GIS – SYSTEMY INFORMACJI GEOGRAFICZNEJ GIS - ZASTOSOWANIA

PLAN PREZENTACJI Zapis danych rastrowych, Format TIFF Wpasowywanie rastra PostGIS - wprowadzenie DANE RASTROWE – ZOBRAZOWANIA SATELITARNE SPATIAL DATA INFRASTURTURE – GSDI, RSDI

ZAPIS DANYCH RASTROWYCH DANE GRAFICZNE • wspólrzedne rogu, rozmiar pixela, liczba kolumn i wierszy • współrzedne dwóch przeciwległych rogów, rozmiar pixela • współrzedne dwóch przeciwległych rogów, liczba kolumn i wierszy plik (ew. jako nagłówek - header), zawierajacy równie3 informacje o typie danych atrybutowych (byte, integer, real) i dowiazaniu WARTOSCI PIKSELI • BSQ – band sequential ka3da warstwa w oddzielnym pliku • BIP - band interleaved by pixel jeden plik, kolejne kanały dla piksela • BIL – band interleaved by line – jeden plik, wierszami kolejne kanały TABLICE ATRYBUTOWE • Relacyjna baza danych – atrybut – pola (kolumny tabeli) – obiekty – rekordy (wiersze tabeli)

FORMATY RASTROWE W GIFORMATY GIS IMAGINE Image (IMG) •jeden z formatów rekomendowanych przez EEA •stosowany w programie ERDAS •kompatybilny z wiekszoscia oprogramowania GIS •wysoki stopien kompresji bez utraty danych •mo3na zapisywac liczby ró3nych typów oraz szereg kanałów •informacje o poło3eniu rastra w przestrzeni zapisane w nagłówku Geographic Tag Image File Format (GeoTIFF) MrSID (Multiresolution Seamless Image Data) •stosowany do bardzo du3ych zbiorów rastrowych •efektywna kompresja metoda analizy falkowej •technologia opracowana przez Lizard Tech. ESRI GRID (GRID) •wewnetrznym format rastrowy w ArcGIS. •struktura zło3ona z kilku plików i katalogów •nie jest czytany przez inne programy

STRUKTURA WPISÓW W PLIKACH TIFF

STRUKTURA WPISÓW W PLIKACH TIFF

PostGIS • An implementation of the OGC Simple Features for SQL Specification within PostgreSQL for the storage of geospatial data (points, lines, polygons) within an SQLbased relational database management system (RDBMS). • Developed as a set of functions and data types that ‘spatially enable’ the PostgreSQL object-relational database system. • An open source project developed by Refractions Research (Victoria, BC) http://postgis.refractions.net/ • Technology analogous to ArcSDE (vector data component) and Oracle Spatial

Capabilities PostGIS • Geodatabase that supports the storage of vector data in compliance with the OGC simple features specification • Enhanced geometry storage in support of 4D features • Spatial Reference System support and conversion • Spatial query capabilities • Relationship: distance, equivalence, intersection, crossing, within, overlapping, containment • Geometry Processing: area. length, centroid, point-onsurface, boundary, buffer, convex hull, intersection, difference, union, editors, creators • Accessors: text, binary, SRID, dimension, envelope, characteristics

Examples of Client Interfaces Client interfaces to PostgreSQL include: • Programs that support the ODBC and JDBC driver standards (i.e. MS Access, Excel, OpenOffice) • Cross-platform, PostgreSQL-specific client interfaces (i.e. pgAdminIII, EMS PostgreSQL Manager) • Multi-database client applications (i.e. Aqua Data Studio, Navicat) • Web-based clients (i.e. phpPgAdmin, Webmin) • Database drivers implemented in various programming/ scripting languages (i.e. PHP, Perl, Python) This diversity of client interfaces provides great flexibility in how the content of PostgreSQL databases are accessed. For example, data may be entered using MS Access, may be analyzed using R, and mapped using GRASS, with all three applications accessing the same, high-performance database.

NOAA (The National Oceanic and Atmospheric Administration) System zaprojektowano specjalnie dla meteorologii, jednakże ze względu na jakość i przydatność danych gromadzonych przez niego wykorzystuje się je w wielu dziedzinach (od Rolnictwa do Oceanografii) Skaner AVHRR satelity NOAA charakteryzuje się małą skalą zobrazowania i jest w stanie pokryć w jednym zobrazowaniu obszar całego kraju. Kanały skanera AVHRR (Advanced Very High Resolution Radiometer) 1. 0.58 - 0.68 µm (zakres widzialny) 2. 0.70 - 1.10 µm (bliska podczerwień) 3. 3.55 - 3.93 µm (średnia podczerwień) 4. 10.30 - 11.30 µm (podczerwień termalna) 5.11.50 - 12.40 µm (podczerwień termalna) Rozdzielczość: 1100 x 1100 m Rozdzielczość czasowa 1 dzień. Rozdzielczość radiometryczna: 10 bitów (1024 poziomów szarości) Wielkość zobrazowania: 2700 x 2700 km

WPASOWANIE RASTRA Transformacja Helmerta (1) Transformacja przez podobieństwo (Helmerta, liniowa transformacja konforemna) - w literaturze anglojęzycznej „similarity transformation” - realizuje podobnie jak transformacja izometryczna sztywne ruchy płaszczyzny, obrót, przesunięcie i dodatkowo przeskalowuje (homotetia) współrzędne układu pierwotnego. Jest to najbardziej znana i powszechnie używana transformacja w praktyce geodezyjnej. Wynika to z wiernokątności transformacji, co powodowało stosowanie jej w czasach kiedy pomiary kątów i kierunków były najważniejszą z metod wyznaczania pozycji. Zastosowania transformacji wiernokątnej to przeliczanie współrzędnych prostokątnych na niewielkich obszarach i relatywnie niskich wymaganiach dokładnościowych, kalibracja zeskanowanych obrazów map i zdjęć lotniczych, a także badania geometrycznych właściwości obiektów przemysłowych i inżynieryjnych. Ograniczony obszar używalności transformacji Helmerta wynika z tego, że użyty w algorytmie współczynnik skali jest jednolity dla całego rozpatrywanego obszaru. Formuła transformacji przez podobieństwo: gdzie: XW, YW - współrzędne w układzie wtórnym, XP, YP - współrzędne w układzie pierwotnym, X0, Y0 - przesunięcie początku układu pierwotnego, k - współczynnik zmiany skali układu pierwotnego,  - kąt obrotu układu pierwotnego względem wtórnego.

WPASOWANIE RASTRA transformacja Afiniczna (1) Transformacja afiniczna – w literaturze anglojęzycznej „general affine transformation” wywodząca się z odwzorowań rzutowych, najczęściej wykorzystywana przy kalibracji zdjęć lotniczych (orientacja wewnętrzna) i zeskanowanych arkuszy map. Jako transformację współrzędnych geodezyjnych stosuję się metodę afiniczną dla układów o relatywnie dużych zniekształceniach i zmiennych skalach w obu kierunkach osi współrzędnych (taki przypadek możemy zaobserwować w odwzorowaniu Gaussa – Krügera). Przekształcenia afiniczne przekształcają proste i płaszczyzny na proste i płaszczyzny, zachowują równoległość prostych nie zachowują równości kątów i zmieniają skalę każdej z osi współrzędnych. Transformacja afiniczna rozwiązywalna jest poprzez znajomość co najmniej trzech punktów dostosowania w obu układach. By otrzymać parametry transformacji afinicznej należy napisać równania dla każdej z osi współrzędnych Wzory transformacji afinicznej można zapisać także przy pomocy parametrów identyfikowalnych geometrycznie.

WPASOWANIE RASTRA transformacje afiniczne wyższych rzędów Podobnie jak wielomianowe przekształcenia wiernokątne, transformacje afiniczne wyższych rzędów stosowane są jako odwzorowania dużych obszarów o zmiennych zależnościach skalowych. Nadają się one do przeliczania układów współrzędnych, gdzie nie zastosowano reguły wiernokątności np. układy w odwzorowaniu Soldnera lub do lokalnych układów nie matematycznych np. dawne układy katastralne. Transformacje wielomianowe afiniczne (ogólne) dają bardzo dobre wyniki przy kalibracji obrazów rastrowych – mapy, zdjęcia lotnicze, a także przy opracowywaniu osnów fotogrametrycznych – aerotriangulacja. Stosując transformacje afiniczne do przeliczania współrzędnych sieci geodezyjnych należy pamiętać o tym że transformacja afiniczna zmienia całkowicie geometrię sieci, na rzecz małych odchyłek na punktach dostosowania.

Przykładowe zdjęcie wykonane skanerem AVHRR/NOAA Zdjęcia tego typu można przetwarzać do postaci lepiej przyswajanej przez oko ludzkie za pomocą wzmocnienia kontrastu.

LANDSAT LANDSAT wyposażony w skaner TM (thematic mapper) jest również wielospektralnym systemem skanującym o wyższej rozdzielczości przestrzennej i spektralnej niż NOAA. Wcześniejszym skanerem satelity Landsat był skaner MSS (Multispectral Scanner). Posiada on mniejszą rozdzielczość i jest rzadziej używany (dla opracowań geologicznych i badań nad wegetacją) Skaner TM: wielospektralne: 7 kanałów rozdzielczość geometryczna: 28.5 m kanał 6 termalny 120m rozdzielczość czasowa: 16 dni

Przykładowe zdjęcia systemu LANDSAT KANAŁ 3

KANAŁ4 Poszczególne kanały niosą informacje pomocne dla identyfikacji różnych elementów. Na etapie klasycznego przetwarzania zdjęć satelitarnych łączy się różne kanały w przestrzeni barw RGB. Wynikiem tego procesu są kolorowe obrazy o rozdzielczości zdjęć panchromatycznych a uzyskany efekt umożliwia łatwą identyfikację zjawisk (np. choroby lasów, identyfikacja zabudowy). Najczęściej wykorzystywane są kombinacje kanałów skanera TM (3,2,1), (4,3,2),(5,4,2):

Kombinacja kanałów 3,2,1 – obraz w barwach zbliżonych do naturalnych (tzn. w barwach odbieranych przez oko ludzkie)

SPOT Jest to francuski system satelitarny uruchomiony w 1986 r. (pierwszy satelita- kolejne 1990 i 1993r) System jest zdolny rejestrować ten sam obszar co 26 dni. Zdjęcia prócz klasycznych, których płaszczyzna jest prostopadła do lini zenit-nadir ma możliwość wykonywania obrazów pod pewnym niewielkim kontem. Możliwość wykonywania zdjęć nachylonych pozwala tworzyć stereoskopowe obrazy terenu. Wyposażony jest w 2 skanery: XS i PAN Parametry: XS 8 bitów / 256 poziomów szarości KANAŁ ZAKRES 1 0.50 - 0.59 µm (zieleń) 2 0.61 - 0.86 µm (czerwień) 3 0.79 - 0.89 µm (podczerwień) Rozdzielczość terenowa: 20m Wielkość zobrazowania: 60 x 60 km PAN 1 0.51 - 0.73 µm Rozdzielczość terenowa: 10m

IKONOS, QUICK BIRD IKONOS Panchromatyczny 0.45-0.90 – 1mx1m Wielospektralny 4mx4m 1 0.45-0.53 um 2 0.52-0.61 um 3 0.64-0.72 um 4. 0.76-0.90 um Quick Bird: panchromatyczny 60 cm, wielospektralny 3.0 m

Przykładowe zdjęcia satelity IKONOS (wielospektralny)

(panchromatyczny)

SYSTEMY GIS MOŻNA ROZPATRYWAĆ JAKO: produkt rynkowy kompletny system technologię dyscyplinę naukową dziedzinę edukacji dział gospodarki

GEOINFORMACYJNE SYSTEMY I INFRASTRUKTURY INFRASTRUKTURA GEOINFORMACYJNA (SDI) SPOŁECZEŃSTWO TERYTORIUM GRUPA UŻYTKOWNIKÓW TEMATYKA SYSTEM GEOINFORMACYJNY (GIS)

DEFINICJA SDI Infrastruktura geoinformacyjna (SDI): jest zespołem środków technicznych, politycznych i ekonomicznych oraz przedsięwzięć instytucjonalnych, które ułatwiają dostęp do danych przestrzennych oraz korzystanie z nich, służy do wyszukiwania, oceny, transferu i stosowania tych danych przez ich użytkowników i producentów na wszystkich poziomach administracji publicznej, sektora gospodarczego, sektora społecznego (nonprofit) oraz środowiska naukowego, a także przez obywateli w ogólności.

SDI spełnia potrzeby użytkowników Zastosowania wspierające SDI Regional/ Multi-national E-Gov & E-Business Bezpieczeństwo Zarządzanie kryzysowe Służba zdrowia Gospodarka … inne National Globalne Standardy wspierające Infrastrukturę & zastosowania ISO, OGC, Państwowe State, local

Standardy interoperacyjności danych i tehcholoogii STANDARDS GSDI KLUCZOWE SKŁADOWE METADATA - metadane CLEARINGHOUSE Standardy interoperacyjności danych i tehcholoogii STANDARDS Zbiór globalnych spójnych danych podstawowych - CORE data Zapewnienie interoperacyjności technologii TECHNOLOGIES Integracja lokalnie spójnych danych geograficznych GEODATA Współpraca - RELATIONSHIPS

Pozostałe dane tematyczne DOSTĘP, WSPÓŁDZIELENIE, INTEROPERACYJNOŚĆ I WSPÓŁPRACA Elevation Geodetic Control Imagery Government Units Hydrography Transportation Cadastral Dane bazowe - Core Data Pozostałe dane tematyczne Social Economic Biological Landcover Demographic Flood Zones

Portale, Projekty, Programy GSDI - STRUKTURA Oprogramowanie oparte na standardach, modele danych Portale, Projekty, Programy Aplikacje i modele Dostęp & Wydobywanie wiedzy Dane

CHARAKTERYSTYKA ESDI Inicjatywa INSPIRE zmierza do utworzenia Europejskiej Infrastruktury Danych Przestrzennych (ESDI) dostarczającej użytkownikom zintegrowane usługi geoinformacyjne, np. w zakresie wizualizacji i łączenia informacji oraz dokonywania analiz przestrzennych i czasowych. Usługi te powinny umożliwiać użytkownikom wyszukiwanie i uzyskiwanie geoinformacji w sposób interoperacyjny dla różnych celów, korzystając z różnych źródeł na poziomach od lokalnego do globalnego. ESDI obejmie odpowiednią politykę i organizację, dane i technologie, standardowe mechanizmy przekazu oraz finansowe i ludzkie zasoby, które niezbędne są do tego, aby zaspokojone zostały potrzeby wszystkich użytkowników geoinformacji. Zintegrowane usługi geoinformacyjne realizowane będą w sieci baz danych powiązanych wspólnymi standardami i protokółami.

FAZA WDROŻENIOWA 2008-2015 Operacyjne działanie struktur organizacyjno-koordynacyjnych Dalsze działanie specjalistycznych grup roboczych Monitorowanie i ocena wdrażania programu Wprowadzanie niezbędnych korekt i uzupełnień legislacyjnych Aktualizacja i modernizacja warunków technicznych

istnienie i dostępność strategii tworzenia infrastruktury KRYTERIA INICJATYWY SDI istnienie i dostępność strategii tworzenia infrastruktury skuteczna koordynacja szerokie zainteresowanie i uczestnictwo promocja (popularyzacja, dokumentacja, dostęp) finansowanie (realne środki, konkretny plan) partnerstwo (umowy o współpracy)

LITERATURA 1. AKTUALNE PROBLEMY ROZWOJU INFRASTRUKTUR GEOINFORMACYJNYCH, Jerzy Gaździcki Wrocław, 19 listopada 2003 2. Wykład, Digitalizacja i wektoryzacja,J.Bosy 3. www.gsdi.org www.ec-gis.org www.gridw.pl www.ptip.org.pl (www.gridw.pl/ptip) 4. Open Source Geographic Information Technologies - PostgreSQL/PostGIS - Introduction