Geografický informační systém

Geografický informační systém (GIS; anglicky Geographic information system) je počítačový systém, který umožňuje ukládat, vizualizovat, spravovat a analyzovat prostorová data a jejich vztahy, tedy data o jevech, pro něž je významná jejich poloha (na Zemi, v dané lokalitě, v prostoru). Takovýto systém se skládá ze softwarových nástrojů, geografických dat, sady pojmů a metod, uživatelů a institucionálních organizací. Software GIS jsou počítačové nástroje, které umožňují uživateli vytvářet interaktivní dotazy (vyhledávání vytvořené uživatelem), ukládat a upravovat prostorová i neprostorová data, analyzovat výstupy prostorových informací a vizuálně sdílet výsledky těchto operací jejich prezentací v podobě map.

Systémy GIS propojují polohová data s dalšími zdroji dat popisujícími vlastnosti mapovaných objektů - např. nosnost mostu, obsazenost kanceláře, evidenční číslo sloupu elektrického vedení, průjezdová rychlost silnice, jméno vlastníka parcely, datum revize vodovodního potrubí atd. Tato data mohou být čerpána z jiných podnikových systémů (ERP) nebo z údajů čidel v terénu. Mapová data v systému GIS mohou být doplněna i o rastrové informace, např. z leteckého snímkování, z naskenovaných mračen bodů (Lidar), apod.

Dělení geoobjektů

Geoobjektů v GIS se dělí podle počtu dimenzí. Reálné objekty na zemském povrchu jsou vždy trojrozměrné. Do prostředí GIS se však převádí dle potřebné úrovně zjednodušení (generalizace).

  • 0D geoobjekty – bezrozměrné objekty, body, definované pouze svou polohou. Příkladem může být například autobusová zastávka v GISu modelujícím dopravu nebo GSM vysílač v GISu mobilního operátora modelující pokrytí signálem.
  • 1D geoobjekty – jednorozměrné obj., úseky čar (hran, linií), s konečnou délkou a nulovou plochou. Pomocí 1D geoobjektů se nejčastěji modelují silnice, řeky apod.
  • 2D geoobjekty – dvojrozměrné obj., mnohoúhelníky (plochy, polygony), s konečným obvodem a konečnou plochou.
  • 3D geoobjekty – trojrozměrné obj., geometrická tělesa. V GISech se používají výjimečně, ve specifických případech. Třetí rozměr je v GISech nejčastěji modelován pomocí tzv. digitálního modelu terénu (DMT, anglicky DEM).

Modely geografických dat

Geografická data mohou být v GIS organizována dvěma základními modely:

Vektorový model dat

Vektorový model dat pracuje s třemi variantami objektů:

  • body – reprezentují objekty, které mají příliš malou plochu, aby se daly zobrazit jako plochy (sídla).
  • linie – reprezentují objekty, u nichž je důležitá délka a jejichž plocha je zanedbatelná (silnice, řeky).
  • plochy – reprezentují veliké objekty, které nelze zobrazit bodem (lesní plochy, zemědělské plochy, jezera)

Existují různé vektorové modely dat:

  • Špagetový model – Ve špagetovém modelu jsou všechny typy objektů, bez ohledu na počet dimenzí, uloženy v jednom heterogenním seznamu. Ukládají se data o typu objektu (bod, čára, polygon) a parametrech objektu (jedna či více souřadnic). Ve špagetovém modelu není obsažena žádná informace o topologii (sousednost, orientace, konektivita, obsahování), a proto je tento model pro analýzu geodat obtížně použitelný. Navíc zde dochází k redundanci dat.[zdroj?]
  • Hierarchický model – Hierarchický model ukládá data hierarchicky s ohledem na počet dimenzí. Vychází z faktu, že polygon se skládá z několika linií, linie z několika úseček, úsečky jsou pak spojením dvou bodů. Tyto elementy jsou pak v GISu uloženy samostatně, nejčastěji v geodatabázi.
  • Topologický model – Topologický model je kompromisem mezi špagetovým a hierarchickým modelem. Ukládají se pouze body a čáry, přičemž k čáře lze připojit informaci o její orientovanosti, podle níž lze pak určit sousední polygon vlevo a vpravo.

K těmto datům lze připojit široké spektrum atributů (atributových dat), které popisují dané prvky, přiřazují jim určitou charakteristiku. Uchovávají se v tabulkách. Může jich být libovolné množství a mohou být libovolně složité.[zdroj?]

Rastrový model dat

Rastrový model dat pracuje s množinou bodů stejné velikosti pravidelně uspořádaných v řádcích a sloupcích. Přesnost daného modelu je pak určena velikostí bodu, který má danou vlastnost – barvu. Rastrová data zahrnují obrázky, letecké nebo družicové snímky, nebo naskenovaná data. Spojení grafických a tabelárních dat a užití nástrojů software GIS umožňuje vizualizaci a prezentaci těchto dat, napojení dalších statistických informací či uživatelských tabulek a široké spektrum prostorových analýz.[1]

Pro geografická data je typické uspořádávání informací do vrstev. Na uživateli systému zůstává, se kterou vrstvou chce pracovat, které chce mít zobrazeny, a které nečinné. [2][3]

Kartografické prvky

Kartografické prvky usnadňují orientaci v mapě a její interpretaci. Zahrnují:

  • Názvy a vysvětlující text popisují účel mapy. Zobrazuje se pomocí textových symbolů.
  • Mapový rám tvořící hranice a vnitřní členění mapy. Zobrazuje se pomocí liniových symbolů.
  • Legendy vysvětlují symboly, které se používají pro zobrazení geografických prvků, a využívají k tomu linií, výplní ploch, znakových symbolů a textu.
  • Šipky označující sever, mapová měřítka a stupnice určují orientaci a měřítko mapy. Při jejich zobrazení se používá linií, stínovaných ploch a textových symbolů.

Získávání geografických dat

Digitalizace existujících dat

Nejběžnější způsob tvorby dat je digitalizace, kde je papírová mapa, kopie nebo plán převeden do digitální podoby pomocí CAD programu s možností geo-odkazování. Díky široké dostupnosti ortorektifikovaných snímků (ze satelitů, letadel) se digitalizace stává hlavní cestou, jejímž prostřednictvím jsou geografické údaje získané. Digitalizace zahrnuje sledování geografických dat přímo kolmo směrem k zemi, namísto tradiční metody překreslování tvarů na digitalizační tablet.

Sběr nových dat

Pozice z globálního družicového navigačního systému (GNSS) lze také shromažďovat a následně importovat do GIS. Nově je možné využívat počítače v terénu s možností okamžitě upravovat data pomocí připojení k bezdrátové síti nebo i úpravy bez připojení k internetu. To eliminuje potřebu importovat a aktualizovat data v kanceláři poté, co byla shromážděna prací v terénu. Nové technologie tak umožňují uživatelům vytvářet mapy, jakož i analýzy přímo v terénu, což činí projekty účinnější a mapování přesnější.[zdroj?] Dálkově snímaná data hrají také důležitou roli při shromažďování údajů. V Anglii v polovině roku 1990 byly použity hybridní balónky zvané Helikites s použitím kompaktních digitálních fotoaparátů ke sběru dálkově snímaných dat. Také letadla měřící s přesností na 0,4 mm byla použita k dálkovému snímání dat. Helikitesy jsou levnější a shromažďují přesnější údaje, než letadla.[zdroj?] Využívá se též bezpilotních dronů. Například dron Aeryon Scout byl použit k mapování 50 akrového areálu s hustotou vzorkování každý 1 palec (2,54 cm) za 12 minut.[4]

Většina digitálních dat v současné době pochází z fotointerpretace leteckých snímků. Pracovní stanice jsou používány k digitalizování dat ze stereoskopických digitálních fotografií. Tyto stanice umožňují vznik dat zachycených ve dvou a třech dimenzích, s výškami měřenými s využitím dvou obrázků s využitím principů fotogrammetrie.

Satelitní dálkový průzkum představuje další důležitý zdroj prostorových dat. Satelity používají různé balíčky senzorů pasivně měřící odrazivosti z částí elektromagnetického spektra vln nebo rozhlasových vln, které byly odeslány z aktivního čidla jako je radar. Dálkový průzkum sbírá rastrová data, která mohou být dále zpracovány do různých skupin k identifikování objektů a bodů zájmu, půdního pokryvu.

Po zadání dat do GIS je data obvykle třeba upravit a odstranit chyby. Vektorová data musí být "topologicky korektní" před tím, než mohou být použity pro některé pokročilejší analýzy. Například v silniční síti musí být spojeny silnice s křižovatkami. U skenovaných map může být nutné odstranit vady ze zdrojové mapy, aby nebyly na výsledném rastru. Například skvrna nečistot může spojit dvě linky, které by neměly být spojeny.[zdroj?]

Využití GIS

Geografické informační systémy jsou využívány např. ve veřejné správě, dopravě nebo obraně, mapování kriminality, klimatologii,[5][6] krajinné architektuře, archeologii nebo regionálním a územním plánování. GIS také zasahuje do lokalizačních služeb, což umožňuje GPS v mobilním zařízení zobrazit jeho umístění ve vztahu k pevným i pohyblivým objektům. GIS umožňuje vytvářet mapu i model části zemského povrchu.

Webové mapové aplikace

Vznikající mapové aplikace na webu umožňují přístup veřejnosti k velkému množství geografických dat. Některé z nich jako jsou Mapy Google a Mapbox, zveřejňují API, pomocí kterých je umožněno uživatelům vytvářet vlastní aplikace. Mimoto existují také crowdsourcovaná geodata v projektech jako je OpenStreetMap.

Příklady software pro GIS

Odkazy

Reference
  1. (ARCDATA Praha : Geografická data, 2007)
  2. (Co je GIS, 2007)
  3. MRÁZKOVÁ, Kateřina. Tematický atlas Jižní Ameriky. Brno, 2008. 56 s., 77 příl. Diplomová práce. Masarykova univerzita, Fakulta Pedagogická, Katedra Geografie
  4. Aeryon Announces Version 5 of the Aeryon Scout System | Aeryon Labs Inc". Aeryon.com. 2011-07-06. Retrieved 2012-05-13. Jump up. Dostupné z WWW: http://www.aeryon.com/news/pressreleases/248-softwareversion5.html
  5. Off the Map | From Architectural Record and Greensource | Originally published in the March 2012 issues of Architectural Record and Greensource | McGraw-Hill Construction - Continuing Education Center". Continuingeducation.construction.com. 2011-03-11. Retrieved 2012-05-13. WWW: https://continuingeducation.bnpmedia.com/course.php?L=5&C=879
  6. Arctic Sea Ice Extent is Third Lowest on Record". WWW: http://www.nasa.gov/topics/earth/features/seaicemin09.html

Literatura
  • ČAPEK, Richard. MIKŠOVSKÝ, Miroslav. MUCHA, Ludvík. Geografická kartografie, Praha: Státní pedagogické nakladatelství Praha, 1992. 373 s. ISBN 80-04-25153-6.

Související články

Externí odkazy


This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.