Geoinformatika IV – Poloha v prostoru jaro 2019 Petr Kubíček kubicek@geogr.muni.cz Laboratory on Geoinformatics and Cartography (LGC) Institute of Geography Masaryk University Czech Republic Rastrová data výhody a nevýhody výhody • jednoduchost datové struktury • snadné překrývání a kombinace obrazů s různým obsahem • rychlé dotazování • snadná tvorba uživatelských nadstaveb • jednoduchá kombinace s jinými daty rastrové povahy (DPZ) • snadné provádění analytických operací nevýhody • značná paměťová náročnost (velký objem dat) • omezená přesnost, daná rozlišením rastru a orientací rastru (výpočty délek, vzdáleností, ploch ...) • kvalita výstupů závislá na rozlišení rastru (nižší vizuální kvalita rastrových výstupů) • nevhodnost pro síťové analýzy Geoinformatika Kompresní techniky pro rastry • Ztrátové – komprimují lépe než neztrátové – dochází ke ztrátě informace => někdy nevhodné! • Neztrátové – Run Length Codes – RLC – Run Length Encoding – RLE – Čtyřstrom – QuadTree – Adaptivní komprese Geoinformatika Run Length Codes • Definuje příslušnost buněk rastru k objektu po řádcích nebo sloupcích, přičemž udává jen začátek a konec úseku buněk v řádku či sloupci. • Pro černobíle rastry Geoinformatika Run Length Encoding • Využití maticového zápisu dat. • Efektivní při rozsáhlých homogenních oblastech dat 1 1 1 1 5 5 9 9 9 9 9 9 9 2 9 9 9 (4 1)(2 5)(7 9)(1 2)(3 9) • Heterogenní  0 1 0 1 2 3 5 2 1 4 (1 0)(1 1)(1 0)(1 1)(1 2)(1 3)(1 5)(1 2)(1 1)(1 4) Jak zefektivnit kompresi? Geoinformatika Způsob procházení rastru • A) a B) - alternativy postupného procházení. • C) a D) – prostor vyplňující křivky (space-fill). • B) a D) jsou více efektivní – souvislost s Toblerovým zákonem (First law of Geography, autokorelace). Everything is related with everything else, but near things are more related than distant things. Geoinformatika Quad tree - čtyřstrom • Hierarchické uložení • Dělení kvadrantů až do doby, kdy jsou homogenní. Geoinformatika Hlavička rastru • NCOLS xxx • NROWS xxx • XLLCORNER xxx • YLLCORNER xxx • CELLSIZE xxx • NODATA_VALUE xxx • row 1 • row 2 • . • . • row n Geoinformatika Příklady rastrových formátů Geoinformatika Nepravidelná trojúhelníková síť • Nepravidelné rastrové reprezentace - problémy s tvorbou, analýzou i uložením – prakticky se nepoužívají. • Výjimkou je Nepravidelná trojúhelníková síť (Triangulated Irregular Network) • Reprezentuje povrch jako soubor trojúhelníků (trojúhelníková), které jsou definovány třemi body umístěnými kdekoliv v prostoru (nepravidelná) a pro tyto trojúhelníky uchovává topologické vztahy (síť). • Často se používá pro reprezentaci povrchů, například digitálního modelu reliéfu – DMR. Geoinformatika Reprezentace TIN Geoinformatika TIN - porovnání s rastry • složitost datové struktury a tím i algoritmů s ní pracujících. + • zmenšení objemu uložených údajů při reprezentaci nehomogenních povrchů, • větší přesnost a věrnost pro nehomogenní povrchy • struktura automaticky obsahuje informace o sklonu a směru tohoto sklonu. • kompatibilita s moderními grafickými kartami . Geoinformatika Datové modely - shrnutí Vektorová data • geometrie prostorových objektů je vyjádřena za použití geometrických elementů; • základními geometrickými elementy jsou: bod, linie, polygon; • je možné pracovat s jednotlivými objekty jako se samostatnými celky; • atributy prostorových objektů jsou připojeny pomocí tabulky; • vztah mezi prostorovou objekty je zajištěný pomocí topologie; Rastrová data • rovinný prostor je rozdělen pravidelnou mřížkou na jednotlivé dílky, zvané buňky (pixely); • poloha pixelu je dána jeho souřadnicemi (umístění v rastru); • každý pixel má v sobě jedinou hodnotu atributu; • prostorové vztahy mezi objekty jsou obsaženy v rastru. GIS ve veřejné správě Kahoot GIS ve veřejné správě ZÁPIS POMOCÍ RLE? GIS ve veřejné správě Zápis pomocí RLC? Geoinformatika Složky geografických dat • Neprostorová složka (tzv. Atributy) – … • Časová složka – … • Prostorová složka –tvar –topologie –poloha Geoinformatika Určení polohy entity v prostoru • Nepřímé: – pomocí tzv. geokódů (systémy založeny na skokové změně polohy) – bodové pravidelné (čtvercová síť vrtů) – bodové nepravidelné (adresy ÚIR - RUIAN) – liniové pravidelné nepravidelné (traťové úseky) – plošné pravidelné (sítě zoologického mapování) nepravidelné (parcely) • Přímé použitím referenčních systémů k zemskému tělesu k rovině, na níž je zemský povrch zobrazen – RUIAN (?) Geoinformatika Kde je střední škola vhodná pro mé dítě?? Geoinformatika Geokódování • Umožňuje připojit souřadnice k záznamům lokalizovaným adresou, pomocí porovnání se souborem, který obsahuje adresy i souřadnice. • tři základní typy geokódovacích funkcí: – přiřazení zeměpisných souřadnic k úplné adrese, která odpovídá určité části uliční čáry (středové linie), adresnímu bodu, případně vztažnému bodu budovy či parcely. Výsledkem bod zobrazený na mapovém podkladu. – Umístění záznamu bez přesné adresy, a to pouze pomocí určité geografické reference obsažené v popisných atributech (PSČ, název města, kód volebního obvodu. – Data nemají žádný přímý prostorový indikátor. Přesto je často možné je geograficky lokalizovat díky jejich známému vztahu s existujícím subjektem (například názvem nemocnice, číslem silnice..). Takováto lokalizace je často velmi přibližná a je třeba s ní nakládat s určitou rezervou. Geokódování – uliční čára Geoinformatika Geokódování - adresní bod Obecně následující kroky (závisí na konkrétním SW): • Standardizace adresy – vytvoření souladu mezi zdrojovými adresami a podkladovým souborem. RUIAN • Automatické geokódování adresy – jedná se o počítačem provedený proces, kdy jsou porovnávány syntaxe obou databází/souborů a v některých případech lze nastavit míru tolerance mezi nimi. Takto geokódované adresy mohou dostat příznak nejvyšší spolehlivosti. • Ruční geokódování adresy – postupné procházení databáze nezařazených adres a jejich případné ruční přiřazení. • Zpracování adres, které nelze zařadit – existují další možnosti pro umístění těchto adres. Pokud ani tato varianta není průchozí, nezbývá, než použít přibližné umístění pomocí uličního segmentu či PSČ. Geoinformatika Zpětné geokódování • V některých případech se můžeme setkat i s opačným požadavkem – známe zeměpisné souřadnice a k nim potřebujeme přiřadit nejbližší známe adresy. • LBS –location based services (Kde je…?) • Loopt LBS (Android, iOS) Geoinformatika Pravidelné čtvercové sítě Geoinformatika Gazetteer • Zpracování textů na Internetu - geokódováním také označování rozpoznávání geografických názvu a míst v nestrukturovaném textu, jejich přiřazení ke skutečnému geografickému prostoru a případně vizualizace výsledků na mapě. • Prvním krokem je obvykle rozpoznání geografických názvů v textu, obvykle pomocí tzv. gazetteeru - místopisného seznamu (zeměpisného slovníku) jednotlivých názvů (lokalit, měst, obcí, vrcholů). • Jednotlivá slova z textu jsou postupně porovnávána s názvy v seznamu a jsou vybírána ta, která si odpovídají. • EuroGeonames - Eurogeographics • Kvalitní gazetteer - alternativní názvy, zeměpisné souřadnice místa, či oblasti, stát a administrativní jednotku v níž se název nachází a případně informaci o jeho důležitosti (hierarchické úrovni).