Portál AbcLinuxu, 28. května 2024 09:01
GIS pro úplné začátečníky. Nenáročný a zajímavý úvod do problematiky zpracování zeměpisných dat v Linuxu.
My, (po)uživatelé operačního systému GNU/Linux si často stěžujeme na nedostatek pokročilých aplikací, jako jsou např. systémy CAD. Pokud tyto systémy k dispozici jsou, bývá poměr mezi kvalitou a cenou značně nevýhodný. V oboru Geografických informačních systémů je ovšem situace jiná. Za vůdčí projekt se považuje GIS GRASS, který se zdárně vyvíjí a jehož funkčnost je ve srovnání s komerčními GISy, běžícími na jiných platformách více než dobrá.
Tento článek si neklade za cíl, naučit někoho GIS (sám jsem v oboru naprostý amatér a začátečník). Na to jsou určeny jiné stránky, jiní autoři a jiné publikace (viz seznam odkazů na konci). Jeho hlavním cílem je především upozornit rozrůstající se komunitu na tento produkt a případně nalákat další potenciální uživatele, kteří zatím s přechodem váhají, protože jim chybí zrovna ten "jejich" program, bez kterého se neobejdou. Představení se bohužel neobejde bez rychlého exkurzu na pole teoretické, které si odbudeme v začátcích a pak už hurá do srovnávání a představování.
Geografické informační systémy nám umožňují pracovat s daty, která jsou spolu navzájem v nějakém geografickém vztahu. Takovým datům říkáme geografické objekty (Geoobjekty), tyto jsou unikátní svou polohou v geografickém prostoru a mají definovanou geometrii, topologii a tématické vlastnosti
Nejčastěji jsou rozlišovány tři funkce GISu:
GISy u nás v současné době prožívají slušný rozvoj. Našli bychom jen
několik nedotčených oborů lidské činnosti. Používají se na ukládání a analýzu geografických dat v oblasti politiky, ochrany přírody, pěstování lesa, zemědělství, monitoringu ovzduší, meteorologie a třeba i internetu (viz nový tag
<META NAME="ICBM" content="XX.XXXXX, XX.XXXXX">, který si můžete dát do zdrojového kódu svých stránek a server GeoURL si vás přidá po registraci do databáze, ze které můžete zjistit své geograficky nejbližší sousedy). I když je výroba mapových děl jedna z nejzákladnějších funkcí
GISu, není tato právě funkcí, která by možnosti GISu využívala
z největší části. Naopak troj- i vícerozměrné analýzy datové základny jsou přesně
to, co dělá GIS GISem.
Jako jeden z příkladů si můžeme uvést počítání tzv. DVI --
Difference vegetation index. Je to výsledek rozdílu hodnot dvou
družicových snímků v oblastech spekter NIR (Near Infra Red) a RED z družice
Landsat. Výsledkem je mapa zobrazující rozložení vegetace na zájmovém území (nutno ovšem podotknout, že mapa bývá VELMI hrubá a člověk je často rád alespoň za hodnoty vegetace a ne-vegetace při snesitelné pravděpodobnosti chyby). Při tomto postupu se pracuje s rastrovými daty.
Příkladem nasazení GISu může být i sběr údajů o lesním porostu (výška stromů, tloušťka, korunový zápoj, popis vertikální struktury stromového patra, popis bylinného patra (druh, pokryvnost), popis půdních a humusových horizontů, zjištění majitele pozemku, atd...). Takto získaná data se pak vyhodnotí (z půdního profilu, bylinného a stromového patra se určí Lesní typ), uloží do databáze, připojí se ke geografickým objektům (hranice lesních porostů) a může se začít analyzovat. Při řešení podobných úloh se pracuje převážně s vektorovými daty.
Nejdříve si ale musíme povědět něco o způsobu uložení dat v běžném GISu.
Každý GIS (lépe -- každý program s GIS funkcemi) tuto úlohu řeší trochu jinak, ale můžeme říci, že v základu se naše data rozdělují na RASTROVÁ a VEKTOROVÁ.
Rastrová data si můžeme představit jako obrázek, jehož každý bod je charakterizován vlastnostmi souřadnice x, souřadnice y a souřadnice z. Souřadnice z je nejčastěji prezentována nějakou barvou, která může reprezentovat konkrétní hodnotu nějaké vlastnosti (nadmořská výška, výška srážek) a nebo prostě jenom představuje barvu (např. v turistických mapách nelze barevné hodnoty vynést na nějakou souvislou stupnici). Pokud hodnota z nereprezentuje nějakou jasně definovanou vlastnost, máme tuto mapu uloženu v GISu jako obrázek, který nám sám o sobě není k ničemu, protože nejsme schopni přiřadit barevným hodnotám žádné vlastnosti. Takový obrázek se používá jako podklad pro vektorizaci (viz níže).
Na první pohled jsou vidět hlavní nevýhody rastrových dat:
Přes tyto nevýhody jsou rastrové modely zhusta využívané, protože jsou schopny popsat území s velmi velkým rozlišením, ale hlavně -- doba získání dat je relativně krátká. Někdy je to otázka naskenování mapy, někdy jednoho přeletu letadla nebo družice.
Topologická mapa zájmového území. Lesy, pole, řeka, budovy a železnice se silnicemi.
Vektory jsou určeny, jak si všichni pamatujeme ze školy, svou velikostí a směrem (případně ještě počátkem). Tímto způsobem uložení se velmi šetří kapacita disků i operační paměti. Nevýhodou ale je doba získávání dat.
Získávání vektorových dat se děje několika způsoby:
Po vytvoření vektorových dat se většinou musí vybudovat jejich topologie. Víme již, že vektor je dán velikostí a směrem. Tím, že známe směr, víme kde je vpředu a kde vzadu a tím také víme, kde je vlevo a kde vpravo. Každý vektorový objekt si tedy "uvědomuje" své sousedy a toto "vědomí" se musí bezprostředně po vektorizaci vytvořit.
Rozlišujeme tři základní formy vektorových dat: body (používají se pro reprezentaci bodových objektů, jako jsou prameny, meteorologické stanice, místa půdních sond), linie (silnice, elektrické vedení, potoky) a polygony (mnohostěny) (hranice území, větší vodní plochy). Polygony jsou definovány hranicí a bodem ležícím kdesi uvnitř vymezeného polygonu a je pro něj reprezentativní.
Jednou z vlastností vektorových dat je, že jim můžeme přiřazovat větší množství dat buď přímo a nebo pomocí jejich identifikačního čísla je spojit s externí databankou. Od tohoto okamžiku zajásá srdce každého, kdo nelenil a ve volných chvílích se učil standardům SQL99.
Příkladem vektorových dat mohou být vrstevnice. Každá vrstevnice má vlastnost "výška nad mořem".
V příštím díle se seznámíme s programem GRASS, který je synonymem pro GIS v Linuxu.
29.8.2003 10:38
Jiří Svoboda | skóre: 37
| blog: cat /dev/mind
| Prostějov
O databázových systémech v kombinaci s GRASSem se píše v referátu Radima Blažka " The new GRASS 5.1 vector architecture", který zazněl na konferenci v Trentu roku 2002 (ROOT o ní informoval).
Jáchym
Mám rozmáčenou nosočistoplenu od slz smíchu.
ISSN 1214-1267, (c) 1999-2007 Stickfish s.r.o.
29.8.2003 11:32