02 upravljanje podacima 09062010dperko/nids_dperkovic/predavanja/...kartografijom, geografskim i...

Upravljanje podacima

Dario Perkovi ć 2010

O S N O V E G E O I N F O R M A T I K E

2Upravljanje podacima

PRIKUPLJANJE PODATAKA

3Upravljanje podacima

• Podaci koji se koriste u geoinformatici dolaze nam iz velikog

broja raznovrsnih izvora. Bez obzira na način prikupljanja, oblik

podataka, krajnju namjenu te njihovu završnu vizualizaciju, radi

se uvijek o geoprostornom podatku koji se uobičajeno

provjerava s već postojećim podacima.

• Točnost i preciznost, kvaliteta i količina podataka utjecat će na

informacije koje želimo znati o nekom dijelu našeg planeta.

Prikupljanje podataka

4Upravljanje podacima

Teodolit

Nivelir

Geometrijski nivelman

ZemljaSatelit

Senzori u daljinskim istraživanjima

Izvori podataka

5Upravljanje podacima

Izvori podataka

Satelit

Aerofotogrametrija

GPS

6Upravljanje podacima

Rasterski GIS

Vektorski GIS

Atlas svijeta

Ortofoto snimakKonturna karta

Rezultati obrade podataka

7Upravljanje podacima

GIS projekt

Baza podatakaDigitalni model reljefa (DMR)

Tematskomodeliranje

Rezultati obrade podataka

8Upravljanje podacima

• Radi lakšeg razumijevanja geoinformatike, potrebno je

ukratko pojasniti discipline koje su s njom usko povezane. To

su geodezija, fotogrametrija, kartografija, daljinska

istraživanja, obrada snimaka.

• Osim toga, potrebno je razumjeti na koji način su te discipline

povezane u procesu upravljanja podataka koji se sastoji od

prikupljanja podataka, njihove korekcije, analize podataka i

dobivanja izlaznih rezultata u obliku karte, GIS karte, GIS

projekta ili WEB GIS-a.

Srodne discipline

9Upravljanje podacima

GEODEZIJA* (engl. SURVEYING) – kod nas se pod tim pojmom

smatra zemljomjerstvo, (terenska) izmjera. Za ovu znanstvenu

disciplinu i struku postoji više definicija:

• znanost o dobivanju prostornih informacija o točkama na

površini Zemlje (danas i drugih planeta). Upravo su

koordinate taj ključ za dobivanje korisne prostorne

informacije jer se u geometriji preko njih lako odredi i površina

nekog područja.

*GEODESY (engl.) – pod ovim pojmom sve se više misli na višu geodeziju (zap. Europa). Pojam survey(ing) u Velikoj Britaniji i SAD-u podrazumijeva nižu geodeziju ili (samo) geodeziju.

• znanost o izmjeri Zemljine površine i njezinom prikazivanju na

planovima i kartama

Definicije geodezije

10Upravljanje podacima

Značaj geodezije u svakodnevnici

• Poznavanje granica pružanja neke pojave (poplava, odron,

epidemija i sl.) može nam pomoći u donošenju optimalnih

odluka; moraju se uvijek poznavati granične (rubne)

koordinate te pojave

• Upravo nam geodezija daje koordinate na terenu i tako igra

ključnu ulogu u točnom prostornom odreñivanju

geoinformacije

11Upravljanje podacima

Znanstvena podjela geodezije

• primijenjena geodezija

• pomorska, satelitska i fizikalna geodezija

• kartografija

• fotogrametrija

Prema službenoj znanstvenoj klasifikaciji u Republici Hrvatskoj,

znanstveno polje geodezija dijeli se na sljedeće grane:

Može se reći da geodezija pripada prirodnim znanostima kada

istražuje oblik i dimenzije Zemlje. Kada se bavi izmjerom

zemljišta ona pripada tehničkim znanostima.

12Upravljanje podacima

Geoinformatiku danas najviše prisvajaju upravo geodeti,

često je nazivaju i geomatikom .

Brojne promjene u geodeziji u posljednjih 40 godina

(posebno u posljednjem desetljeću) uslijed razvoja

satelitske i računalne tehnologije utjecale su čak i na

promjenu naziva geodetskih društava, časopisa, geodetskih

učilišta, pa i čitave struke.

Geodezija i geoinformatika

13Upravljanje podacima

Geoinformatika znači integraciju matematičko-fizikalne

geodezije s fotogrametrijom, daljinskim istraživanjima,

kartografijom, geografskim i zemljišnim informacijskim

sustavima, te multimedijskom komunikacijom.

Razvojem informacijskih, prostornih i računalnih znanosti,

klasična geodezija mijenja se iz analogne u digitalnu, od

statičke u dinamičku i kinematičku, prelazi od naknadne

obrade podataka na obradu u stvarnom vremenu. Lokalni

pristup postaje sve više globalni, a geodetski inženjer danas

zbog korištenja svih tehnologija postaje geoinformatičar.

Geodezija i geoinformatika

14Upravljanje podacima

• Disciplina o dobivanju informacija o objektu ali bez fizičkog

kontakta mjernog instrumenta s objektom istraživanja.

• Obuhvaća tehnike dobivanja podataka iz daljine.

Udaljenost od objekta može iznositi nekoliko centimetara,

stotine metara, stotine pa i tisuće kilometara.

• Instrumenti su najčešće postavljeni u zračne i satelitske

letjelice.

Daljinska istraživanja – remote sensing

15Upravljanje podacima

• Tehnički gledano i geodezija je daljinsko istraživanje jer su

koordinata ili kut dobiveni korištenjem optičkog instrumenta

koji nije u kontaktu s objektom promatranja. Ipak, u

znanstvenim krugovima daljinska istraživanja ipak

predstavljaju znanost koja generira fotografske informacije sa

satelitske platforme ili aerosenzora.

• Ova tehnika je znatno brža od klasične izmjere jer se njome

dobiva cjelokupan izgled terena promatranjem fotografije

odnosno snimaka (engl. imagery ) područja, dok klasičnom

geodezijom geodet dobiva cjelokupnu predodžbu područja

tek nakon rekognosciranja terena koje je uvijek manje točno.

Daljinska istraživanja – remote sensing

16Upravljanje podacima

Objedinjavanje podataka

PITANJEPITANJE

Geodetska tehnika (terenska izmjera) daje nam koordinate a

daljinsko istraživanje fotografiju.

Kako promatrati i koristiti podatke iz dvije različite tehnike

prikupljanja podataka? Mogu li se ti podaci grupirati zajedno i

mogu li biti smješteni na istom mjerilu?

17Upravljanje podacima

Podaci iz obje tehnike prikupljanja mogu biti grupirani i smješteni na

karti istog mjerila budući da zajednički rezultat koji je kombinacija

obje vrste podataka može biti korišten za produciranje karata,

odnosno geoprostorne informacije.

Osim objedinjavanja raznovrsnih prostornih podataka na istoj

geolokaciji, češće je potrebno dobiti geoprostornu informaciju koja je

u biti kombinacija prostorne informacije i numeričkih (neprostornih)

podataka. To može biti npr. karta županija koja prikazuje prostorni

prikaz nekih dostupnih numeričkih podataka (vodoospkrba, broj

stanovnika, broj Internet korisnika,...).

Objedinjavanje podatakaODGOVORODGOVOR

18Upravljanje podacima

GIS projekt – objedinjuje različite izvore, tipove i formate podataka

19Upravljanje podacima

KOREKCIJE PODATAKA

20Upravljanje podacima

• Bilo koji podatak danas može biti zapisan s greškama.

• Podaci koji dolaze iz prirode nisu nikada bez grešaka jer mi još

uvijek ne možemo (do danas) mjeriti prirodne pojave željenom

točnošću. Promjenjivost prirode nam otežava izgraditi sustav koji

se sam prilagoñava prema promjenama u prirodi.

• Svi podaci koji su dobiveni iz prirode (što uključuje geodetski

izmjerene koordinate i snimke dobivene daljinskim istraživanjima)

uglavnom nisu pouzdani i konzistentni. Iz tog razloga mjereni

podaci trebaju biti korigirani da se dovedu u zajednički referentni

okvir. To će nam osigurati pouzdanu analizu tijekom duljeg

vremena.

Prilagodba podatakaPrilagodba podataka

Geotransformacije (proračuni, prilagodbe)

21Upravljanje podacima

U slučaju geodetske izmjere, postoji poseban postupak kojim se

korigiraju apsurdni, pogrešni ili pristrani podaci. Nakon analize

točnosti mjerenja prelazi se na korekcije i redukcije mjerenja i to

korištenjem brojnih statističkih i/ili stohastičkih tehnika.

Korekcije terenske izmjereKorekcije terenske izmjere

(a) precizno a netočno, (b) točno a neprecizno, (c) točno i precizno.

a) b) c)

Geotransformacije (proračuni, prilagodbe)

22Upravljanje podacima

• Postoji više tipova grešaka povezanih sa sirovim nizom

podataka dobivenih s daljinskog senzora a tipična greška

koja se javlja kod satelitskih snimaka jest radiometrijska

greška.

Digitalna obrada snimaka

• Kada daljinski senzor snima slike Zemlje, atmosferski šum

(naoblaka, buka u atmosferi i sl.) bi mogao izmijeniti ono što

bi senzor izmjerio u normalnim uvjetima. Zbog tog šuma

crni objekt može izgledati kao sivi i može doći do pogrešne

interpretacije.

23Upravljanje podacima

Umjesto proračuna prilagodbe kao kod terenske izmjere, u

daljinskim istraživanjima postoji posebna disciplina za primjenu

korekcija digitalnih snimaka – digitalna obrada (digitalno

procesiranje) snimaka (engl. digital image processing). U

konkretnom slučaju radiometrijske greške primjenjuje se

radiometrijska korekcija. Primjena korekcije nije jedini cilj

digitalne obrade slika, ona je puno više od toga. Postoje razni

algoritmi ugrañeni i softvere koji automatski mogu izvršiti

korekciju podataka.

Digitalna obrada snimaka

24Upravljanje podacima

ANALIZA PODATAKA

25Upravljanje podacima

Fotogrametrija

• S podacima dobivenih terenskom izmjerom kartu je lako

kreirati jer imamo sve potrebne koordinate. Kako dobiti kartu

iz satelitskih snimaka?

ŠŠto dalje s korigiranim podacima?to dalje s korigiranim podacima?

• Satelitski snimci su tehnički gledano, fotografije. Jedan

način dobivanja karte bio bi da nacrtamo direktno na

snimak konture područja koje želimo. Meñutim ako mjerimo

udaljenost meñu točkama A i B, ona iznosi x cm. Čak i da je

to prava udaljenost na Zemlji, moramo je točno izmjeriti –

fotogrametrijom .

26Upravljanje podacima

• Fotogrametrija – znanost ali i tehnika mjerenja pomoću koje

se iz fotografskih snimaka izvodi oblik, veličina i položaj

snimljenog predmeta (Braum, 1976). Postoje dvije grane

fotogrametrije: analogna i digitalna . Analogni sustav uključuje

mjerenja korištenjem optičkih i mehaničkih ureñaja, dok

digitalni sustav mjerenja vrši pomoću računala.

• Korištenjem fotogrametrije možemo iz satelitskih snimaka

producirati kartu koja je jednako dobra kao tradicionalna karta

dobivena terenskom geodetskom izmjerom.

• Ako se radi o snimcima iz aviona govorimo o

aerofotogrametriji, a ako su snimci s terena govorimo o

terestri čkoj fotogrametriji .

Fotogrametrija

27Upravljanje podacima

• Geografski informacijski sustav (GIS) je računalni sustav koji

je prostorni ekvivalent tradicionalnog sustava za upravljanje

bazom podataka. Jedina razlika je u tomu što on upravlja

prostornim podacima kao normalnim podacima ali sa “znanjem” o

njihovoj prostornoj dimenziji. Po najpoznatijoj i najkraćoj definiciji

to je sustav za upravljanje prostornim podacima i osobina ma

pridruženih njima .

Geografski informacijski sustavi (GIS)

28Upravljanje podacima

• GIS se temelji na topologiji - grani matematike orijentiranoj

prostoru. Zbog te činjenice GIS se u osnovi bavi prostornim

odnosima izmeñu objekata u n-dimenzionalnom prostoru te

manipulacijom istih prema korisničkim potrebama. Upravo zbog

topologije GIS predstavlja "pametnu kartu" koja dopušta

korisnicima stvaranje interaktivnih upita (istraživanja koja na

vlastiti zahtjev stvara korisnik), analiziranje prostornih informacija

i ureñivanje podataka.

Geografski informacijski sustavi (GIS)

29Upravljanje podacima

TEMATSKO

MODELIRANJE

(preklapanje karata

za urbanističko

planiranje)

Geografski informacijski sustavi (GIS)

30Upravljanje podacima

Sloj i tema

• Karta dobivena fotogrametrijskim tehnikama koja sadrži

prostornu informaciju (koordinate i kutove) postaje naš ulaz u

GIS i ujedno u njemu postaje sloj (engl. layer). Karta gustoće

naseljenosti je jedan sloj u GIS-u. Budući da je u tradicionalnom

geografskom smislu to tematska karta u GIS-u predstavlja

temu . Obična (netematska) karta prikazuje samo geografsko

pružanje nekog područja (karta županija, slivova,...).

• Pojam sloj se često krivo poistovjećuje s pojmom tema. Sloj je

općenit pojam kojim se prikazuje set prostornih podataka, dok

tema predstavlja prikazivanje prostornih podataka u kojima se

izdvaja prikaz jednog predmeta interesa.

31Upravljanje podacima

• U GIS unosimo različite teme istog područja. Npr. za neko

područje možemo imati slojeve s gustoćom naseljenosti,

površinama pod šumama, tipovima tla, itd. Osim na

pojedinačnom sloju, GIS tehnologija omogućuje i to da operacije

(radnje) mogu biti izvršene na svim slojevima istovremeno u cilju

dobivanja novog mješovitog sloja. Taj sloj može biti analiziran i

učinkovit u proučavanju čitave prirode područja.

Prostorna analiza podataka u GIS-u

32Upravljanje podacima

• Svaka GIS tema je izdvojeni prikaz jednog predmeta interesa, tj.

prikazuje samo ono što je glavno žarište teme. Npr. pedološki

sloj se može podijeliti na više tema koje su po nekom kriteriju

(atributu) nastale izdvajanjem iz zajedničkog GIS sloja. Kasnije u

analizi te teme se mogu prostorno analizirati s drugim srodnim

temama ili potpuno različitim podacima iz GIS slojeva.

• S GIS-om, možemo kombinirati sve izdvojene podatke da bi

načinili prikaz prirode kao cjeline a bilo koje proučavanje

složenog sloja ima isti učinak kao izrada sveukupne terenske

studije.

Prostorna analiza podataka u GIS-u

33Upravljanje podacima

• Čemu sve to, koja je korist? Čitava ideja o usmjeravanju

pažnje na pojedinačne slojeve/teme te njihovo modeliranje

ima za cilj bolje prostorno identificiranje informacija koje

utječu na naše istraživanje i proučavanje.

• Konačno, cilj GIS-a je da djeluje kao alat (sredstvo) za

donošenje odluka za rješavanje problema podjednako

manjih i većih razmjera a koji k tomu imaju prostorni

kontekst.

Zaključak nakon GIS analize

34Upravljanje podacima

IZLAZNI PODACI

35Upravljanje podacima

Krajnji rezultat (izlazni podatak, output) može biti karta koja

upućuje na područja koja su pogodna za odreñenu aktivnost

na nekom prostoru kao što su primjerice plinifikacija,

pošumljavanje, poljoprivreda, rudarstvo, itd. Ovakva karta

može biti samostalno prikazana u GIS-u, a mogu se uz nju

generirati i izvještaji pa tako na lak i jednostavan način uz kartu

dobijemo i sve relevantne informacije u tabličnom obliku.

Tablični prikaz moguće je prilikom ispisa dobiti na zasebnim

listovima ili uz postojeću kartu ukoliko tabličnih podataka nema

previše.

Krajnji rezultat geoinformatičke obrade

36Upravljanje podacima

Primjer izlaznih podataka

Prostorno modeliranje u studijama utjecaja na okoliš

37Upravljanje podacima

Primjer izlaznih podataka

Buffer analiza plinskog cjevovoda

38Upravljanje podacima

Primjer izlaznih podataka

Izrada hidrogeološke karte