Geografický informační systém● definice, ● využití, ● komponenty, ● rastrová a vektorová data v GIS

Data - základ každého informačního systému

Atributová data - data dosud prostorově nijak neurčená, v převážné většině případů však prostorově určitelná.

př. průtok, výška hladiny, poloha vodočtu,...

Prostorová data - data obsahující prostorové určení (geometrii) a prostorové vztahy (topologii) objektu (prvku).

př. říční síť – vodní toky

Geografická data (geodata) - propojená atributová a prostorová data.

Geografický objekt (geoobjekt, geoprvek) - je pak prostorově určený objekt (prvek) reálného světa, mající samozřejmě i prostorové (topologické) vztahy s ostatními geoprvky.

Geografická datová sada je skupina geoobjektů se společnou charakteristiku (budovy, silnice, vodní toky, hranice,...)

Informační systém● GIS je informační systém

– Co je to informační systém (IS)?– Informační systém (IS) je systém pro sběr, udržování, zpracování a

poskytování informací a dat

– Informační systém je soubor hardware a software na získávání, uchovávání, spojování a vyhodnocování informací. Informační systém se skládá ze zařízení na zpracování dat, systému báze dat a vyhodnocovacích programů.

– najdeme různé definice

Geografie● je věda studující prostorové rozšíření jevů na Zemi (přesněji části

Země, nazývané „krajinná sféra“), jejich vzájemnou interakci a vývoj v čase. Označení se poprvé objevuje v 3. stol. př. n. l. v díle Geografíka sepsaném Eratosthenem z Kyrény.

● Geografie se dělí na fyzickou geografii, sociální geografii, regionální geografii a kartografii.

● Geografie ovšem není jedinou vědou, která využívá GIS. GIS je technickým prostředkem, který využívají prakticky všechny geovědy (př. geologie, hydrogeologie, ....).

GeografieSoustava geografických věd

Předmětem geografie (= zeměpisu) je krajinná sféra, popisovaná na několika úrovních. Podle těchto úrovní se dělí geografie na čtyři základní části:

Fyzická geografie se věnuje fyzickogeografické sféře krajinné sféry, tj. litosféře, hydrosféře, atmosféře, pedosféře a biosféře. Někteří geografové vyčleňují samostatně i kryosféru, která jinak může být považována i za součást hydrosféry. Každé součásti fyzickogeografické sféry se věnuje hned několik vědních disciplín:

litosféře - ··geomorfologie, ··petrologie, ··vulkanologie, ··seismologie, ··stratifikace, ··orografie, ··karsologie, ··speleologie, ··krystalografie, ··mineralogie a další

hydrosféře - ··hydrografie, ··hydrologie, ··oceánografie, ··limnologie a další

atmosféře - ··klimatologie, ··meteorologie a další

pedosféře - ··pedologie, ··pedogeografie a další

biosféře - ··biogeografie a další

Socioekonomická geografie (také sociální geografie = společenskohospodářský zeměpis nebo humánní geografie) se věnuje člověku, jeho společnosti a jeho hospodářské činnosti, tj. socioekonomické sféře krajinné sféry.

Hlavní vědní disciplíny: geografie cestovního ruchu, geografie dopravy, geografie kultury, geografie obyvatelstva, geografie sídel, geografie průmyslu, geografie služeb, geografie zemědělství, behaviorální geografie, ekonomická geografie, historická geografie, politická geografie, religiózní geografie, dějiny zeměpisu, rurální geografie.

Regionální geografie (= oblastní zeměpis)se věnuje geografii regionů podle určitého kritéria, např. světadílů, jejich částí, států a zemí, administrativních jednotek atd.

Kartografie studuje a zobrazuje prostorové rozmístění jednotlivých jevů krajinné sféry, zabývá se vznikem a užitím map. Věnuje je jí celá řada vědních disciplín, např. topografická kartografie, tematická kartografie, matematická kartografie, kartometrie, blízké disciplíny GIS, dálkový průzkum Země, geodézie

GIS● Geografický informační systém je tedy informační systém pracující oproti klasickým informačním

systémům navíc i s prostorovou složkou dat. Také lze říci, že je výkonným nástrojem geověd, tedy že metody těchto věd umožňuje efektivně implementovat v počítačovém prostředí.

● Pro GIS neexistuje jednotná definice, proto si jich uvedeme několik:

● Definice (U.S. Geological Survey): In the strictest sense, a GIS is a computer system capable of assembling, storing, manipulating, and displaying geographically referenced information , i.e. data identified according to their locations. Pactitioners also regard the total GIS as including operating personnel and the data that go into the system.

● Definice (výkladový slovník ministerstva hospodářství): Organizovaná kolekce počítačového technického vybavení, programového vybavení, geografických dat a personálu určená k účinnému sběru, pamatování, údržbě, manipulaci, analýze a zobrazování všech forem geograficky vztažené informace. -> 3 komponenty (technologie, databáze a infrastruktura).

● Definice (ESRI): GIS je organizovaný soubor počítačového hardware, software a geografických údajů (naplněné báze dat) navržený pro efektivní získávání, ukládání, upravování, obhospodařování, analyzování a zobrazování všech forem geografických informací.

● Definice (GRASS): Geografický informační systém (GIS) představuje obsáhlou sadu nástrojů pro sběr, ukládání, zpracování, transformaci a zobrazování prostorových dat reálného světa. Přitom jsou tyto digitálně kódované jevy a objekty reálného světa primárně uloženy podle své geografické polohy a lze je tedy umístit do vzájemného vztahu.

GIS● GIS netvoří pouze software, ale i ostatní komponenty

jako data, hardware, personál a způsob použití.

● GIS nám umožní hledat odpovědi na následující otázky:

●Co se nachází na této lokaci

●Kde se nachází objekt XY

●Jaký je počet objektů jednoho typu v objektu druhého typu, v dané vzdálenosti od... , s danou vlastností,

●které objekty vyhovují podmínce ...

●Co se změnilo od ...

●Jaký je vztah mezi....

●Co když ...

Co GIS není● Není to počítačový systém na vytváření map, ačkoli mapy vytvářet může. GIS je hlavně

analytický nástroj, který umožňuje pracovat s prostorovými vztahy mezi jednotlivými objekty.

● Není to CAD (ačkoli původní myšlenka z CAD vzešla). CAD (Comuter Aided Drawing/Design) je většinou používán pro vytváření nových objektů, které ještě neexistují, kdežto GIS slouží k analýze a modelování již existujícího světa, včetně historie.

● Tomu odpovídají i možnosti ukládání dat. Pro GIS je možno používat daleko komplexnější datové modely než pro CAD (datové modely - bude příště)

Využití GIS● Vztah GIS a ostatních

oborů lidské činnosti

● "proč vůbec používat GIS?"

● Podle výzkumu firmy Oracle (přední firma ve vývoji databázových nástrojů) lze přes 80% všech dat prostorově lokalizovat, a jedině GIS umožňuje takováto data zpracovávat i na základě prostorových vztahů.

Využití GIS● mapové služby

● obchod - analýzy nalezení nejvhodnější lokality pro nový obchod, restauraci (na základě demografických dat jako je počet obyvatel, jejich věk, příjem, vzdělání ...); síťové analýzy rozvozu zboží ,

● ochrana proti pohromám - aktuální situace při pohromě, modely povodní, směrování záchranných prostředků - Integrovaný záchranný systém

● distribuční společnosti - nejenom databáze kabelů, plynovodů, ale i analýzy sítí, směrování v sítích,

● životní prostředí - studium chování ekosystémů, modely znečišťování ovzduší a jeho vlivu na životní prostředí,

● státní správa, městské úřady - opět nejenom evidenční charakter, ale i např. dopravní analýzy (hustota dopravy, volba vhodného koridodu pro budování komunikací, …), volby, sčítání lidu, informační systémy, …

● školy - pro výuku geověd.

GIS ve veřejné správěTéměř ve všech institucích se pracuje s daty vztaženými k určitému území, je třeba provádět nejrůznější analýzy apod. Možnosti

využití GIS ve veřejné správě (na krajských úřadech, magistrátech, statistických úřadech, ministerstvech nebo i na zememěřických a katastrálních úřadech, hasičských záchranných sborech atd.):

tvorba územních plánů,

stavební řízení a jeho podpora,

tvorba informačních serverů s mapovými službami,

podpora turistiky, cykloportály, internetové mapy se zájmovými místy,

vizualizace a analýzy (např. viditelnosti) dopadu nových staveb na současnou situaci,

dopravní analýzy a analýzy obslužnosti,

pasport zeleně, komunikací, kontejnerů atd.

mapové a prezentační výstupy,

krizové a povodňové plány a opatření,

mapová podpora, lokalizace a nejrychlejší dojezd k místu nehody/požáru – centrum tísňového volání,

zpracování katastrálních map,

mapové přípravy na sčítání lidu, domů a bytů,

evidence chráněných památkových oblastí, biotopů,

plánování a evidence opravných prací na komunikacích, chodníkách a veřejných prostranstvích ve městě/na kraji,

evidence potrubí, kanalizace a dalších sítí 

Přírodní zdroje a ochrana přírody● V oblasti přírodních zdrojů a ochrany přírody jsou geografické informační systémy využívány hojně, používají se ve výzkumných

ústavech, agenturách pro ochranu přírody, geologických i hydrometeorologických institucích nebo například pro správu vodních toků a lodní dopravy.

● Možnosti využití GIS v oblasti přírodních zdrojů, životního prostředí a zemědělství:

●tvorba klimatických map a analýzy sledování klimatu, globálního oteplování apod.,

●tvorba a aktualizace geologických map,

●evidence vodních toků a lodní dopravy,

●evidence a sledování chráněných krajinných oblastí, sledování chráněných živočichů i rostlin,

●mapování biotopů,

●tvorba map národních parků

●tvorba webových služeb GIS týkajících se ochrany životního prostředí,

●evidence a tvorba map využití půdy podle jejího využití (zemědělská, lesní, louky a pastviny, ...),

●analýzy náchylnosti k erozi a jinému znehodnocování půdy,

●povodňová rizika a rizika a mapování dalších přírodních katastrof, polomů atd.,

●srovnávací analýzy historických snímků – analýza změn v krajině a její vývoj,

●využití aktuálních družicových i leteckých snímků pro zjištění stavu rozsáhlých území např. po přírodní katastrofě,

●modelování rekultivace krajiny, bývalých lomů apod.,

●evidence a správa zelených ploch ve městech,

●správa lesů a vodních zdrojů

Inženýrské sítě● Společnosti poskytující služby či zdroje prostřednictvím sítí potřebují evidovat velké množství dat o

zařízeních rozmístěných v terénu, potřeba je i aktualizace databáze z terénu či nahlížení při inspekcích do aktuálních dat.

● Příklady využití GIS v oblasti utilit:

●správa majetku podniku – potrubí, elektrické sloupy, vedení, kabeláž atd.,

●inspekce a údržba zdrojů,

●správa vegetace kolem vedení,

●tvorba zpráv o výpadcích a evidence stavu oprav,

●péče o zákazníky – informovanost např. o stavu opravy kanalizace/veřejného osvětlení v ulici apod.,

●analýzy zákazníků a prognózy budoucích potřeb např. v nových obytných zónách,

●správa pozemků,

●sledování inspekčních vozidel,

●kontrola integrity sítě,

●sledování znečištění, modelování havárií,

●využití dat dálkového průzkumu Země

DopravaDatabáze silnic a ulic, výpadků a aktuálního stavu na vozovkách, to jsou informace, bez kterých by se dnes

dopravní firmy neobešly.

● Příklady využití GIS v dopravě:

●mapování silničních a uličních sítí,

●pasporty silnic,

●logistika,

●plánování nové výstavby dopravní infrastruktury,

●sledování vozidel pomocí GPS,

●navigační systémy,

●aktuální zpravodajství o uzavírkách, dopravních nehodách a stavu vozovek vzhledem k povětrnostní situaci,

●plánování silničních oprav,

●sjízdnost vodních toků,

●mapy cyklostezek a jejich poskytování prostřednictvím webových služeb,

●evidence vozidel,

●evidence letišť, nádraží a dalších dopravních uzlů

Vojenství● dokonale poznat terén a jeho rizika

● Příklady využití GIS v obraně:

●tvorba veškerého mapového zázemí armády,

●využití GPS, aktuálních leteckých a družicových snímků,

●analýzy a modely reliéfu,

●rychlé mapové služby dostupné z terénu,

●terénní mobilní jednotky vybavené zařízením pro sběr, zpracování i poskytování geografických dat,

●navigační systémy

Zdravotnictví● Plné využití možností GIS ve zdravotnictví na sebe ještě čeká. Již nyní ale jsou známy dobré výsledky využití

GIS při predikci šíření infekčních chorob, ptačí chřipky a dalších.

● Příklady využití GIS v oblasti zdravotnictví:

●mapování výskytu infekčních chorob při epidemiích (SARS, ptačí chřipka atd.),

●mapování nositelů infekčních chorob a sledování jejich pohybu (ptáci, klíšťata...),

●tvorba hlukových map,

●mapové výstupy pro informování veřejnosti,

●aktuální webové služby GIS v případě probíhající epidemie či krizové situace,

●mapování nemocnic a zdravotnických zařízení a jejich dostupnosti,

●evidence lůžek v rámci nemocnic nebo oddělení,

●mapování léčivých pramenů a další využítí v lázeňství

Kartografie● Geografický informační systém a kartografie spolu úzce souvisí. GIS dovede ušetřit kartografům mnoho

práce, protože data jsou oddělena od grafické reprezentace mapy. Software pro GIS samozřejmě umožňuje opatřit výslednou mapu veškerými mapovými prvky (legenda, měřítko atd.).

● Příklady využití GIS v kartografii:

●tvorba turistických map, cyklomap, automap,

●tvorba mapových publikací a atlasů,

●tvorba prezentačních materiálů měst, národních parků, krajů, republiky

●úprava a tisk starých map,

●úprava a tisk ortofotomap, družicových a leteckých snímků v kombinaci s vektorovými daty

Další obory ...● GIS se dá využít v podstatě všude, kde jsou zpracovávány informace o území, kde se majetek či nějaký jev váže k území.

● Geografické informační systémy lze tedy využít také v oblastech:

●obchod a marketing – např. plánování umístění nových poboček,

●archeologie – mapování a evidence vykopávek,

●památková péče,

●architektura,

●logistika,

●realitní kanceláře,

●pojišťovnictví,

●bankovnictví,

●telekomunikace,

●ekologie,

●zemědělství,

●myslivost a rybářství,

●vodohospodářství,

●geologie a hornictví,

●pozemkové úpravy

Vztah GIS a dalších disciplín

Komponenty GIS● Dělení GIS na strukturální komponenty vychází z definic GIS

● Hardware - počítače, počítačové sítě, vstupní a výstupní zařízení (geodetické přístroje, GPS - pozemní i kosmický segment, družice dálkového průzkumu Země, digitizéry, plottery, scannery, …).

● Software - vlastní SW pro práci s geografickými daty (geodaty). Základem systému je jádro, které obsahuje standardní funkce pro práci s geodaty, a programové nadstavby (moduly) pro specializované práce (zpracovávání fotogrammetrických snímků a obrazových záznamů dálkového průzkumu Země, síťové, prostorové a statistické analýzy, 3D zobrazování, tvorba kartografických výstupů, …).

● Data - nejdůležitější část GIS (až 90% finančních nákladů na provoz GIS tvoří prostředky na získávání a obnovu dat).

● Lidé používající daný GIS - programátoři, specialisté GIS (analytici), koncoví uživatelé, ale i správci sítí, manažeři, ... .

● Metody využití daného GIS, jeho zapojení do stávajícího IS podniku (z hlediska praxe velmi komplikovaná a náročná část).

Komponenty GIS● poznámka: často se pojmem GIS u laiků označuje právě jen software. To

ovšem není správné označení, samotný SW je totiž bez dalších komponent GIS k ničemu.

● Pod pojmem GIS budeme vždy rozumět všechny komponenty dohromady.● Pod pojmy "GIS projekt" či "GIS řešení" pak budeme rozumět aplikaci

komponet na konkrétní problematiku

Komponenty GISFunkční komponenty GIS - dělení vychází z definic GIS a pomocí něj popisujeme jednotlivé činnosti, které se v rámci GIS projektu provádějí.

Vstup dat.

Zpracování a uchování dat.

Vykonávání analýz a syntéz z využitím prostorových vztahů - jádro GIS, tedy to co nejvíce odlišuje GIS a jiné IS.

Prezentace výsledků (výstupy grafické - mapy, negrafické - zprávy, souhrnné tabulky, statistická vyhodnocení, …).

Interakce s uživatelem (desktop GIS, Web GIS).

Samozřejmě že tyto činnosti nemusí fyzicky provádět jedna organizace, či dokonce jeden uživatel. Ve skutečnosti je běžnou praxí, že se na realizaci GIS podílí více firem, kdy některé data dodávají, jiné je analyzují, … .

Způsob využití GIS● Kartografická koncepce - klade důraz na tvorbu map, ať už v analogové, či digitální podobě.

Klasickým příkladem tohoto přístupu je např. ZABAGED (Základní báze geografických dat), jejímž prvotním úkolem je tvorba Základní mapy ČR a teprve následně slouží k dalším (např. analytickým) úlohám. Pro tento způsob se používají hlavně CAM (Computer Aided Mapping) a CAC (Computer Aided Cartography) systémy.

● Databázová (evidenční) koncepce - klade důraz na zpracování a uchování dat. Systémy, které se specializují na toto využití GIS se označují např. jako LIS (Land Information System), MIS (Munincipal Information System), AM/FM (Automated Mapping/Facilities Management).

● Analytická koncepce - klade důraz na analytické prostředky

● Reálné nasazení GIS je ve většině případů kombinací několika koncepčních přístupů.

Geografická dataobsahují dva až tři základní typy informací:

prostorová informace - pozice objektu, jeho tvar vztah k ostatním objektům,

popisná informace (atributová data) - další vlastnosti daného objektu např. teplota, typ asfaltu, tloušťka drátu, datum vzniku, typ plynového potrubí …

časová informace - je-li použita, přidává do systému dynamické vlastnosti, např. datum poslední opravy potrubí.

Prostorová data● jsou reprezentována pomocí objektů (features), ukládá se jejich umístění a tvar v

prostoru, tedy jejich geometrie. Jednotlivé objekty jsou reprezentovány pomocí následujících prvků :

●Bod - reprezentuje objekty, které nemají žádný rozměr (např.: trigonometrický bod) nebo takové, jejichž rozměr je tak malý, že v měřítku mapy nejsou vyjádřitelné plošně (např.: sloup veřejného osvětlení v mapě 1:5 000).

Bod má dimenzi 0 - nelze u něj měřit žádný rozměr.

●Linie - reprezentuje objekty jako řeky, silnice, potrubí, vedení, tedy objekty tak úzké, že je v měřítku mapy není vhodné reprezentovat plochami nebo také objekty, které nemají definovanou šířku (vrstevnice, …).

Linie má dimenzi 1 - lze u ní měřit délku jen v jednom rozměru.

●Plocha - reprezentuje objekty, jejichž hranice uzavírá nějakou homogenní oblast (například jezera, lesy, zastavěná plocha, …).

Plocha má dimenzi 2 - lze na ní měřit ve dvou rozměrech.

● Tyto objekty jsou zobrazeny na mapě v určitém kartografickém zobrazení v určitém rovinném souřadnicovém systému (např.: Křovákovo zobrazení se souřadnicovým systémem S-JTSK) a v měřítku.

Prostorové vztahy● (spatial relationships)● Mapy graficky reprezentují prostorové vztahy

mezi jednotlivými objekty; ● např. můžeme identifikovat všechny linie

procházející daným bodem, nejkratší spojnici 2 objektů, vzdálenosti...

● tyto informace nejsou explicitní - je nutné odvození z pozice a tvaru jednotlivých objektů.

Popis dat● Popisná informace se reprezentuje pomocí kartografických vyjadřovacích

prostředků (barvy, typy a tvary symbolů a čar, nápisy…). ● že charakteristika objektu (tj. jeho popisná informace - atribut) je

reprezentována různým grafickým vyjádřením v závislosti na hodnotě atributu, např: je-li komunikace dálnicí, je vyjádřena tlustou žlutou čarou, je-li silnicí 1. třídy, je vyjádřena tlustou červenou čarou, která se postupně ztenčuje v závislosti na snižování třídy silnice.

● platí analogová data● digitální data – atributy v databázi

Prostorová data v digitální podobě

Pro prostorová data jsou používány převážně 2 modely jejich reprezentace v digitální podobě.

● vektorový ● rastrový K těmto dvěma reprezentacím je možno

přistupovat buďto vrstvově nebo objektově.

Vrstvový přístupJednotlivá data jsou obvykle organizována v tématických vrstvách (layer,

theme, coverage). princip vychází z používaného způsobu při vytváření map v kartografii, kde je obsah mapy dělen do vrstev podle barev. V GIS se ale, a to je velice důležité si uvědomit, data dělí skutečně podle tématiky.

Reprezentace komplexního světa pomocí jednoduchých tématických vrstev nám snadněji umožňuje zorganizovat a pochopit vztahy mezi jednotlivými jevy.

Výhody:

možnost vytváření tematických hierarchií,

získávání, úpravy a přístup k údajům jsou řešeny specificky pro každou vrstvu,

rychlé hledání podle atributu.

Nevýhody:

komunikace mezi objekty v různých vrstvách je problematická, přitom samozřejmě nutná, například při tvorbě topologických vztahů

Objektový přístup● založen na principech objektově orientovaného programování, každý objekt obsahuje geometrii, topologii,

tématiku (atributy) a dále i chování (metody),

●objekty je možné sdružovat do tříd objektů, objekt je pak instancí (prvkem) takovéto třídy, je možné vytvářet hierarchické vztahy mezi objekty (rodič - potomek), atributy a metody je možně dědit.

● Příklad:

● Z obecného objektu linie zdědí objekt komunikace geometrickou (prostorovou) informaci o tom, že se má zobrazovat jakožto lomená čára. Navíc do něj vložíme atributovou informaci, že se jedná o komunikaci, čímž jej odlišíme od obecného objektu linie.

● Dále řekneme, že atribut komunikace může nabývat hodnot silnice, železnice nebo vodní cesta. Další generace objektů, zdědí informaci o tom že je komunikace a například konkrétně silnice. Pak do ní můžeme přidat například atributovou informaci o jejím čísle, počtu pruhů, délce, … a samozřejmě třídě (jedná se o třídu ve smyslu "silnice 1. třídy, dálnice, …").

● Výhody objektového přístupu

●je možný hierarchický přístup "od shora dolů" k individuálním objektům, definování tříd je díky dědičnosti velmi pružné, individuální objekt se velice snadno vyhledává, jednotlivé objekty se umí starat samy o sebe (dálnice ví, že silnice na ni může být připojena jen pomocí nájezdu), objekt jako celek sebou nese všechny informace (o tom více až u databází).

● Nevýhody:

●model není ještě tak zažitý jako vrstvový přístup (ten používají téměř všichni), je poměrně náročný na hardware i na personál (implementace objektového GIS je zpočátku mnohem náročnější než pomocí klasického přístupu).

Vektorová reprezentace dat● Vektorová reprezentace se zaměřuje na popis jednotlivých geografických objektů:

● Poznámka: Úsečka nebo křivka mezi dvěma body definuje linii (line) v geometrickém smyslu. V GIS se ale křivky nepoužívají moc často, důvodem je problematická kompatibilita datových formátů, které používají křivky. To by jistě šlo vyřešit, v praxi se ale zatím ukazuje, že jejich nahrazení lomenými čarami s použitím mezilehlých bodů (vertex) mezi dvěma koncovými body/uzly (points, nodes) bohatě postačuje.

● základní stavební prvky ve vektorové reprezentaci, pomocí nichž lze reprezentovat složitější typy objektů:

● Bod (Point) je definován souřadnicemi v prostoru. Dále může obsahovat informaci o jeho napojení v linii (nenapojený / mezilehlý bod / koncový bod-uzel). Jeho dimenze je 0.

● Linie (Line), též někdy oblouk (arc), je definována jako sekvence sousedících úseček, napojujících se v mezilehlých bodech (vertex), která začíná a končí v koncových bodech - uzlech (nod). Jejím topologickým ekvivalentam je hrana. Její dimenze je 1.

● Řetězec linií (PolyLine) je element, který splňuje následující podmínky:

●každá linie (hrana) je v řetězci linií jen jednou,

●kromě prvního a posledního uzlu v řetězci, se ostatní uzly vyskytují přesně ve dvou liniích (hranách), příslušných řetězci,

●pokud se i první a poslední uzel vyskytuje ve dvou liniích/hranách, je tento řetězec uzavřený.

● Jeho dimenze je 1.

● Plocha (area) je definována jako uzavřená linie nebo řetězec linií- tzn. že první a poslední uzel jsou identické. Její dimenze je 2.

Vektorová reprezentace - pokrač.● Povrch (surface) je plocha s

přiřazenými hodnotami v každém jejím bodě, tedy i v bodech vnitřních (např. nadmořská výška); má dimenzi "2.5".

● Posledním objektem je objem - volume - má dimenzi 3, ale zatím se moc nepoužívá, jelikož práce s tímto objektem velice náročná na výpočetní výkon a pro většinu aplikací vystačíme s předchozími geometrickými prvky.

Topologie● Topologie je matematický způsob, jak explicitně vyjádřit prostorové vztahy mezi jednotlivými

geometrickými objekty.

● Mnoho analýz v GIS využívá pouze topologické a nikoli geometrické vztahy

● Důvod pro využívání topologie (ESRI 1995): "Topology is useful in GIS because many spatial modeling operations don't require coordinates, only topological information. For example, to find an optimal path between two points requires a list of the arcs that connect to each other and the cost to traverse each arc in each direction. Coordinates are only needed for drawing the path after it is calculated."

● Tři základní topologické koncepty :

●Konektivita - dvě linie se na sebe napojují v uzlech.

●Definice plochy - linie, které uzavírají nějakou plochu definují polygon.

●Sousednost (princip okřídlené hrany) - linie mají směr a nesou informaci o objektech napravo a nalevo od nich.

Topologie

Rastrová reprezentace● rastrová reprezentace se zaměřuje na danou lokalitu jako celek. Většinou je používána pro reprezentaci

spojitě se měnících jevů jako například digitální model reliéfu (DMR) či rozložení teploty.

● Základním stavebním prvkem je u rastrové struktury tzv. buňka (cell). Buňky jsou organizovány do tzv. mozaiky. Jednotlivé buňky obsahují hodnoty (values)

● Typy tvarů buněk:

●čtvercová buňka,

●trojúhelníková buňka,

●hexagonální buňka.

● Nejčastěji se používá čtvercová mřížka - speciální typ mozaiky, protože:

●je kompatibilní s datovými strukturami programovacích jazyků používaných pro tvorbu GIS software,

●je kompatibilní s mnoha zařízeními pro vstup a výstup dat (monitory, scannery, plottery),

●je kompatibilní s kartézským souřadnicovým systémem.

Rastrová reprezentace

Topologie je v rastrovém modelu definována implicitně (je jasné kdo je čí soused), tudíž není nutné ji explicitně ukládat jako pro vektorový model.

Rastrová reprezentace● rastrová datová struktura může nést informace o bodech, liniích a plochách. Bod

odpovídá hodnotě v jedné buňce, linie odpovídá řadě spojených buněk se stejnou hodnotou a plocha odpovídá skupině navzájem sousedících buněk se stejnou hodnotou

● Při využívání rastru pro reprezentaci povrchu je třetí rozměr reprezentován jako hodnota rastru. Ta je pak funkcí dvourozměrných souřadnic z = f (x,y)

● zvolení vhodného rozlišení, resp. velikosti buňky-pixelu (zkratka od picture element - obrazový bod). Při nevhodné volbě rozlišení může dojít buď k zbytečnému ukládání mnoha dat na disk nebo naopak ke ztrátě prostorových informací, například o tvaru jednotlivých objektů

● V mozaikovém (rastrovém) modelu je častý případ, kdy buňka nenabývá žádné hodnoty. Problematika reprezentace "žádné hodnoty" (NoValue/NoData) se v počítači řeší zavedením speciální hodnoty NODATA, která nabývá předem zvolené hodnoty. Například v ARC/INFO GRID (modul na zpracování rastrového datového modelu v software ARC/INFO) je tato hodnota určena jako -9999.

● Mozaiky mohou reprezentovat hodnotu buď pouze pro střed buňky (tzv. lattices) nebo pro celou oblast buňky (tzv.: grids).

● z hlediska obsahu, lze rastrová data dělit na data reprezentující jeden jev, tj. "klasické rastry", a na data obrazová.