Bez tytułu slajdu

Etapy opracowania bazy danych przestrzennych
1. Modelowanie pojęciowe - ustalenie modelu pojęciowego
danych
2. Modelowanie logiczne – struktura danych
3. Modelowanie fizyczne – struktura plików
4. Ładowanie bazy danych
1
2+3+4
Fazy projektowania systemów
koncepcja
model pojęciowy
pojęcia
projekt
realizacja
model logiczny
struktury
model fizyczny
zbiory danych
model ER
notacja UML
model
DBMS
baza
danych
Autor rys.: Głażewski, PW
modelowanie pojęciowe
wyróżnianie własności przestrzennych i opisowych w celu dokonania
sformalizowanego opisu obiektów (określa w jakim stopniu upraszczamy
rzeczywistość) ;
dużą rolę odgrywa cel jakiemu ma służyć projekt GIS;
polega na:
zdefiniowaniu klas obiektów (opisaniu jak je wyróżniamy)
zdefiniowaniu ich atrybutów w poszczególnych klasach
np. opis co to jest obiekt drzewo i obiekt las, jakie będą miały atrybuty
w bazie
abstrakcja – wyodrębnianie cech istotnych, stałych przedmiotu (zjawiska)
i rozpatrywanie ich w oderwaniu od cech nieistotnych, przygodnych
(SJP, PWN, 2002)
modelowanie logiczne
sposób zapisu atrybutów przestrzennych i opisowych,
jaki model reprezentacji danych (wektorowy/rastrowy) ?
czy są zapisywane relacje przestrzenne (topologiczne) pomiędzy obiektami
(model wektorowy prosty/złożony/topologiczny) ?
czy będą słowniki dla atrybutów ?
jakie będą więzy integralności,
ustalenie zasad prezentacji,
lista metadanych.
modelowanie fizyczne
przejście od danych do informacji - jaki będzie system plików ( w praktyce jest to
wybór określonego narzędzia GIS)
Dwa rozwiązania:
1. Bazy płaskie – system plików , najczęściej pliki graficzne CAD i pliki bazy
danych – połączenie poprzez indeksy (odnośniki)
2. Relacyjne bazy danych
Konieczność prowadzenia dwóch baz danych przestrzennych
• referencyjnej
• kartograficznej
DLM – digital landscape model
DCM – digital cartographic model
DLM - baza zawierająca rzeczywiste położenie obiektów – tzw. dane
referencyjne
przeznaczenie: do dalszego przetwarzania w tym jako dane do analiz
przestrzennych (GIS)
DCM - baza zawierająca obiekty poddane procesowi redakcji kartograficznej
przeznaczenie: do produkcji kartograficznej map o określonej skali
Elementem modelowania pojęciowego jest
klasyfikacja obiektów wg. zasady dyskryminacji obiektów
( jednoznaczności ich tożsamości )
1. obiekty twarde
2. obiekty miękkie
3. obiekty rozmyte
obiekty twarde
zarówno lokalizacja przestrzenna, opis kształtu jak i zbiór cech
ilościowo-jakościowych wynikają z zastosowania jednoznacznych,
obiektywnych i niepodważalnych kryteriów determinujących,
opartych o przepisy prawne i techniczne (ustawy, rozporządzenia,
instrukcje)
Obiekty twarde występują w bazach posiadających silne
osadzenie prawne, są wykorzystywane do wydawania dokumentów urzędowych, podejmowania decyzji administracyjnych,
stanowią oparcie dla szczegółowych planów inwestycyjnych.
Przykładem takiej bazy jest ewidencja gruntów i budynków.
obiekty miękkie
tylko część kryteriów determinujących wydzielanie obiektów
jest wysoce jednoznaczna lub umownie za jednoznaczną
przyjęta , kryteria te wynikają z przepisów o randze
instrukcji, wytycznych, standardów; pozostaje jednak zawsze
pewien margines niejednoznaczności,
Obiektami miękkimi są wypełnione modele kartograficzne (np.
topograficzny). Pewne kwalifikacje obiektów są uznaniowe, np.
określenie funkcji budynku mieszczącego i lokale mieszkalne
i usługi handlowe i jeszcze mały warsztat na podstawie kryterium
– przeważająca funkcja budynku. Szczególnym przykładem
obiektów miękkich są agregaty statystyczne. Jasno zdefiniowana
jest w nich jednostka odniesienia przestrzennego, ale zbiór cech
ma charakter wysoce umowny i zawiera niemały margines
niepewności.
obiekty rozmyte
sposób determinacji obiektów jest daleki od jednoznaczności,
co wiąże się często z wysokim poziomem abstrakcji
ustanowionych obiektów.
Każda próba opisania krajobrazu , rozumianego jako miejsce
spotkania człowieka z przyrodą, posiłkuje się obiektami
rozmytymi. Wydzielanie geokompleksów , waloryzacja
przestrzeni, modelowanie zjawisk geomorfologicznych to
typowe przykłady bytów abstrakcyjnych dla których nie
występują ostre granice przestrzenne, a definicja tożsamości jest
bardzo złożona i zawsze towarzyszy jej niejednoznaczność.
PODZIAŁ SIP
WG KRYTERIUM FUNKCJONALNOSCI
depozytorium (przechowywanie)
analityczne
(przetwarzanie)
prezentacyjne (wizualizacja)
WG KRYTERIUM CZĘSTOTLIWOŚCI POWTARZALNYCH DZIAŁAŃ
operacyjne – realizują bardzo konkretne, powtarzalne i skończone operacje
zgodnie z precyzyjnie ustalonymi procedurami
analityczne (HURTOWNIE) - analizy studialne, symulacja procesów i zjawisk
WG KRYTERIUM POCHODZENIA DANYCH (typ bazy)
bazy źródłowe – zawierają dane wprost ze źródła podstawowego
bazy pochodne - zawierają dane uogólnione, zgeneralizowane, syntetyczne
Bazy obu „geodezyjnych” ewidencji to przykłady baz operacyjnych,
prowadzonych na bieżąco.
Inne przykłady takich baz to: ewidencja ludności, ewidencja dróg,
rejestr podmiotów wnoszących opłaty za gospodarcze wykorzystanie
środowiska.
Bazy operacyjne powinny w określonych odstępach czasowych
przesyłać ustalone „raporty informacyjne” do hurtowni danych
(przykładem jest zbiorczy wykaz danych objętych ewidencja
gruntów, generowany raz do roku).
Hurtownia - inaczej: określenie na „bazę baz”, stanowiącą syntezę
danych z różnych źródeł.
Cechy:
1. Zintegrowana, brak transakcyjności
2. Dane odnoszą się do wielu ale konkretnych „punktów w
czasie”, tzw. migawki
3. Aktualizacja danych - systematyczna, wg. określonego planu
4. Dane są wykorzystywane dla potrzeb analitycznych
(wspomaganie decyzji)
5. Ogólnie dostępna (znacznie mniej ograniczeń w w
porównaniu do baz operacyjnych).
6. Może mieć formę bazy fizycznej albo może być wirtualna.
Hurtownia wirtualna sama sięga do baz operacyjnych i
wyciąga z nich dane w locie
SIT
SIP
inne
INFRASTRUKTURA PRZESTRZENNA
KSIoT i jego otoczenie
IUNG, IMUZ
GUS
PIOŚ, IOŚ, IMGW
Gleby i
gospodarka rolna
Rejestr "Teryt" i inne
systemy statystyczne
Systemy dot. środowiska
IBL, GDLP
GDDPiA, COBD
Lasy państwowe i
gospodarka leśna
Drogi i autostrady
IMGW
Systemy meteorologii i
gospodarki wodnej
Centralny
CentrumOśrodek
SIP
brak
PIG
Geologia i
rzeźba terenu
IGiPZ PAN
Systemy branżowe
Sprawy społeczne,
flora i fauna
energetyki, gazu, łączności
itp.
Hurtownie danych
poziomu regionalnego
GUGiK
KSIoT
Rada ds. IP
Użytkownicy z urzędów i
instytucji centralnych
 “informatyzacja” ewidencji gruntów (budynków), sieci uzbr. tech.
 wojskowe serie map i baz przestrzennych: VMap, DTED
 System Informatyczny Lasów Państwowych
 systemy geologiczne: MHP, SMGP, MGGP
 wydawnictwa GGK – mapa sozologiczna i hydrograficzna
 systemy GDDP: Bank Danych Drogowych, system referencyjny dróg
 systemy INUG w Puławach: rolnicza przestrzeń produkcyjna Polski
 systemy IMUZ w Falentach - baza gleb marginalnych
...
§1
1. Krajowy system informacji o terenie zwany dalej
"systemem" zawiera dane obligatoryjne dotyczące:
• 1. państwowego systemu odniesień przestrzennych,
• 2. rejestru granic (trójstopniowego podziału terytorialnego
państwa)
• 3. osnów geodezyjnych,
• 4. ewidencji gruntów i budynków,
• 5. geodezyjnej ewidencji sieci uzbrojenia terenu,
• 6. obiektów topograficznych
• 7. metadanych
cd §1
2. System w części fakultatywnej może być uzupełniany o
dane pozwalające użytkownikom na definiowanie własnych
baz danych innych, niż wymienione w ust. 1.
§7
3. Prawo własności tworzonych zasobów informacyjnych,
o których mowa w §1 ust.2, przysługuje organom
administracji rządowej i samorządowej.
Prowadzenie systemu obejmuje:
 tworzenie zasobu informacyjnego,
 kontrolę, analizę, aktualizację i integrację danych,
 administrowanie zasobem informacyjnym
 udostępnianie danych.
System jest w zamierzeniu narzędziem do podejmowania /
wspierania decyzji administracyjnych, prawnych, gospodarczych.
Zakres
tematyczny bazy
1 Osnowa
geodezyjna
2 Rejestr granic R P
3 Ewidencja
gruntów i bud.
4 Ewid. sieci
uzbrojenia terenu
5 Obiekty
topograficzne
i rzeźba terenu
6 Metadane
starosta
- powiat
szczegółowa
Zakres obszarowy
marszałek Główny Geodeta
województwo
Kraju – kraj
podstawowa
pełny zakres
-
wspólnie z WINGiK 1
-
pełny zakres
-
-
zakres mapy
zasadniczej
bazy SIP w
powiecie
zakres mapy
zakres mapy topotopo-graficznej graficznej 1:250 000
+
1:10 000 +
NMT
NMT
bazy SIP w
bazy SIP w kraju
woj.
Konieczne jest pilne znalezienie rozwiązania, które stałoby się platformą geometryczną dla
wszystkich projektów geoinformacyjnych
tj. wybór źródłowych danych topograficznych np. mapa zasadnicza (40% ) + TBD (60%).
Relacje SIP z systemami branżowymi i terytorialnymi
Relacje SIP z systemami branżowymi i regionalnymi
System branżowy
(dwupoziomowy)
System SIP
(trzypoziomowy
)
System tematyczny
(rozproszony na I poziomie)
Poziom
centralny
Poziom II
Poziom II
Poziom regionalny
Poziom I
Poziom I
Poziom lokalny
SYSTEMY ZASILAJĄCE
Cykl innowacyjny w GIS
•
•
•
•
•
Hardware 2-5 lat (przeszacowane)
Software 5-19 lat (przeszacowane)
Siła robocza 10-20 lat (ignorowane)
Dane> 20lat (niedoszacowane, najważniejsze)
Relacje kosztów
Hardware –Software –Dane= 10 –10-80
Metadane
• Metadane to dane o danych – opis i charakterystyka zbioru
danych. Odpowiadają na pytania: co, kto, dlaczego, kiedy, jak?.
• Klasycznymi przykładami metadanych są zbiory biblioteczne a w
kartografii legenda mapy.
• W geodezji: mapy przeglądowe, skorowidze, numer KERG.
Numer KERG może być rozpatrywany jako metadana opisująca
zbiór danych geodezyjnych, który powstał w ramach jednego
zlecenia jak również daną (wpisem/rekordem) w księdze ewidencji
robót geodezyjnych.
• Metadane wykorzystywane w geodezji i kartografii, w stosunku do
metadanych wykorzystywanych w katalogach bibliotecznych, mają
o jedną składową więcej. Zawierają informację o geograficznym
odniesieniu opisywanych danych, czyli odpowiadają dodatkowo
na pytania gdzie?
Wykorzystanie metadanych w SIT/GIS
• Ułatwia organizację i zarządzanie zbiorami danych,
• Ułatwia wyszukiwanie, rozpoznanie i ponowne wykorzystanie
danych,
• Użytkownicy są w stanie lepiej lokalizować, uzyskiwać dostęp,
oceniać, nabywać i wykorzystywać dane geograficzne
• Pozwala użytkownikom ustalić, czy dane geograficzne znajdujące
się w zbiorze będą dla nich przydatne,
• Ułatwia korzystanie z nagromadzonych zasobów zgodnie z
aktualnymi potrzebami,
• Stwarza możliwości korzystania z nich w przyszłości, gdy będą
stanowiły materiały historyczne,
• Pozwala na lepsze planowanie przedsięwzięć dotyczących
pozyskiwania i aktualizacji danych,
• Rozszerza krąg użytkowników danych przestrzennych,
• Umożliwia realizację istotnych usług w ramach infrastruktury
danych przestrzennych,
Rodzaje metadanych
• Metadane wyszukania - służą do wybierania zbiorów,
które mogą być przedmiotem zainteresowania
użytkownika o określonych wymaganiach
• Metadane rozpoznania – zawierają bardziej
szczegółowe informacje o zbiorze
• Metadane stosowania – określają te właściwości
zbioru z punktu widzenia określonego zastosowania
Rodzaje metadanych
• Metadane wyszukania - obejmują:
– Nazwę i opis zbioru danych,
– Podstawowe przeznaczenie i zakres stosowania danych,
– Datę pozyskania danych i ich aktualizacji,
– Producenta, dostawcę i głównych użytkowników danych,
– Obszar, do którego dane się odnoszą (współrzędne),
– Nazwy geograficzne lub jednostki podziału administracyjnego,
– Strukturę zbiorów i sposób dostępu do danych,
Rodzaje metadanych
• Metadane rozpoznania – umożliwiają:
– Ocenę jakości danych,
– Określenie przydatności zbioru danych pod względem wymagań
użytkowników,
– Nawiązanie kontaktu z dysponentem danych celem uzyskania
dalszych informacji, w szczególności informacji na temat
warunków korzystania z danych,
• Metadane stosowania – są potrzebne do:
– Odczytania danych oraz ich transferu,
– Interpretacji danych i praktycznego korzystania z nich w
aplikacji użytkownika,
NMT w GIS
•
programy GIS mają stosunkowo niewielką funkcjonalność
w zakresie związanym z opracowaniem NMT (żadną w przypadku NMP)
•
specjalistyczne programy do NMT są z reguły oddzielnymi modułami pakietu
GIS lub samodzielnymi programami, ich związek z GIS polega na
przygotowaniu warstwy dla GIS
•
w klasycznym GIS NMT odgrywa w rolę jednej z warstw informacyjnych (np.
drogi, rzeki,..., wysokości); jest obiektem ciągłym – pokrywa obszar całego
projektu GIS (może być porcjowany tak jak arkusze/sekcje mapy)
•
najczęściej warstwa wysokości ma postać siatki GRID (np. w IDRISI, ILWIS)
•
analizy na modelu o postaci TIN są bardzo złożone i realizowane tylko przez
specjalistyczne narzędzia NMT (np. InRoads)
•
Zauważalna jest tendencja tworzenia GIS 3D, na razie jednak funkcjonalność
ogranicza się do wizualizacji DSM lub DBM lub DBM+DTM
od GIS 2D do GIS 3D
•
W klasycznym GIS geometria obiektów jest płaska (x,y) → GIS 2D
•
Jeśli warstwą w GIS jest NMT to można dla xy określić wysokość h →
GIS 2+1D
•
Jeśli dla każdego obiektu mamy wysokość h jako atrybut → GIS 2.5D
(ale jest tylko jedna wys. dla całego obiektu)
•
Jeśli geometria obiektów jest przestrzenna (x,y,h) → GIS 3D
Poziomy szczegółowości w projekcie CityGML