opracowany GIS.doc

(130 KB) Pobierz
GIS i jego składniki

1.GIS i jego składniki

GIS to system komputerowy do przetwarzania danych o przestrzeni geogr. Wszystkie dane zawarte w GIS odnoszą się do przestrzeni i tworzą model przestrzeni.

GIS ułatwia rozwiązywanie problemów związanych z przestrzenią.

Składniki:

a) sprzęt-komputery; laptopy; system operacyjny Windows lub Linux; komputery typu workstation ze stanowiskami połączonymi siecią, system Windows 2000, UNIX; Urządzenia wejścia(input)-do wprowadzania danych: klawiatura, skanery, urządzenia pomiarowe. Urządzenia wyjścia(output)-drukarki, monitory, plotery(urządzenia do rysowania),naświetlarki, nagrywarki CD.

b) program komputerowy-Zbiór instrukcji, które kontrolują wszystkie funkcje komputera i systemu GIS. Programy są pisane w językach programowania Pascal, Java, Visual Basic, C+ .

Platforma graficzna (Interfejs): własna (ArcInfo), zapożyczona (Intergraph-MicroStation).

c)dane- BAZA DANYCH-zbiór informacji

d)ludzie – UŻYTKOWNICY, mogą funkcjonować na 3 poziomach:

Operatorzy programów GIS(znają strukturę programu, wszystkie algorytmy, operacje programu GIS, zasady budowy baz danych, posiadają umiejętność tworzenia aplikacji).

Analitycy(posiadają ogólną znajomość możliwości analitycznych GIS, umiejętność  formułowania pytań, znajomość analiz przestrzennych).

Decydenci(posiadają świadomość możliwości wykorzystania GIS do uzasadnionego podejmowania decyzji, wyrażają wolę do korzystania z informacji dostarczonych przez analityków i operatorów).

e)sieć

 

2.Rodzaje informacji w GIS

geometryczne-dane położeniowe.(odniesienia przestrzenne; określają położ. bezwzględne za pomocą współrzędnych, położenie względne określane jest za pomocą relacji topologicznych. Położ. bezwzgl. definiowane jest za pomocą różnych ukł. współrzędnych -ukł. geograficzny /λ,φ/, prostokątny /x,y/, biegunowy/λ,d/)

atrybutowe-dane o cechach obiektu.(źródła danych :dane statystyczne (spisowe),wyniki badań terenowych (kartowania ),dane z legend map tematycznych; rodzaje atrybutów: liczby, kody, opisy, daty, cech graficzne. Dane atrybutowe mogą być zgromadzone w tabeli

metadane-dane o informacji zawarte w bazie danych; charakter danych, aktualność

dokładność, pochodzenie, dysponent danych.

 

3.Struktura tematyczna baz danych

Mamy dane

•geometryczne(odniesienia przestrzenne albo dane o położeniu) • atrybutowe(przedstawiające cechy zjawisk, obiektów).

Dane atrybut. Bez geometr.nie mogą funkcjonować.

Dane geometryczne przedstawiają położenie bezwzględne- definiowane jest za pomocą różnych ukł. współrzędnych -ukł. geograficzny /λ,φ/, prostokątny /x,y/,biegunowy/λ,d/). Współrzędne biegunowe są używane przy pomiarach topograf.

Współrzędne geograf. i biegunowe są przetwarzane na prostokątne, bo są najlepsze do obliczeń.

Położenie względne TOPOLOGIA-relacje między obiektami (relacje obiektów w zbiorach, połączenia obiektów, ich sąsiedztwo)

 

 

 

 

 

4.Typy zapisu informacji w GIS

Wektorowy – w przestrzeni wyróżnia się obiekty opisane za pomocą punktów, linii, poligonów

Zapis rastrowy – podział powierzchni na jednolite fragmenty, piksele, oczka rastra, pola macierzy

 

5.Na czym polega zapis wektorowy w GIS

Obiekty zapisane za pomocą punktów(0D-point; np. miejscowości, punkty pomiarowe), linie (łuki) (1D -line, arc; np. drogi, rzeki);

poligony = obszary  (2D-polygon, obiekty powierzchniowe o kształcie wielokątów np. jedn. administracyjne lub naturalne).

W zapisie rastrowym przestrzeń podzielona jest na pola jednakowej wielkości.

 

6.Topologia i jej znaczenie w GIS

Topologia jest relacją między obiektami. Z topologią związane jest łączenie obiektów(kolejność stawianych punktów nadaje liniom kierunek) oraz sąsiedztwo obiektów.

Rodzaje topologii: Topologia punktowa(Między punktami nie ma powiązań) Topologia liniowa (Na przecięciu linii powstają węzły), Topologia poligonalna (Granice mają dociągnięte węzły, Każdy punkt leży w obrębie jednego poligonu, Granice nie zachodzą na siebie)

TYPY SĄSIEDZTW: poligon styka się z innymi obiektami, inny poligon, punkt lub linia lezą wewnątrz poligonu, punkt, linia lub inny poligon lezą na zewnątrz poligonu.

 

7.Zapis danych tematycznych w GIS

Dane tematyczne(atryb.)określają cechy i właściwości obiektów pochodzące z danych statystycznych, badań terenowych, z legend map tematycznych.

RODZAJE ATRYBUTÓW:

·               liczby - 125 (integer) / 12,68 (float / double)

·               kody -  ppg (alfanumeric) / A3( text)

·               opisy  -  trzeciorzęd / gleba bielicowa

·               daty - 1.III. 04(date)

·               cechy graficzne - nr znaku

Tabela atrybutowa - Zakładając tabelę definiuje się: charakter danych, szerokość kolumny, liczbę miejsc po przecinku, sposób łączenia obiektów z rekordami tabeli.

W GIS można budować jedną lub wiele tabel atrybutowych, każdy rodzaj obiektów ma swoją własną tabelę i własne atrybuty. Nie ma tabel obejmujących obiekty różnego typu, np. liniowe i punktowe.

 

8.Struktura organizacyjna bazy danych w GIS

Katalog–>pliki–>podpliki.

W każdym pliku lub podpliku mogą być zapisane warstwy, tabele. Każda warstwa zawiera jeden typ informacji

(np. warstwa zawierające informacje o rzekach, zlewniach, pokryciu terenu itp.)

Warstwy w GIS: a)dane źródłowe • rastrowe(zeskanowane mapy, obrazy satelitarne) • wektorowe(wektoryzowane elementy)

* Typy baz danych w GIS

Relacyjna baza danych - Elementy i tabele atrybutowe, Relacje topologiczne zmienne

Obiektowa baza danych - Obiekty z atrybutami i wszystkimi relacjami topologicznymi tworzą całość

* Jakość danych: a)Dokładność położenia (x,y), wielkość dopuszczalnego błędu, instrukcje map topograficznych; b) Dokładność atrybutowa, metryczne (średni błąd kwadratowy), kategorie / klasy; c) Kompletność / aktualność; d) Logiczna spójność

 

9.Operacje przetwarzania danych w GIS

Integrowanie informacji, Operacje na danych geometrycznych, Operacje na danych tematycznych, Obliczenia, Analizy przestrzenne, Numeryczne Modele Terenu

 

 

10.Operacje integrowania informacji

·               Integrowanie informacji

a)Rejestracja obrazu rastrowego (Rejestracja (georeferencja) transformacja współrzędnych rastra na współrzędne prostokątne, topograficzne lub geograficzne; b)Rektyfikacja (kalibracja) transformacja obrazu rastrowego w taki sposób, aby jego boki były zgodne z układem współrzędnych

·               Transformacja zapisu rastrowego na wektorowy i odwrotnie

(Parametry równań  są określane przez porównanie lokalizacji źródłowych i docelowych, Mapa jest skalowana, nachylana, obracana lub przesuwana)

·               Transformacja współrzędnych w zapisie wektorowym

(Przeliczanie współrzędnych z jednego układu na inny)

·               Łączenie danych wektorowych z danymi atrybutowymi

(1 rekord – 1 obiekt lub 1 rekord - kilka obiektów)

·               Łączenie danych wektorowych z różnych map (Uzgodnienie (transformacja) układu współrzędnych, Skala mapy nie ma znaczenia, jeśli współrzędne określane są w jednostkach naturalnych (m, km),

Uzgodnienie położenia obiektów i przebiegu granic

 

11.Operacje na danych położeniowych (geometr.)

·  Selekcja graficzna elementów (obiektów) - wskazanie na ekranie 1 obiektu, wskazanie grupy obiektów

·  Dodawanie / usuwanie elementów

·  Zmiany położenia  elementów

·  Zmiany kształtu linii (usuwanie, dodawanie, przesuwanie punktów)

 

12.Operacje na danych tematycznych

Selekcja atrybutowa

Wybór wszystkich rekordów, których wartość we wskazanej kolumnie spełnia określone kryteria)

Klasyfikacja

Grupowanie wartości w klasy - Podstawianie numeru klasy we wskazanej kolumnie, na podstawie wartości w innej kolumnie). Liczba klas: 1 klasa – wszystkie wartości w jednej klasie; 2 klasy – podział dychotomiczny (wartość średnia, wartość funkcjonalna); 3-9 klas – podział optymalny; > 9 klas – tylko w wyjątkowych i uzasadnionych przypadkach

Reklasyfikacja

Podstawianie wartości w wskazanej kolumnie na podstawie funkcji

Łączenie tabel

aby połączyć tabele musza mieć one wspólny identyfikator - ID oraz właściwości kolumny - szerokość, charakter danych

 

13.Łączenie danych położeniowych(geometr.) z danymi atrybutowymi

Powiązanie jednego obiektu wektorowego z jednym rekordem w tabeli – ścisła identyfikacja

 

14.Łączenie danych wektorowych z różnych map

Uzgodnienie (transformacja) układu współrzędnych, Skala mapy nie ma znaczenia, jeśli współrzędne określane są w jednostkach naturalnych (m, km), Uzgodnienie położenia obiektów i przebiegu granic)

 

15.Na czym polega selekcja atrybutowa

Wybór wszystkich rekordów, których wartość we wskazanej kolumnie spełnia określone kryteria. Wyboru dokonuje się za pomocą odpowiednio sformułowanego wyrażenia logicznego, np. komenda tabela.kolumna operator wartość

Select Tabela 1.liczba  > 500

 

 

16.Na czym polega reklasyfikacja

Podstawianie wartości w wskazanej kolumnie na podstawie funkcji matematycznej,

np. C=kolumnaA/kolumna B

Reklasyfikacja na podstawie kilku atrybutów - Wyrażenia logiczne określają warunki przynależności do klas np. if ((opad < 700) and (Co > 20)) and ((klasa gleb = 3) or (klasa użytków = 1)) then przydatność = 1

Reklasyfikację stosuje się także przy klasyfikacji jakościowej

 

17.Kartometria w GIS / obliczenia

Pomiar długości i odległości(wykorzystanie Tw. Pitagorasa, dł. linii= pomiar odl. między punktami ),

Pomiar pola powierzchni  i objętości bryły(wykorzystanie reguł matematycznych), Obliczenie gęstości obiektów,

Wyznaczanie geometrycznego środka figury,

Statystyka Najbliższego Sąsiada NNS

(Określa zgodność z jednym z trzech możliwych rozkładów punktów na płaszczyźnie: rozkład klastrowy, losowy, regularny / NNS < 1 - rozkład klastrowy,

NNS = 1 - rozkład regularny, rozkład losowy - NNS dąży do 1),

Statystyka zbiorów(ważny jest dobór pola odniesienia - Liczba elementów, Średnia arytmetyczna, Odchylenie standardowe, Wartość maksymalna / minimalna, Rozpiętość wartości).

Zapis danych kartometrycznych – dł. linii, pole obwód, poligon, centroid są zapisywane w tabelach automatycznie. Miara wartości kartometrycznych jest taka sama jak miara wartości współrzędnych.

 

18.Typy analiz przestrzennych

a) Wyznaczanie relacji przestrzennych

b) Łączenie sąsiednich poligonów

c) Łączenie i wycinanie wyznaczonych obszarów

d) Bufory

e) Poligony Thiessena

f) Łączenie warstw

g) Analizy sieciowe

h) Łączenie  operacji i analiz

 

19.Buforowanie

Bufor-ekwidystanta, linia złożona z punktów jednakowej odległości od danego obiektu. Buforowanie jest jednym z typów analiz przestrzennych i polega na określaniu otoczenia danego punktu, obiektu, linii, otoczenie może mieć dowolną wielkość.

 

20.Rodzaje łączenia warstw

         W poziomie

         W pionie: Graficzne, Topologiczne

 

21.Problemy związane z łączeniem warstw w poziomie

a) niedociągnięcia linii

b) niezgodność przebiegu linii na dwóch arkuszach mapy

 

22.Łączenie warstw w pionie

a) graficzne

Obraz złożony z kilku warstw różnego typu, np. drogi, rzeki; Graficzne łączenie warstw daje w efekcie mapę kompleksową, Między elementami na różnych warstwach nie ma relacji topologicznych

b) topologiczne

warstwy tego samego typu, np. warstwy punktowe, poligonowe; z połączenia warstw powstaje jedna warstwa, nowa tabela; Między elementami nowej warstwy ustalane są relacje topologiczne, Topologiczne łączenie warstw umożliwia przeprowadzanie analiz przestrzennych

 

23.Rodzaje analiz sieciowych

Wyznaczanie optymalnej trasy

Najkrótsza droga, Uwzględnianie miejsc (odcinków) nieprzejezdnych, kierunków ruchu na drogach

Lokalizacja (alokacja)

Wyznaczanie obszaru sieci obsługiwanego przez wskazany punkt np. straż pożarną, pogotowie.

ALOKACJA Z OGRANICZENIAMI-ograniczenia odległości od danego punktu, uwzględnienie liczby ludności na danym terenie.

 

24.Numeryczne modele terenu i ich składniki

Numeryczny model terenu= Numeryczny model wysokości= Numeryczny model powierzchni.

NMT to jeden ze sposobów przetwarzania danych w GIS, dotyczy budowania modelu powierzchni trójwymiarowych.

SKŁADNIKI NMT:

– Punktowa reprezentacja powierzchni fizycznej lub statystycznej, rzeczywistej lub abstrakcyjnej, w formie zbioru współrzędnych x,y,z

– Definicja relacji topologicznych między punktami modelu

– Algorytmy prezentacji powierzchni

 

25.Źródła danych do NMT

a) wektorowe (Mapy poziomicowe – wektoryzacja poziomic, Pomiary naziemne – dane ze zdjęcia wysokościowego, Fotogrametria – interpretacja zdjęć lotniczych)

b) rastrowe (Obraz satelitarny – SPOT, Zdjęcia radarowe, Zdjęcia laserowe)

 

26.Typy struktur NMT

...

Zgłoś jeśli naruszono regulamin