling Language) – ujednolicony język modelowania (działka budowlana, działka rolna, działka leśna, działka rekreacyjna) = działka (budowlana, rolna, leśna, rekreacyjna) (może być abstrakcyjna: działka) Objaśnienia notacji UML

16 NazwaKlasy > + nazwaAtrybutu1 : TypAtrybutu = wartośćPoczątkowa > + nazwaAtrybutu2 : TypAtrybutu = wartośćPoczątkowa > + nazwaOperacji1(nazwaArgumentu) : TypZwracany > + nazwaOperacji2(nazwaArgumentu) : TypZwracany > Interfejs_1_Klasy _ A + operacjaInterfejsowa1() + operacjaInterfejsowa2() > Interfejs_2_ Klasy_A interfejs_3_Klasy_A > KlasaAbstrakcyjna InnyPakiet > + Klasa_C_z_InnegoPakietu Klasa_A + atrybutAbstrakcyjny1 + atrybutAbstrakcyjny2 + operacja1() + operacja2() > Klasa_B Klasa_AB_Uogólnienie_Dla_A_i_B Klasa_C_z_InnegoPakietu (from InnyPakiet) Klasa_DKlasa_E 1 NazwaOgólnejAsocjacji +rolaKlasyC +rolaKlasyA NazwaAgregacji +rolaKlasyD +rolaKlasyC licznośćKlasyA licznośćKlasyC licznośćKlasyD NazwaKompozycji +rolaKlasyE+rolaKlasyD licznośćKlasyE Ogólny symbol klsay z podaniem stereotypu, listu atrybutów i listy operacji. Atrybuty mogą mieć stereotypy, widoczność, typ i wartość początkową. Określenie widoczności: + oznacza publiczną, # oznacza chronioną, - oznacza prywatną. {ograniczenie wyrażone w języku OCL - Object Constraint Language} Symbole i ich elementy: Objaśnienia : Ograniczenie dotyczące klasy, ale może dotyczyć także innych elementów. Nazwa klasy abstrakcyjnej jest wyróżniona pismem pochyłym. Dziedziczenie (uogólnienie – specjalizacja) jest oznaczone strzałką z białym grotem. Klasa AB jest uogólnieniem klas A i B. Klasy A i B są specjalizacjami klasy AB. Pomiędzy klasą ze stereotypem > i klasą ze stereotypem > może wystąpić dziedziczenie, zależność lub realizacja. Interfejs 2 jest przedstawiony w formie ikony. Dziedziczenie Zależność Realizacja Powiązanie (ogólna asocjacja) jest oznaczone linią ciągłą i może mieć nazwę, role i liczności. Oznaczenia Liczności: 1dokładnie jeden, 0..* (lub 0..n)zero lub wiele, 1..* (lub 1..n)jeden lub wiele, 0..1zero lub jeden, 3 dokładnie 3. Klasa importowana z innego pakietu ma określenie pochodzenia przy pomocy specyfikacji "from". Agregacja jest oznaczona ciągłą linią z białym rombem. Klasa D należy do klasy C, ale może istnieć bez klasy C. Kompozycja (silna lub całkowita agregacja) jest oznaczona ciągłą linią z ciemnym rombem. Klasa E jest częścią klasy D i nie może istnieć bez niej. Liczność klasy D w tej roli musi być 1.

17

18

19

20 Aspekty geoinformacji w danej dziedzinie Semantyka Geometria Topologia Informacja (ogólna) Może nie występować Może nie występować Dotyczy tego, co jest wspólne dla różnych dziedzin Geo- informacja Geo- informacja danej dziedziny + semantyka geomatyczna (geoprzestrzenna) Geometria ogólna Topologia ogólna + semantyka specyficzna – dziedzinowa (oparta na terminologii tej dziedziny) + geometria specyficzna – dziedzinowa, np. dla opisu zjawisk atmosferycznych + topologia specyficzna – dziedzinowa, np. topologia pokrycia rastrowego (macierzowego)

21 Aspekt geometryczny > Semantyka ogólna semantyka ogólna > 0..1 Aspekt topologiczny > 0..1 Geometria ogólna geometria wspólna > Semantyka dziedzinowa semantyka specyficzna dla danej dziedziny > Geometria dziedzinowa geometria specyficzna dla danej dziedziny > Topologia dziedzinowa topologia specyficzna dla danej dziedziny > Semantyka geomatyczna semantyka czaso- przestrzenna > Topologia ogólna topologia wspólna > Tabela poprzednia zapisana przy pomocy notacji graficznej UML

22 Przykłady zagadnień geoinformacyjnych specyficznych tylko dla jednej dyscypliny: Układ odniesienia czasowego w geologii oparty na tablicy stratygraficznej Topologia czasoprzestrzenna Według standardu ISO jest to układ porządkowy (ordinal ) – nie można przy jego pomocy mierzyć odległości w czasie, lecz jedynie określać następstwa czasowe zdarzeń i zjawisk Układ taki powinien mieć charakter topologiczny i w jego modelu powinny występują elementy topologii czasu Podstawowy model ogólny dla takiego układu zawiera standard ISO – niestety w tym modelu jest prawdopodobnie błąd, ponieważ zastosowana tam klasa interfejsowa pozwala na określanie odległości w czasie Innym specyficznym zagadnieniem jest topologia czasoprzestrzenna niezbędna dla określania relacji topologicznych pomiędzy wyróżnieniami zmieniającymi w czasie swoje położenie przestrzenne

23 TM_TopologicalPrimitive TM_TopologicalComplex 1..n 1 +primitive +complex Complex TM_Primitive TM_Order + relativePosition(other : TM_Primitive) : TM_RelativePosition > TM_Period TM_Edge topology +geometry Realization TM_Node 1 0..n +end +previousEdge Termination 0..n 1 +nextEdge +start Initiation TM_Instant topology +geometry Realization > Elementy topologiczne czasu – diagram UML (opracowano programem Rational Rose na podstawie normy ISO 19108) [Źródło: norma ISO 19108]

24 24 TM_Edge (from Temporal Objects (ISO)) TM_Order + relativePosition(other : TM_Primitive) : TM_RelativePosition (from Temporal Objects (ISO)) > TM_TopologicalPrimitive (from Temporal Objects (ISO)) TM_ReferenceSystem + name : RS_Identifier + domainOfValidity [0..*] : EX_Extent TM_Node (from Temporal Objects (ISO)) TM_Primitive (from Temporal Objects (ISO)) TM_OrdinalBoundary TM_OrdinalEra_Mod + name : CharacterString 1 1..n 1 Terminatio +previous +end Initiation +start +next Geol_StratigraphicChart Geol_Eon 1..n 1 Geol_Era 1..n 1 Geol_Period 1..n 1 Geol_Epoch 1..n 1 Geol_Age 1..n1 Structure_Mod +compoment +system Composition_Eon +member +group Composition_Era +member +group Composition_Period +member +group Composition_Epoch +member +group TM_OrdinalReferenceSystem_Mod > Przykład dziedzinowego układu odniesienia: Diagram klas UML zawierający główne elementy topologicznego modelu porządkowego systemu odniesienia czasowego przeznaczonego dla zastosowań geologicznych. Część klas tego diagramu jest importowana z pakietów modelu ISO

25 – powierzchnia hydrosfery w punkcie (x,y) – topologiczny węzeł na początku i na końcu linii topologicznej L H Objaśnienia: Czasoprzestrzenne linie topologiczne: – topologiczny węzeł w lokalnym ekstremum linii topologicznej – topologiczny węzeł w przecięciu dwóch topologicznych linii (w tym przykladzie jest to brzeg morza w punkcie (x,y)) – segment linii topologicznej dla warunków sedymentacji – segment linii topologicznej dla warunków erozji a z t a b c d e f a b c d e f H L Schematyczna topologia czasoprzestrzenna powstawania profilu geologicznego. – powierzchnia litosfery w punkcie (x,y)

26 STM_DirectedObject > STM_TopologicalDirectedPrimitive STM_DirectedComplex 1..n +element +complex Complex 1..n Contains +subComplex +superComplex STM_DirectedFace STM_DirectedEdge 1..n Boundary_ STM_DirectedSegment 1..n1 STM_DirectedNode 2 1..n Contains_ +element +contains Boundary +initiationOrTermination +bounded +bounding +bounded {Direction in time > 0} Uproszczony model topologii czasoprzestrzennej.


Pobierz ppt "1 Podstawy metodyczne i technologiczne infrastruktur geoinformacyjnych Cz. 1.b: Główne problemy technologiczne infrastruktury Janusz Michalak Uniwersytet."

Podobne prezentacje


Reklamy Google