ściąga z GIS.doc

GIS - "Geographical Information System" - "System Informacji Geograficznej", system informatyczny, na który składają się różne metody postępowania z danymi przestrzennymi, do realizacji których niezbędny jest sprzęt i oprogramowanie, ale również ludzie potrafiący go obsługiwać.

GPS - sieć satelitów nadających zakodowane informacje, dzięki którym możliwe jest dokładne określenie położenia na ziemi, przy użyciu specjalnego odbiornika                           

System, początkowo przeznaczony do celów militarnych, jest dziś ogólnie dostępny i stale udoskonalany. Można odczytać już nie tylko długość i szerokość geograficzną miejsca pobytu, ale także zobaczyć to miejsce na ekranie, na tle elektronicznej mapy* o wybranej dokładności. Odbiornik może być używany na lądzie, wodzie i w powietrzu. Nie działa tylko tam, gdzie nie docierają sygnały z satelitów, to znaczy w budynkach lub pod ziemią.

Dane przestrzenne – opisują miejsce, atrybuty (fizyczne, społeczne i gospodarcze)

ATRYBUTY : nominalne (np. adres)

·    porządkowe (numery działek)

·    interwałowe (skala temperaturowa)

·    ilorazowe

·    cykliczne (jednostki kątowe)

ŚRODOWISKO PRZYRODNICZE- jest nieskończenie złożone.

- pominięcie informacji ( 1 piksel to pole o powierzchni ok. 100km2, rozdzielność przestrzenna 10km)

DWA RODZAJE POSTZREGANIA ZJAWISK

·    obiekty dyskretne

·    pola

OBIEKTY DYSKRETNE

·    policzalność (środowisko życia organicznego)

·    obiekty dwuwymiarowe, jednowymiarowe, zerowymiarowe (badania populacji zwierząt na danym obszarze)

POLA pole jest to ciągła reprezentacja środowiska geograficznego wyrażone przez zmienne, których wartości mogą być określone w dowolnym punkcie. Pola mogą być rozróżniane na podstawie stopnia ich zróżnicowania, wygładzenia.

·    pola wyróżnia się na podstawie zmiennej, która mierzona jest w każdym punkcie pola

·    zmienna może mieć charakter nominalny. porządkowy, interwałowy, ilorazowy. Cykliczny

·    pola mogą być wektorowe lub skalarne

POLA I OBIEKTY DYSKRETNE dwa rodzaje postrzegania zjawisk geograficznych

·    nieskończona liczba informacji

·    ograniczenia jakimi są zasoby pamięci komputerów

MTODY REPREZENTACJI CYFROWEJ

·    raster – do komponowania pól

·    wektor – do kodowania obiektów dyskretnych

MODEL RASTROWY

·    Raster to regularna siatka składająca się z pikseli

·    Każdy piksel reprezentuje fragment powierzchni Ziemii

·    Każdemu pikselowi przypisujemy tylko jedną wartość

·    Położenie piksela określają współrzędne

REPREZENTACJA RASTROWA

·    zasada największego udziału

·    zasada punktu środkowego

REPREZENTACJA WEKTOROWA

Obszar przedstawiony jest jako figura wyznaczona przez punkty zwane wierzchołkami, połączone odcinkami prostej

Raster jest pomniejszony a wektor dokładniejszy

WYBÓR MODELU DANYCH

·          sposób zbierania informacji

- informacje zbierane bezpośrednio w terenie

- model rastrowy

·          skala dokumentów źródłowych i wyjściowych – mała podziałka – raster

ZALETY RASTRA

·          łatwość zrozumienia

·          prosty sposób matematycznego zdefiniowania

·          łatwość użycia

·          łatwość przechowywania

WADY RASTRA

·          zmniejszenie precyzji lokalizacji obiektów punktowych i liniowych

·          deformacja obwodów i powierzchni

·          duża wielkość zbiorów danych

przechowywanie danych wektorowych jest wygodne, gdyż dane zajmują mniej miejsca niż analogiczne dane rastrowe. SA do nich jednak bardziej złożone.

RASTERYZACJA konwersja wektora do rastra

WEKTORYZACJA  konwersja rastra do wektora

REPREZENTACJA POLA

1.        regularna siatka punktów –R

2.        nieregularnie rozmieszczone punkty –W

3.        prostokątne komórki –R

4.        wielokąty reprezentujące pola o nieregularnych kształtach –W

5.        nieregularna cieć trójkątów –W

6.        linie łamane reprezentujące poziomice -W

MAPA CYFROWA  wydruk lub obraz wyświetlany na monitorze systemu geoinformacyjnego, który został wykonany z zachowaniem podstawowych zasad kartograficznych.

ETAPY POWSTAWANIA MAP

·          koncepcja mapy – określenie rodzaju tworzonej mapy, jej przeznaczenia

·          zbieranie i przetwarzanie danych

·          opracowanie i publikacja mapy

PODSTAWY PROJEKTOWANIA MAP

Cel, realia, charakter danych, skala mapy, użytkownik mapy, warunki użytkowania mapy, ograniczenia techniczne

ŹRÓDA DANYCH

·    Gromadzenie jest podstawowym zadaniem systemu GIS

- pozyskiwanie danych

- Transfer danych

DANE POZYSKIWANE

I kryterium

- dane pierwotne (są gromadzone w postaci cyfrowej dla GIS)

- dane utworzone ( są w postaci cyfrowej lub analogowej i pierwotnie pozyskano je do innych celów

II kryterium

- dane rastrowe

- dane wektorowe

DIGITALIZACJA – dane analogowe na cyfrowe

ORTOFOTOMAPA – jest mapą fotograficzną powstałą w wyniku przetwarzania różniczkowego zdjęcia lotniczego. Proces przetwarzania zdjęcia określany jest tu mianem ortorektyfikacji.

ORTOFOTOGRAFIA – jest zdjęciem którego płaszczyzna projekcji jest równoległa do płaszczyzny odniesienia a wszystkie promienie są prostopadłe do tych dwóch płaszczyzn. Na obrazie nie ma więc żadnych przesunięć spowodowanych pochyleniem zdjęcia.

Kartografia matematyczna jest działem kartografii zajmującym się opracowywaniem podstaw matematycznych odwzorowań powierzchni Ziemi na mapach oraz podstawami matematycznymi wykonywania pomiarów na mapach.Uzyskanie jak najmniejszych zniekształceń Przeznaczenie i wygoda mapy.

odwzorowanie merkatora Twórcą odwzorowania był kartograf i matematyk Gerhard Kremer, znany powszechnie jako Mercator. W 1569 roku sporządził mapę świata w odwzorowaniu równokątnym walcowym normalnym kuli w płaszczyznę.

W odwzorowaniu tym południkom i równoleżnikom odpowiadają odcinki, a kąty między nimi są zachowane. Odwzorowanie na równiku jest dokładne, wraz z oddalaniem się od niego błędy rosną Ogromne deformacje wyglądu obszarów w okolicach bieguna.  Zastosowanie: w nawigacji, do tworzenia map morskich

Odwzorowania konforemneGaussa-Krügera

UTM (Uniwersalne Poprzeczne Mercatora – Universal Transverse Mercator)

Zastosowanie:Geodezja i topografia

Gaussa-Krügera Zostało opracowane przez matematyka niemieckiego Carla Friedricha Gaussa i użyte przez niego w latach 1820-1830  do obliczenia wyników triangulcji Hannoweru. Na podstawie rękopisów Gaussa, geodeta niemiecki Louis Krűger gruntownie opracował metodę odwzorowania i opublikował w 1912 r. i użyte przez niego w latach 1820-1830  do obliczenia wyników triangulcji Hannoweru.

Obszar Ziemi podzielony został na pasy południkowe.

Powierzchnia elipsoidy została podzielona na 60 pasów południkowych po 6° każdy lub 120 pasów po 3° każdy. Każdy z pasów jest odwzorowywany oddzielnie i stanowi oddzielny układ współrzednych prostokątnych płaskich Szerokości pasów zostały tak dobrane, aby można je było odwzorować na płaszczyźnie z jak najmniejszymi zniekształceniami.

Południk środkowy każdego pasa nazywany jest południkiem osiowym i odwzorowuje się bez zniekształceń.

Współrzędne prostokątne płaskie w odwzorowaniu UTM można wyznaczyć na podstawie współrzędnych wyznaczonych w odwzorowaniu Gaussa-Krűgera z prostej zależności

XUTM=m0xXGK

Yutm= moxYGK

gdzie m0 jest to elementarna skala zniekształceń długości na południku osiowym.

Powierzchnia odniesienia Jest to tzw. powierzchnia oryginału w odwzorowaniach kartograficznych, która w procesie matematycznego przyporządkowania odwzorowuje się na płaszczyznę w celu opracowania mapy.

W kartografii matematycznej za powierzchnię odniesienia przyjmuje się elipsoidę lub sferę

Sfera – do map małoskalowych

Elipsoida – do map wielko- i średnioskalowych  Wyznaczana jest na podstawie pomiarów geodezyjnych, grawimetrycznych i satelitarnych.

Elipsoidy lokalne (m.in. Bessela, Hayforda, Krasowskiego), globalne (GRS’80, WGS’84).

Obecnie do opracowywania map stosuje się dwie elipsoidy wchodzące w skład dwóch niewiele różniących się układów odniesienia: WGS’84 oraz GRS’80.

Na sferze stosuje się układ współrzędnych geograficznych. Położenie punktu określa się za pomocą pary współrzędnych: szerokości geograficznej i długości geograficznej.Na elipsoidzie stosuje się układ współrzędnych geodezyjnych, w którym położenie punktu określa się za pomocą szerokości geodezyjnej i długości geodezyjnej       

Powierzchnia odniesienia

Do określania współrzędnych punktu na elipsoidzie oraz kuli stosuje się ortokartezjańskie układy współrzędnych prostokątnych. Początek takiego układu znajduje się w środku elipsoidy lub kuli, oś z pokrywa się z osią obrotu elipsoidy, oś x leży w płaszczyźnie wybranego południka początkowego, a oś y jest ortogonalna do osi x i z (wszystkie trzy osie są wzajemnie prostopadłe) tworząc prawoskrętny układ oxyz.

Współrzędne geograficzne

Długość geograficzna λ (górna i dolna podziałka na mapie) Jest to miara kątowa między południkiem zerowym (Greenwich) a dowolnym innym południkiem. Długość geograficzną mierzy się od południka zerowego na wschód lub zachód.

Szerokość geograficzna φ (boczne, prawa i lewa podziałka na mapie) Jest to miara kątowa między równikiem a dowolnym innym równoleżnikiem. Szerokość geograficzną mierzy się od równika na północ lub południe.

Współrzędne geodezyjne

współrzędne geograficzne geodezyjne (współrzędne elipsoidalne) B i L są odpowiednikami współrzędnych geograficznych φ i λ

Odwzorowanie kartograficzne

Wzajemnie jednoznaczne przyporządkowanie punktów powierzchni oryginału (elipsoidy lub sfery) punktom płaszczyzny obrazu, w której tworzona jest mapa.

Odwzorowanie:

Sfery w płaszczyznę

x = x(j,l),              y = y(j,l),

j – szerokość gegraficzna

l – długość geograficzna

Elipsoidy w płaszczyznę

x = x(B,L),          y = y(B, L),

B – szerokość geodezyjna

L – długość geodezyjna

Skala główna – m0

współczynnik pomniejszenia współrzędnych x, y

pomniejszenie obrazu powierz. Odwzorowywanej wyraża stosunek zmniejszenia wymiarów liniowych powierzchni oryginału jest zachowana w odwzorowaniu na mapie tylko w tych punktach, w których nie występują zniekształcenia odwzorowawcze.

Elementarna skala zniekształceń (m)

Stosunek odpowiadających sobie elementarnych wielkości na powierzchni oryginału i płaszczyźnie obrazu.

Wykorzystywana jest głównie do wyznaczania zniekształceń długości i pól, rzadziej do wyznaczania zniekształceń kątów.

Elementarna skala zniekształceń długości  jest funkcją trzech zmiennych: dwóch współrzędnych określających położenie punktu na oryginale (B, L na elipsoidzie lub j, l na kuli) oraz kierunku w tym punkcie.

Nazywan...