Upload
daphne-ayers
View
63
Download
0
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Úvod do problematiky GIS Abstrakcia reality, organiz ácia priestorových údajov v počítači Princípy vektorovej reprezentácie Princípy rastrovej reprezentácie Povrchy – digitálne modely terénu. Úvod do problematiky GIS Abstrakcia reality, organiz ácia priestorových údajov v počítači - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
Úvod do problematiky GIS
Abstrakcia reality, organizácia
priestorových údajov v počítači
Princípy vektorovej reprezentácie
Princípy rastrovej reprezentácie
Povrchy – digitálne modely terénu
Úvod do problematiky GIS
Abstrakcia reality, organizácia
priestorových údajov v počítači
Princípy vektorovej reprezentácie
Princípy rastrovej reprezentácie
Povrchy – digitálne modely terénu
Podstata problému:
Vyriešiť reprezentáciu objektov z geosféry – geoobjektovv počítačovom prostredí
Vytvoriť digitálny model - reprezentáciu týchto objektov
Model – zjednodušenie reálneho objektu - zachovanie základných, podstatných vlatností- zložitosť, komplexnosť geoobjektov
Komplexnosť, zložitosť vyplýva z potreby uložiť, modelovať- polohu- priestorové vzťahy- atribúty, vlastnosti- dynamiku, časové zmeny
Mapa ako špecifický typmodelu
Tvorba predstavy na základe pozorovania reality
Tvorba mapy na základe predstavy
Tvorba GIS na základe mapových modelov
Proces tvorby digitálnych reprezentáci,podľa Rapanta, 1999
W M G Dreálny svet mentálne grafické digitálne
reprezentácie reprezentácie reprezentácie
W WW WM WG WDerózia pozorovanie fotografovanie senzory DPZ
M MW MM MG MDbudovanie komunikácia kreslenie klavesnica, kurzor
G GW GM GG GD??? čítanie mapy reprografia scanovanie
D DW DM DG DDNC stroje nevizuálne vizualizácia simulácie,
skúmanie dát prenos dát
Rene van den Schans, 1990:The WDGM model, a formal system view on GIS
Špecifiká priestorových údajov
Úrovne abstrakcie reality
Prístupy k spracovaniu údajov na počítači
Databázové modely
Výber štruktúr pre potreby GIS
Stratégie uloženia údajov – vývojové generácie
Špecifiká priestorových údajov
Úrovne abstrakcie reality
Prístupy k spracovaniu údajov na počítači
Databázové modely
Výber štruktúr pre potreby GIS
Stratégie uloženia údajov – vývojové generácie
Definovanie polohy
Priestorová poloha – určujúca charakteristika pre všetky geoobjekty
Jednoznačné definovanie polohy – súradnicový systém
Požiadavky na spôsob definovania polohy: jednoznačnosť kvantifikovateľnosť merateľnosť – metrika
Metrika – vzdialenosť ako funkcia polohyd (s,t) > 0, ak d (s,t) = 0 potom s = td (s,t) = d (t,s)d (s,t) < d (s,k) + d (k,t)
Funkcie
Relácie
Množiny
Topologické priestoryGrafy
AlgebraickéKombinatorické
BodovéMetrické
Euklidovské
Hierarchické členenie priestorov, podľa Rapanta, 1999
Geografický S SZemské teleso
Karteziánsky S S Absolútne Kontinuálne
Kartografický S S - Rovina Globálne
Sférický grid Zemské telesoAbsolútne Diskrétne
Rovinný grid Rovina
Priame
Lokálny S S Rovina
AbsolútneInž. Siete Rovina Kontinuálne
RelatívneStaničenie Línia Lokálne
Rovinný grid Rovina Absolútne Diskrétne
Definovanie polohy
5 5 S 6 0 V
J
S
Z
X
Y
Definovanie polohy
a z im u tá ln e v a lco v é
k u žeľo v é
Definovanie polohy
Mapové projekciepodľa zobrazovacej roviny
n o rm á ln e p riečn e v šeo b ecn é
A
A’ A’
A
A’
A
a ) gn ó n om ick á b ) stereog ra fick á d ) o r tog ra fick á
A
B
Křovákovo zobrazenie - SJTSK Gauss-Krugerovo zobrazenie
a )
b )
Geometrický popis geoobjektov
Geometrické modelovanie – zjednodušovanie reality
Geometrická dimenzionalita
0D objekty1D objekty – majú dĺžku2D objekty – majú plochu3D objekty – majú objem a povrch
So zmenou mierky, úrovňou detailu sa geometrická dimenziageoobjektu v modeli môže meniť
Topológia – topologický popis- priestorové vzťahy reálnych geoobjektov,ich modelov alebo ich stavebných častí
V realite identifikované pomocou myslenia, abstrakcie,skúseností pozorovateľaPočítačové prostredie vyžaduje formalizáciu
Reálne priestorové vzťahy: spojitosť, nadväznosťorientácia, smerpriľahlosť, susednosťobsiahnutosť
Zvyčajne sa explicitne nezaznamenávajúGIS majú nástroje na ich identifikáciu
Topológia
Špeciálne chápanie v GIS – vektorová reprezentácia- vzťahy medzi stavebnými prvkami modelu
Topologická dimenzionalita
0D objekty – uzly1D objekty – spojnice, hrany2D objekty – polygóny3D objekty – telesá, povrchy
Atribúty – tématická časť popisu geoobjektov
„Atribútová dimenzionalita“
Hodnoty atribútov sú vyberané z prípustného oboru – domény
Typy domén – stupnice – mierky
Nominálne – typické kvalityPoradiaIntervalovéOrdinárnepomerné – typické kvantity
Dynamika – časová zložka popisu geoobjektov
Zatiaľ vo vývoji
Môže byť chápaná ako samostatná zložka alebo v nadväznostina predchádzajúce časti popisu geoobjektu:
zmeny polohy, veľkosti v časezmeny priestorových vzťahov v časezmeny vlastností v čase
Zatiaľ v praxi záznam o aktuálnosti – časovej platnosti
Špecifiká priestorových údajov
Úrovne abstrakcie reality
Prístupy k spracovaniu údajov na počítači
Databázové modely
Výber štruktúr pre potreby GIS
Stratégie uloženia údajov – vývojové generácie
. .. . .
...
Z D R O JO V ÁD O M É N A
C IE Ľ O V Á D O M É N Afu n k c ia
m o d e lo v an ia
a )
m
t m (t)
in v (m )
m (D )
b )
D AT O V Ý M O D E L
R E Á L N Y S V E T
reco rd 32 3
re co rd 32 2reco
r d 3
24
re co r d 3 2 1
reco rd 3 25 Z n ačk a p re k o n iec sú b o ru
Z n ačk a p re k o n iec z ázn am u
Š T R U K T Ú R A Z Á Z N A M U
N Á Z V YR E Ť A Z C O V
1
3..
.
....
11
1 2
1 3
111 2
1 3
97
8
78
9
0
10
222
7
8
9
xx
x
yy
yx y, x y .......,
D AT O V Á Š T R U K T Ú R A
P O LY G Ó N Y R E Ť A Z C E
...
B O D Y P R IE S E Č N ÍK Y
Úrovne abstrakcie realitypodľa Peuquet a Marble, 1990
R E Á L N Y S V E T
E x te rn ým o d e l 1
E x te rn ým o d e l 2
E x te rn ým o d e l 3
K o n ce p tu á ln ym o d e l
L o g ick ým o d e l
In te rn ým o d e l
R ô zn y u ž ív a te liam a jú rô zn e p o h ľad yn a sv e t
Úrovne abstrakcie reality podľa Laurini a Thompson, 1994
ap lik ačn é d isc ip lín y
g eo - in fo rm ačn áteó ria
in fo rm a tik a
lo g ick é m o d e lo v an ieú d a jo v
fy z ick é m o d e lo v an ieú d a jo v
k o n cep tu á ln e m o d e lo v an ie
p rie s to ro v é m o d e lo v an ie
k on cep c ia m o d elo v an ia
Špecifiká priestorových údajov
Úrovne abstrakcie reality
Prístupy k spracovaniu údajov na počítači
Databázové modely
Výber štruktúr pre potreby GIS
Stratégie uloženia údajov – vývojové generácie
A
B
D a tov ýsú b or 1
D a tov ýsú b or 1
D a tov ýsú b or 2
D a tov ýsú b or 2
D a tov ýsú b or 3
D a tov ýsú b or 3
A p lik a čn ýp rog ram 1
A p lik a čn ýp rog ram 1
A p lik a čn ýp rog ram 2
A p lik a čn ýp rog ram 2
V ý stu p 1
V ý stu p 1
V ý stu p 2
V ý stu p 2
S y stém r ia d en iab á zy d á t
(d a ta b ázov ýsy stém )
AGENDOVE SPRACOVANIE
DATABAZOVE SPRACOVANIE
Nevýhody agendového spracovania:redundantnosťstrata integritystrata nezávislostistrata bezpečnosti
Výhody databázového spracovania:centralizované riadenienezávislosť dát od aplikáciípriamy užívateľský prístupzníženie redundancieužívateľské pohľady na dátaprogramovací, dotazovací jazyk
u ž ív a teľ 1 . u ž ív a te ľ 2 . u ž ív a te ľ 3 . u ž ív a te ľ 4 . u ž ív a te ľ 5 .
E x te rn ýp o h ľa d
E x te rn ýp o h ľa d
E x te rn ýp o h ľa d
E x te rn ýp o h ľa d
K o n c ep tu á ln a sc h é m a
In te rn á sc h ém a
u lo že n é ú d a je
F y z ick á sch ém a
L o g ick á sch ém a
D a tab áz a
ANSI SPARC architektúra
Špecifiká priestorových údajov
Úrovne abstrakcie reality
Prístupy k spracovaniu údajov na počítači
Databázové modely
Výber štruktúr pre potreby GIS
Stratégie uloženia údajov – vývojové generácie
Model dát - konceptuálna, pojmová organizácia údajov,spôsob popisu a manipulácie s údajmi databázy
Počítačový súbor
Položka Položka Položka Položkapriezvisko meno ročník predmet 1.
Záznam č.1. Zelený Michal 1. GIS
Záznam č.2. Slovák Ján 1. GIS
Záznam č.3. Bystrický Jozef 1. DPZ
Záznam č.1. Mokrá Katarína 1. GIS
Hierarchický datový model
Sieťový datový model
Relačný datový model
M I II I II
a c
b e
c f
d g
a b c d e f g
1 2 3 4 3 5 6
2 3 4 1 5 6 4
Špecifiká priestorových údajov
Úrovne abstrakcie reality
Prístupy k spracovaniu údajov na počítači
Databázové modely
Výber štruktúr pre potreby GIS
Stratégie uloženia údajov – vývojové generácie
Výhody architektúry GIS s využitím DBMS (relačného)Spôsob využitia dát nezávisí od spôsobu uloženiaSú k dispozícií automatizované nástroje na manipulácius datamiExplicitné definovanie vzťahov medzi lokalizačnýmia atribútovými údajmiLepšie riadenie integrity údajov štandardnými nástrojmiDBMS
Nevýhody Problémy s premenlivou dĺžkou záznamov lokalizačnýchúdajovKomplikovanejšia manipuláciaPotreba väzieb na grafické operáciePotreba súčasnej práce s veľkým počtom súborovZložitá ochrana údajov
1
1 0 2
2
1 0 1A rea #
Vek #
p H #
A rea #
2
1 0 1
1 0 2
1
R D B M S S o ftw areS o ftw are p re sp raco v an iep rie s to ro v ý ch ú d a jo v
p H
Vek
Fragmentácia – roztrieštenie údajov do viacerýchsúborov
S o ftw are p re sp raco v an iep rie sto ro v ý ch ú d a jo v
R D B M S k sp raco v an iua trib ú to v ý ch ú d a jo v
P rie s to ro v ád a tab áza
A trib ú to v ád a tab áza
G IS p ro g ram o v ý b a lík
A trib ú to v ád a tab áza
ex te rn á R D B M Sd a tab ázo v ý so ftw aro v ýin te rface
S o ftw are p re sp raco v an iep rie sto ro v ý ch ú d a jo v
G IS p ro g ram o v ý b a lík
P rie s to ro v ád a tab áza
a ) D B M S im p lem en to v an ý d o G IS
b ) E x te rn ý D B M S
Využitieexterného DBMS
Nevýhody relačného datového modelu pre potrebyštrukturovania geografických údajovLogické modelovanie sa vzďaľuje od konceptuálneho(údaje jedného objektu sú vo viacerých relačných tabuľkách)Zložitá reprezentácia niektorých priestorových vzťahovZložitá tvorba hierarchií objektovObjekty ako také nemajú explicitne pridelené kľúče
Výhody priestorovo orientovaného prístupuVyššia zhoda konceptuálneho a logického modelovaniaJeden objekt = jeden súborJednoduché vytváranie hierarchií, odvodzovania a dedenieObjekty sú explicitne definované - identita, štruktúra, chovanieZjednotenie manažovania polohových a atribútových údajovIntegrovaný jazyk, komunikácia pomocou správJednoduché väzby na grafikuZachovaná možnosť pracovať tradičným spôsobom
R eá ln y sv e t R eá ln y sv e t
D a ta b á za D a ta b á za
a ) R e lačn ý m o d e l
Jed e n o b jek t Ve ľa záz n am o v
b ) O b jek to v o o rien to v an ý m o d e l
(Jed n a (reá ln a ) en tita jed e n (d a tab áz o v ý ) o b jek t
Špecifiká priestorových údajov
Úrovne abstrakcie reality
Prístupy k spracovaniu údajov na počítači
Databázové modely
Výber štruktúr pre potreby GIS
Stratégie uloženia údajov – vývojové generácie
Vývojové generácie GIS(podľa spôsobu implementácie DBMS)
Prvá generácia – bez DBMSŠtruktúry bez atribútových súborov (rastrové)Štruktúry s jednoduchými “flat“ tabuľkami atribútov
Druhá generácia – s relačnými DBMSDuálne systémyIntegrované systémy
Tretia generácia – s postrelačnými systémamiRozšírené relačné systémyObjektovo orientované systémy
Stratégia I. Druhá vývojová generácia GIS, Duálne systémy, podľa Raper, 1993
Stratégia II. Druhá vývojová generácia GIS, Integrované systémy,podľa Raper, 1993
Stratégia III.Tretia vývojová generácia GIS, podľa Raper, 1993