IT Prostorske baze podatkov in geografski inf . sistemi

1. ITProstorske baze podatkov in geografski inf. sistemi Osnove in uporaba prostorskih podatkovnih baz in GIS tehnologije Danijel Rebolj, FG 2007/2008

2. Literatura • Kenneth Kvamme et. al.Geografski informacijski sistemi, Znanstveno-raziskovalni center SAZU, 1997 • http://www.agi.org.uk/ • http://www.gis.com/ • http://www.esri.com/ • http://www.gisdata.si/

3. Definicija Prostorska podatkovna baza (SDB) vsebuje entitete, ki so vezane na geometrijo prostora oz. imajo lastnosti x,y,(z,) ki predstavljajo geografske koordinate. zgradbe parcele transportne poti

4. Posebnosti SDB V primerjavi s konvencionalnimi DBS: • grafično vnašanje podatkov (vektorska in rasterska grafična digitalizacja), • asociacija entitet preko vsem skupne lastnosti - geografske pozicije, • geografske analize, • grafični prikaz podatkov in njihovih medsebojnih odvisnosti.

5. Osnovni gradniki Osnovni tipi objektov, s katerimi opisujemo prostorske pojave, so: • točke (x,y ali x,y,z) • lomljenke (polilinije) • zaprte lomljenke (poligoni) • rasterska polja

6. Segmentacija • Povezovanje vsebinsko sorodnih elementov • Enodimenzionalna segmentacija (plasti ali “layerji”) • Večdimenzionalna segmentacija(hierarhično strukturiranje prostorskih podatkov)

7. Model realnega sveta v SDB Točkovne plasti Poligonske plasti Linijske plasti Realni svet

8. Model realnega sveta v SDB Rastrskimodel Vektorski model Realni svet

9. GIS - geografski informacijski sistem Definicije: • GIS teži k zbiranju podatkov iz realnega sveta z namenom, da bi obdelali in primerjali vrsto socialno-ekonomskih, ekoloških in zemljiških dejavnikov. • Je upravljanje, analiza in delo s prostorsko določenimi informacijami v procesu reševanja sinteze problemov.

10. GIS - geografski informacijski sistem

11. Primeri GIS

12. Primeri GIS

13. Primeri GIS

14. Primeri GIS • katastri nepremičnin (zemljiški, zgradbe…), • register nepremičnin (lastništvo, vrednotenje, etažne lastnine, …), • infrastrukturno omrežje (komunalna oprema, ceste, …), • topografske karte (prikazovanje višin, kartografske baze podatkov …), • seizmološke karte (potresna območja),

15. Primeri GIS • daljinsko zaznavanje (satelitsko in letalsko fotografiranje, …), • namembnost in uporaba zemljišč (zazidalni načrti, …), • vodni viri (razpoložljivi, potencialni, …), • onesnaženost vodnih virov (izmerjene vrednosti, sledenje onesnaženju, …), • biološki viri (potencialne zaloge hrane, • geologija (sestava tal, rudnine, …),

16. Primeri GIS • naravna in kulturna dediščina (evidenca, privzeti ukrepi, …) • vremenske napovedi (satelitske vremenske slike, …), • globinsko zaznavanje (slikanje v infra-rdečem spektru, do 1m globine, …), • digitalne rastrske karte (skenirane topografske karte, …), • planiranje investicij (industrija, banke,...)

17. GIS - funkcije • Grafični vnos podatkov, • učinkovito shranjevanje grafičnih podatkov in povezava z negrafičnimi, • grafično prikazovanje podatkov, • geografska in atributna selekcija, • območja oddaljenosti (buffer), • prekrivanje (overlay), • omrežja (network), • digitalni model reliefa

18. Grafični vnos podatkov V vektorski obliki: • Interaktivni neposredni vnos točk v grafičnem oknu • Interaktivni prenos točk iz grafične podlage (karte) V rasterski obliki: • Digitalna fotografija, skeniranje • Pretvorba rasterskih v vektorske podatke

19. SDB RDB Shranjevanje podatkov

20. Grafično prikazovanje podatkov • Osnovna geometrija v poljubnem merilu • Nalaganje plasti - izgrajevanje tematske karte • Prikaz atributov v grafični obliki: • barvna predstavitev • šrafure • 3D grafi

21. Geografska in atributna selekcija • Grafični prikaz izbranih elementov na osnovi relacijskih operacij nad atributi • Grafična selekcija elementov: • z “ročno” selekcijo (odbiranje, pick) • s prekrivanjem z grafičnimi elementi • na osnovi oddaljenosti in • drugih prostorskih operacij (npr. 3D vidnost)

22. Območja oddaljenosti (buffer)

24. Prekrivanje (overlay) Osnova • matematični presek množic • grafična operacija presekov poligonov • vhodne in izhodne množice so plasti Tipi prekrivanj • vektorsko prekrivanje • rastersko prekrivanje • modeliranje (mapematics)

26. Rastrske operacije • Osnova so rastrske plasti • V vsaki plasti imajo celice vrednosti, ki predstavljajo neko informacijo • Te vrednosti lahko med plastmi na različne načine kombiniramo - tako dobimo nove plasti z novimi informacijami o prostoru

27. 1 11.4 A B 0 12.0 13.5 B 1 0 10.5 A 10.0 A 0 0 12.5 B Rastrske operacije - primer naklon zemljina erozija = 0 If zemljina=A AND naklon > 11 OR zemljina=B AND naklon > 13 then erozija = 1 erozija

28. Rastrske operacije - modeliranje

29. Omrežje (network) • Omrežje je sistem povezanih linijskih elementov skozi katere tečejo viri pri čemer pretok virov skozi omrežje ni odvisen le od linearnih pogojev gibanja, temveč tudi od drugih elementov in njihovih lastnosti. • V matematičnem smislu je omrežje v GISu neusmerjen odprt graf.

31. Elementi omrežja • Povezave (links) - predstavljajo ceste, vode, jarke, kanale itd. • Zavoji (turns) - predstavljajo prehode med povezavami oz. pravila gibanja v vozliščih • Centri - točke, ki ustvarjajo ali porabljajo vire (npr. parkirišča, šole, rezervoarji) • Postaje - točke, na katerih se viri dodajajo v ali odvzemajo iz omrežja • Prepreke - onemogočajo prehode med povezavami

32. Povezava Vozlišče (zavoj, prepreka, center, postaja)

33. Atributi elementov mreže • Upornost - predstavlja upor gibanju (npr. največja hitrost, propustnost itd.) • Količina vira - predstavlja vrednost, ki jo ima vir na določenem elementu • Kapaciteta - predstavlja največjo vrednost vira, ki jo je možno pri ali odvesti od centra, glede na sposobnost omrežja

34. Osnovne funkcije • Usmerjanje (routing) - iskanje optimalnih poti v omrežju • Dodeljevanje (allocating) - iskanje najbližjega vozlišča za izbrano povezavo • Dostopnost - razdalja od izhodišča • Razmejevanje (districting) - določanje okolice (dostopnost + okrožje)

36. Iskanje najkrajše poti

37. Določanje oddaljenosti

38. Uporaba omrežij • Analize cestnih mrež z vidika propustnosti prometa, • simulacije dogajanj v cestni mreži ob spremembah omejitev, • simulacije računalniških omrežij, • analize vodovodnih in kanalizacijskih omrežij, • iskanje optimalnih poti v dispečerskih centrih, • načrtovanje linij javnega prevoza...

39. GIS v mobilnem računalništvu • Dostop do podatkov na kraju, kjer jih potrebujemo • Neposreden vnos podatkov s terena na strežnik • Analize geografskih podatkov

40. Uporaba GPS • Vlakovni informacijski sistem • Proti krajam avtomobilov • Zbiranje podatkov o poziciji vozil • za dinamično sliko prometnih obremenitev • cestninjenje • Natančno lociranje dogodkov na cestah za potrebe hranjenja podatkov in navigacijske sisteme

41. Zaključek • Prostorske podatkovne baze in Geografski informacijski sistemi postajajo standardna orodja za inženirje, ki se ukvarjajo s prostorom • Njihova dostopnost, funkcionalnost in modularnost se povečujejo

42. Zaključek • Geografske podatke in analize je smiselno vključevati v vse več inženirskih procesov • Geografski informacijski sistemi nam lahko posredujejo kakovostne informacije za podporo odločanja