GEODEZJA WYKŁAD Systemy informacji geograficznej Katedra Geodezji im. K. Weigla ul. Poznańska 2/34.

Prezentacja na temat: "GEODEZJA WYKŁAD Systemy informacji geograficznej Katedra Geodezji im. K. Weigla ul. Poznańska 2/34."— Zapis prezentacji:

1 GEODEZJA WYKŁAD Systemy informacji geograficznej Katedra Geodezji im. K. Weigla ul. Poznańska 2/34

2 Systemy informacji przestrzennej Systemem informacji przestrzennej (Spatial Information System) służy do pozyskiwania, przetwarzania i udostępniania danych, w których zawarte są informacje przestrzenne oraz informacje opisowe o obiektach. Obiekty przestrzenne to naturalne i sztuczne obiekty związane z powierzchnią Ziemi, a także zjawiska (przyrodnicze, społeczne i ekonomiczne), zachodzące na powierzchni Ziemi. 1.Lokalne (SIT- System informacji terenowej), 2.Globalne (GIS - geograficzny system informacji) zasięgu krajowego i regionalnego.

3 System Informacji geograficznej Definicja: (GIS, Geographic Information System) – System służący do wprowadzania, gromadzenia, przetwarzania oraz wizualizacji danych geograficznych. System Informacji Geograficznej gromadzi dane opracowane w formie interaktywnej mapy wielkoskalowej (w skali 1:5000 i większych), może być nazywany systemem informacji o terenie (SIT lub LIS, Land Information System). Struktura danych geograficznych: - dane związane z lokalizacją obiektów geograficznych. - opisy obiektów geograficznych. Składają się z dwóch części, zawierających dwa rodzaje danych: a) dane przestrzenne - zawierają informacje o kształcie, lokalizacji bezwzględnej obiektów w wybranym układzie odniesienia i o ich rozmieszczeniu wzajemnym (topologia),

4 b) dane opisowe (dane nieprzestrzenne czyli atrybuty) – opisują cechy ilościowe lub jakościowe obiektów geograficznych nie związane z ich umiejscowieniem w przestrzeni. Uzupełnieniem informacji o obiektach Ziemi w bazie danych są symbole (graficzny opis postaci, w jakiej obiekty mają być przedstawiane). Składnikiem GIS jest geograficzna, cyfrowa baza danych. Baza zawiera opisy obiektów geograficznych zapisanych w polach rekordów. Baza danych jest ściśle zintegrowana z modułami funkcjonalnymi GIS, tzn. dostęp do niej jest możliwy tylko poprzez GIS. Połączenie pomiędzy poszczególnymi typami danych opisujących obiekt geograficzny zapewnione jest przez unikalny identyfikator obiektu nadawany podczas wprowadzania danych. Na mapie jest nim tzw. centroid czyli pozycja centrum graficznej prezentacji obiektu.

5 Struktura funkcjonalna GIS: Geograficzny system informacyjny zawiera kilka aplikacji (modułów) realizujących różne funkcje: - wprowadzania i weryfikacji danych wejściowych, - zarządzania i przetwarzania w obrębie bazy danych (procedury zarządzania bazą danych), - analizy danych geograficznych, - prezentacji graficznej, kartograficznej i tekstowej danych, - komunikacji z użytkownikiem (drukowania, kopiowania, przesyłania). Źródła danych: Źródłem danych GIS są informacje, zebrane w formie: mapy, zdjęcia lotnicze, obrazy satelitarne, ankiety statystyczne, dokumenty z pomiarów geodezyjnych, zdjęcia z obserwacji terenowych, a także informacje zapisane w postaci cyfrowej.

6 Metody pozyskiwania informacji dla systemów informacji przestrzennej Metody zbierania danych zależą od celu, dla którego budowany jest system. Baza geometryczna systemu może być budowana na podstawie: - wyników pomiarów geodezyjnych; - opracowań fotogrametrycznych (teledetekcyjnych), - przetwarzania obrazów wideo, - pomiarów GPS/GLONASS (globalnego systemu satelitarnego), - Digitalizacji i skanowania istniejących map analogowych.

7 Modele danych przestrzennych Istnieją systemy wektorowe, rastrowe oraz hybrydowe (wektorowo - rastrowe). W systemie wektorowym zapis punktów, linii i figur jest wykonany z pełną dokładnością w określonym układzie współrzędnych. Zapis wektorowy umożliwia dokładne przedstawienia granic jednostek przestrzennych, którym przyporządkowane są atrybuty tematyczne. Jednostkami takimi są: działka, kontur klasyfikacji gruntów, droga budynek, park, jednorodna część lasu, wydzielone drzewostany, sady i inne uprawy itp. Informację o przestrzeni można zapisać na wskazanych warstwach informacyjnych obrazu. Ułatwia to aktualizację informacji i poprawne określanie relacji między obiektami.

8 Wprowadzanie i obrazowanie danych Dane przestrzenne z dokumentów analogowych wprowadza się za pomocą skanerów. Innym rozwiązaniem jest wektoryzacja map analogowych i dokumentów po uprzednim ich zeskanowaniu. Atrybuty nieprzestrzenne w bazie danych, to zbiory nazw i liczb, cech jakościowych lub ilościowych obiektów. Na przykład, droga może być wprowadzona jako ciąg punktów (w przypadku wykorzystywania rastrowego formatu zapisu danych) lub jako macierz (ciąg wektorów). Analizowany obiekt - droga może charakteryzować się ustalonym sposobem prezentacji graficznej w systemie, zróżnicowanym przez takie cechy, jak kolor, grubość i rodzaj linii, opisy tekstowe.

9 Wyprowadzanie i obrazowanie danych Wyprowadzanie danych polega na ich przedstawianiu w formie zrozumiałej dla użytkownika lub w formie umożliwiającej ich transfer do innego systemu. Najczęściej wykorzystywaną formą prezentacji jest wyświetlenie na monitorze w postaci okna. Użytkownik wybiera obiekty do wyświetlenia. Kryterium wyboru obiektów może być wskazanie na mapie. Ponadto dostępne są operacje powiększania i pomniejszania obrazu mapy, zmiana kolorów, zmiana usytuowania napisów opisujących obiekty na mapie. Do technik wizualizacji należy możliwość prezentacji trójwymiarowej. Uzyskanie trwałej kopii danych następuje w postaci druku mapy. W systemie GIS urządzeniami wyjściowymi są ploter i drukarka i pamięć zewnętrzna.

10 Zastosowania GIS Ewidencja obiektów i zjawisk. Np. gruntów,wód, budynków lub wszelkiego rodzaju innych zasobów. Szczegółowe informacje tego typu wykorzystują urbaniści, geodeci, konstruktorzy, administracja. Zastosowanie warstwowej organizacji map umożliwia łatwą prezentację wybranych obiektów, bez konieczności wprowadzania innej mapy. Przetwarzania informacji o lokalizacji różnych zjawisk, zwłaszcza tych cechujących się zmiennością w czasie. GIS może być narzędziem do rejestracji poziomów emisji wszelkiego rodzaju zanieczyszczeń. Dla monitoringu środowiska naturalnego pozyskiwanie danych można prowadzić z wykorzystaniem czujników i teledetekcyjnych urządzeń pomiarowych. GIS jest przydatny do analizy i obrazowania danych o charakterze losowym pochodzących z badań statystycznych, jak zagrożenia powodziowe, występowanie chorób, struktura zanieczyszczenia gruntów, wód, atmosfery itp.

11 GIS może być używany do przetwarzania danych o infrastrukturze technicznej terenu - sieciach wodociągowych, kanalizacyjnych, gazowniczych, energetycznych, liniach komunikacyjnych. Dane takie wymagają częstych modyfikacji i aktualizacji. Rola systemów informacji przestrzennej w miejscowym planowaniu przestrzennym. SIT mogą wpływać na tworzenie miejscowych planów zagospodarowania przestrzennego. W budowanych obecnie SIT dla gmin, i nwentaryzowane są źródła danych, analizowane schematy przepływu informacji i potrzeby w zakresie informacji przestrzennej. Jako przykład może posłużyć system SIT dla potrzeb katastralnych wdrożony w gminie Bemowo (System GEOMEDIA).

12 SYSTEM ZARZĄDZANIA ZASOBAMI INFRASTRUKTURY DLA POTRZEB KATASTRALNYCH

13 System Geomedia Baza ewidencji gruntów znajduje się w Wydziale Geodezji Gminy Warszawa Bemowo. Posiada zestawy narzędzi obsługujące wykazy działek i innych zasobów. Grupy użytkowników z działów urzędu mają określone prawa dostępu do zasobów bazy. Dane wektorowe pozyskane z innych systemów oraz utworzone na drodze skanowania i pomiarów bezpośrednich wraz z danymi rastrowymi stanowią część graficzną systemu. Jest ona połączona z częścią opisową, która powstaje na drodze wprowadzania z dokumentów przechowywanych w Wydziałach w różnorodnych formach.

14 Inwentaryzacja zasobów przyrodniczych gmin dostarcza danych dla potrzeb planowania przestrzennego. Wykorzystuje się wyniki pomiarów terenowych, mapy - topograficzne, glebowe, rolnicze, leśne, hydrologiczne, geomorfologiczne, wyniki monitoringu technicznego i biologicznego środowiska, dane gromadzone przez Państwową Inspekcję Środowiska i Wojewódzkich Inspektorów Ochrony Środowiska do budowy Centralnej Bazy Danych o Środowisku i tworzenia systemu informacyjnego na poziomie Wydziału Ochrony Środowiska urzędów wojewódzkich i ich odpowiedników w gminach. Powstała koncepcja pod nazwą Zintegrowany System Informatyczny ŚRODOWISKO z podsystemem OCHRONA PRZYRODY, który jest podstawą dla aplikacji (GIS) obszarów chronionych. Instytut Ochrony Środowiska w Warszawie wspólnie z Państwowym Instytutem Geologicznym wykonał digitalizację granic obszarów chronionych w Polsce dla mapy sozologicznej.

15 System Informatyczny ŚRODOWISKO Analiza wpływu projektowanych inwestycji na środowisko może być prowadzona na bieżąco wspomagana przez dane z SIT dostarczając dane: - dotychczasowy sposób użytkowania terenu (aktualna mapa zagospodarowania i użytkowania terenu), - degradację środowiska, - zagrożenia (skażenia terenu), - szatę roślinną, - środowisko glebowe.

16 Ogólny schemat Systemu Informacji Przestrzennej

17 Przykład systemu informacji przestrzennej w kształtowaniu i ochronie krajobrazu Przykładem GIS w ochronie środowiska jest opracowany przez SGGW system informacji przestrzennej dla parków zabytkowych. Cechy systemu: - Obiektowy - system tworzony dla parku, elementem systemu jest drzewo, krzew, grupa drzew i krzewów. - Lokalny, system obejmuje dane zgodne z miejscowym planem zagospodarowania przestrzennego, umożliwia prowadzenie analiz mających na celu ochronę otoczenia parku. Park jest obiektem punktowym, do którego przypisana zostaje informacja o jego walorach, stanie, ostatnio wykonanych zabiegach rewaloryzacyjnych i ochronnych.

18 PRZYKŁAD SYSTEMU INFORMACJI PRZESTRZENNEJ Mazowiecki System Informacji Przestrzennej Celem jest zapewnienie powszechnego dostępu do informacji. SYSTEM udostępnia dane i informacje o województwie mazowieckim za pomocą interaktywnej mapy numerycznej. Struktura Systemu 1. Moduł metadanych Zawiera informacje o zasobie geodezyjno–kartograficznym obligatoryjnych i fakultatywnych bazach danych tematycznych wprowadzanych przez jednostki administracji i jednostki organizacyjne. 2. Moduł georeferencyjny Obejmuje trzy poziomy baz danych geodezyjno–kartograficznych: krajowy, wojewódzki i powiatowy.

19 3. Moduł baz danych tematycznych Obejmuje trzy poziomy danych: - wewnętrzny (obligatoryjny i fakultatywny) tworzony przez Departamenty Urzędu Marszałkowskiego oraz wojewódzkie samorządowe jednostki organizacyjne - Zewnętrzny obejmujący tematyczne bazy danych powiatowych i gminnych samorządowych jednostek organizacyjnych, jednostek administracji państwowej. - Otwarty obejmujący bazy prowadzone przez osoby fizyczne, prawne i pozostałe jednostki organizacyjne.

20 Architektura Systemu

21 GIS w INŻYNIERII. Systemy informacji geograficznej (GIS) służą do - pełnego rozpoznania stanu środowiska, bieżącego śledzenia, wykonywania i przewidywania zachodzących w nim zmian oraz optymalizacji podejmowanych decyzji, - kompleksowego badania stanu i zmian środowiska przyrodniczego, jego waloryzacji, ochrony i rekonstrukcji, - zarządzania zasobami środowiskowymi i do przeprowadzania analiz przestrzennych, - zarządzania zasobami przyrodniczymi w parkach narodowych, lasach państwowych i regionalnych zasobami gospodarki wodnej. Informacje przestrzenne służą do kompleksowej analizy stanów przeszłych, aktualnych oraz do prognozowania stanów przyszłych.

22 Przykład analizy zalania powodziowego. Rozwiązanie zadania wymaga przygotowania: - modelu analitycznego zjawiska powodzi, - określenia zasięgu zalania powodziowego, - map zalewowych opartych o analizy średnich wieloletnich stanów wód, -przekrojów podłużnych i poprzecznych dolin rzecznych. Do zbierania danych przyrodniczych z terenu, obecnie wykorzystywane są odbiorniki GPS.

23 System GIS w Tatrzańskim Parku Narodowym GIS-TPN funkcjonuje od 2002 roku. W 2004 roku prace nad udostępnianiem danych przestrzennych przez INTERNET za pomocą ISDP (Internetowego Serwera Danych Przestrzennych). Użytkownicy systemu GIS-TPN posiadają stanowiska pracy wyposażone w program ArcGIS ArcView do tworzenia oraz aktualizacji warstw tematycznych mapy. Stanowiska wyposażone są także w urządzenia do transmisji danych pomiędzy odbiornikiem GPS a komputerem oraz oprogramowanie do obsługi GPS.

24 Architektura systemu GIS-TPN

25 W roku 1993 rozpoczęła się budowa Małopolskiego Systemu Informacji Terenowej. Firma ECOGIS wykorzystuje m.in. MSEG i system RATUSZ. Przetwarzanie informacji w Wojewódzkim Ośrodku Dokumentacji jest wykonywane przy użyciu oprogramowania MicroStation i programu EwMapa. System Informatyczny Lasów Państwowych ze szczególnym uwzględnieniem nadleśnictwa (SILP). Podjęto próbę ujednolicenia zakresu gromadzonych informacji i wprowadzenia do nadleśnictwa kompletnego systemu w zakresie: inwentaryzacji stanu lasu, kadr, płac i obrotu drewnem. Informacje ułatwiają ocenę stanu lasu, ułatwiając wykrywanie zjawisk niekorzystnych (prognozy gradacji szkodników) oraz usprawniają podejmowanie decyzji dotyczących planowania (plany zalesień).

26 GIS NA ŚWIECIE Najpopularniejszym w świecie jest system ARC/INFO wyprodukowany przez amerykański Environmental Systems Research Institute (ESRI, Redlands-Kalifornia, USA). System ARC/INFO został stworzony do wykorzystania przy ewidencji gruntów i budynków, planowaniu przestrzennym, urbanistycznym i regionalnym, opracowywaniu map tematycznych, zarządzaniu zasobami naturalnymi oraz ochronie środowiska. Największym konkurentem systemu ARC/INFO jest system MGE (Modular GIS Environment) firmy INTERGRAPH. Jego ogromną zaletą jest efektowna grafika oraz łatwość obsługi. W Polsce popularny jest system SICAD produkcji firmy SIEMENS, a także amerykańskie MapInfo i Atlas gis.

27 Koniec wykładu