International Cartographic Association www.icaci.org Milan KONECNY President; International Cartographic Association (ICA) Vice-President; International Society for Digital Earth (ISDE) Head; Laboratory on Geoinformatics and Cartography, Institute of Geography, Faculty of Science, Masaryk University, Kotlarska 2, 611 37 BRNO, Czech republic konecny@geogr.muni.cz lgclogo Aktuální trendy kartografie a geoinformatiky Brno,17.4.2007 –Hřebíček,Horová Seminář mapa_palava Prehistoric Map, Pavlov Hills, South Moravia, 24 000 B.C. komenius sh1 3-D Image of Pudong Area, Shanghai Height Unit: m Elevation Map of Buildings Produced from 3-D Imager 3 DSM_DTM_image Kresba bez názvu 2 Obr. 1. Schéma jednocestné informační koncepce mapy (sestaveno podle: KOLÁČNÝ, A., 1967) Obr. 2. Postavení kartografie v systému věd. If somebody will tell You that cartography does not exist do not believe to him or to her. Also high positioned people, sometimes with professors titles are saying we are BEYOND cartography, but I am certain that cartography just now can fill up its historical role. CONTENT 1.World Global Challenges: Sustainable Development Approach 2.Global/Regional/Local Geospatial Projects 3. Cartography and Geoinformatics in SDI World 4. Cartographic Unique Approches 5. Contemporary Cartography 6. Early Warning and Disaster Management Challenges 7. Cartographical responses 1. World Global Challenges: Sustainable Development Approach katastrofa „Information Society” is the term that is used to capture the increasing contemporary influence of information and communication technologies (ICTs). Knowledge-based society enhances content of the processes based on data, information and knowledge. 1972 - Stockholm, the urgent need to respond to the problem of environmental deterioration , 1992 – Rio de Janeiro, the protection of environment, social and economic development are fundamental to sustainable development; Agenda 21, Global Mapping 2002 – Johannesburgh, World Summit on Sustainable Development (WSSD) 2003 – Geneva, WS on Information Society Zeme WSSD, Johannesburg 2002 PLAN OF IMPLEMENTATION Good governance within: - each country and -at the international level - is essential for sustainable development. Paragraph 47 of Part V. Sustainable development in a globalizing world says: Globalization offers opportunities and challenges for sustainable development. New opportunities: to trade, investment and capital flows and advances technologies, incl. IT for growth of the World economy, development and improvement of the living standards, BUT... A very important part the role of research and science are Means of implementation (part X) - some of the paragraphs: 109. Improve policy and decision-making at all levels through, inter alia, improved collaboration between natural and social scientists, and between scientists and policy makers, including through urgent actions at all levels to: (a) Increase the use of scientific knowledge and technology and increase the beneficial use of local and indigenous knowledge .. (b) Make greater use of integrated scientific assessments, risk assessments and interdisciplinary and intersectoral approaches; (c) Continue to support and collaborate with international scientific assessments supporting decision-making …… Means of implementation par. 132 (designed by ISCGM-Bali) Promote the development and wider use of earth observation technologies, incl. satellite remote sensing (RS), global mapping and GIS, to collect quality data on environmental impacts, land use and land-use changes, incl., Through urgent actions at all levels to: Cont. (a) strengthen cooperation and coordination among global observing systems and research programmes for integrated global observations, taking into account the need for building capacity and sharing of data from ground based observations, satellite RS and other sources among all countries; Cont. 2 (b) Develop information systems that make the sharing of valuable data possible, incl. the active exchange of Earth observation data; (c) Encourage initiatives and partnerships for global mapping. Information Society Sustainable Information Society The linkage between sustainability and information society development is still poorly understood. Sustainable Development: a set of the equal important aspects: - economic, - ecological, - technological, - social, - cultural, - ethical. 1. 1. 1. 1. 2. Global/Regional/Local Geospatial Projects GLOBAL SPATIAL DATA PROJECTS Global Mapping Global Spatial Data Infrastructure (GSDI) Digital Earth U. N. Geographic Data Base GI for Sustainable Development (GISD) (OGC) GNSS (EOS, GEOS, GEOSS), FAO.. maparelie parqnaturales reginaturale zoniifclimatica politico Understanding Digital Earth cloud89a elnin89a Cloud El Nino sst89a Sea water temperature botto89a Earth Surface quake89a Earthquake volca89a Volcano ndvi89a Vegetation plate89a Plate Boundary (http://www.nasm.si.edu/EarthToday) Tools & Technology Tools & Technology Enabling Citizens and Communities Enabling Citizens and Communities Interoperability Interoperability Collecting Data Collecting Data EARTH EARTH Digital Resources Digital Resources Understanding Digital Earth (White paper by NASA Digital Earth office, 2000) The Digital Earth: Understanding our planet in the 21st Century by Al Gore • •Nová vlna technologických inovací nám dovoluje sběr, ukládání, zpracování a zobrazování nepředstavitelného množství informací o naší planetě a široké rozmanitosti přírodních a kulturních jevů. Většina těchto informací je “georeferenčních”, to znamená, že jsou vztažena k určitému specifickému místu na zemském povrchu. •Obtížnou součástí využití těchto předností je záplava geoprostorových informací – problémem je převedení surových dat do pochopitelných informací. •Digital Earth: vícenásobná zobrazení, třídimenzionální reprezentace planety, při němž využíváme velké množství georeferenčních dat. Digital Earth - nezbytné technologie •Počítačové vědy resp. Informatika (Computer Science) •Obrovské ukládací kapacity pro data (Mass Storage) •Družicové snímky (Satellite Imagery) •Širokopásmové sítě (Broadband Networks) •Interoperabilita (Interoperability) •Metadata -Realizovat úplný potenciál Digitální Země vyžaduje technologický pokrok v dalších oblastech, zejména automatizované interpretaci snímků, propojování dat z rozmanitých zdrojů, a inteligentní agenty, kteří mohou nalézti a propojit informaci na WEBu o jakémkoliv místě na zeměkouli. Už v současnosti je k dispozici dostatečné množství informací, aby proces mohl být úspěšně rozvíjen. • Digital Earth - potenciální aplikace •Vedení virtuální diplomacie (mírové rozhovory v Bosně, simulovaný let nad plánovanou hranicí, stanovaní koridoru) •Boj s kriminalitou (pomocí GIS v městě Salinas) •Ochrana zachování biodiversity: (Camp Pendelton, California, předpověď růstu populace z 1.1 milion v r. 1990 na 1.6 milion v r. 2010. V regionu 200 ohrožených, vzácných rostlin a živočichů. Na základě informací o terénu, půdních poměrech, ročních srážkách, vegetaci, využití půdy a vlastnických vztahů vědci modelovali možné dopady na biodiversitu v regionu Předpovědi klimatických změn: (odlesňování Amazonských pralesů na základě družicových dat) Růst zemědělské produktivity: (družicové snímky a GPS pro včasnou detekci nemocí a škůdců a nasazení protiopatření; “farming by the inch." 3. Cartography and geoinformatics in SDI World GSDI Cookbook: “The term “Spatial Data Infrastructure” (SDI) is often used to denote the relevant base collection of technologies, policies and institutional arrangements that facilitate the availability of and access to spatial data. The SDI provides a basis for spatial data discovery, evaluation, and application for users and providers within all levels of government, the commercial sector, the non-profit sector, academia and by citizens in general…. users institutional agreements policy & standards sources technology network Spatial Data Infrastructures Introduction Scope Metadata Framework Future databases metadata The word infrastructure is used to promote the concept of a reliable, supporting environment, analogous to a road or telecommunications network, that, in this case, facilitates the access to geographically-related information using a minimum set of standard practices, protocols, and specifications…. An SDI must be more than a single data set or database; an SDI hosts geographic data and attributes, sufficient documentation (metadata), a means to discover, visualize, and evaluate the data (catalogues and Web mapping), and some methods to provide access to the geographic data. Beyond this are additional services or software to support applications of the data. To make an SDI functional, it must also include the organisational agreements needed to coordinate and administer it on a local, regional, national, and or transnational scale… Although the core SDI concept includes within its scope neither base data collection activities or myriad applications built upon it, the infrastructure provides the ideal environment to connect applications to data – influencing both data collection and applications construction through minimal appropriate standards and policies…. The creation of specific organisations or programs for developing or overseeing the development of SDI, particularly by government at various scales can be seen as the logical extension of the long practice of co-ordinating the building of other infrastructures necessary for ongoing development, such as transportation or telecommunication networks.” Globální a evropské přístupy •Koordinovaný sběr a přístup ke geografickým datům v USA –Výnos prezidenta USA Clintona z 11. dubna 1994, s názvem "Koordinovaný sběr a přístup ke geografickým datům; Národní prostorová datová infrastruktura." •"geografická informace je kritická pro ekonomický rozvoj, zdokonaluje náš přístup k přírodním zdrojům a ochraně životního prostředí". •moderní technologie dovoluje zdokonalovat sběr, distribuci a využití geografických nebo geoprostorových dat a mapování. • Globální a evropské přístupy •geoprostorová data znamenají informaci, která určuje geografickou polohu a charakteristiky přírodních nebo konstruovaných (antropogenních) objektů a hranic na zemském povrchu. Tyto informace mohou být mimo jiné odvozeny z materiálů dálkového průzkumu Země, mapováním a zeměměřičskými technologiemi, nebo jsou to statistická data. scan01 scan02 scan03 scan04 scan06 NSDI •Tři aspekty struktura NSDI: •data •procedury •technologie •pro budování a využití dat, vztahy mezi institucemi a praktiky v oblasti byznysu. • • •Sedm typů geografických dat: -geodetický podklad, -ortofotosnímky, -výšky, -transport, -hydrografie, -administrativní jednotky, -informace o katastru. Cíle a úkoly NSDI strategie: •Vize: aktuální a přesná geoprostorová data budou k dispozici lokálně, v rámci státu a globálně pro ekonomický růst, kvalitu prostředí a jeho stabilitu a sociální pokrok. –Zvýšit povědomí a chápání vize, koncepcí a zisků na základě existence NSDI pomocí edukace a jejího osvojování. –Rozvinutí obecných přístupů pro nalézání, přístup a využití geoprostorových dat, které by odrážely rozmanité potřeby společnosti. –Využívat společensky založených přístupů k rozvoji a udržování společných souborů geoprostorových dat pro jasné přijímání řešení. –Vytvářet vztahy mezi organizacemi v zájmu podpory nepřetržitého rozvoje NSDI. Santiago Borrero (PAIGH SG): importance of non-technical variables in SDI building in Developing Nations. “Culturally speaking, particularly, there is a problem of attitude and a history of isolation, ill-defined ideas, language barriers, and financial challenges. In every country SDI will reflect local social and economic conditions, cultural aspects and elements related to national identity“. GMES and INSPIRE (INSPIRE/ESDI) Global Monitoring for Environment and Security INSPIRE Infrastructure for Spatial Information in Europe The INSPIRE concept: Availability Existence dat Accessibility Dostupnost Legislation rules. Pravidla přístupu. Towards an Infrastructure for Spatial Information Standardisation • • Harmonisation Integration – From discovery to Full Interoperability •Geodetic Framework •Seamless data •Quality insurance •Certification •Updating •Data model •… •Metadata •Discovery Service •Data Policies •Licensing Framework •Coordinating structures •… •Catalog Services •View Service •Query Service •Object Access Service •Generalisation Services •Geo-Processing services •… Current status Architecture model Clients Middleware Servers Features Coverages Metadata update Catalogs Geo-processing and catalog Services Content Repositories Other data e.g., administrative, statistical, env. reporting Distributed Geographic reference data Service chaining: search, display, access, e-commerce, …. User applications Direct data access Access to transformed data, pictures, maps, reports, multi-media content Metadata search and retrieval for data and services After the Digital Earth Reference Model GALILEO NAVSTAR GLONASS IMG_0308 “i2010 – A European Information Society for growth and employment” COM(2005) 229 final COMMUNICATION FROM THE COMMISSION TO THE COUNCIL, THE EUROPEAN PARLIAMENT, THE EUROPEAN ECONOMIC AND SOCIAL COMMITTEE AND THE COMMITTEE OF THE REGIONS Brussels, 31.05.2005 (Text with EEA relevance) Changing models of geographic information Paper map Digital data file Spatial database OS MasterMap: a definitive digital map of Great Britain, providing detailed geographic information for a wide range of business and government purposes. OS MasterMap underpins a huge range of commercial services used by millions of people every day. 4. Cartographic Unique Approches Where SDIs end, cartography begins? Geographer Ptolemy first developed the idea of atlases: how to subdivide the world into 26 parts, how to portray the world in its entity and in parts. We are still using his ideas of subdividing the world, in parts from north to south and from west to east. Ortelius Atlas Mercator Atlas OrtAtlas2 We are refining these ideas; In another geodata revolution, in the 19th century, we used nationaI atlases, Finland was first one; The next geodata revolution at the end of the 20th century led us to digital atlases. But still we keep these cartographic ideas of making sense of the world. Examples of the atlas concept – atlases as ways of storage of geospatial information we have learned to deal with – are for instance emergency-atlases. Here in the first place atlases allow us access to the area involved, the atlas opens the door to that area, and allows also people faraway to understand its problems. Karlsruhe7 5. Současný stav kartografie Kartografie pod vlivem ICT vstoupila do nového, revolučního období svého vývoje. Moderní přístup chápe mapování jako schopnost vytvořit znalostní rámec určitého prostředí v prostoru. Cube2 Krychle využití map ukazující čtyři formy vizualizace pro výzkum, analýzu a prezentaci. (A.M. MacEachren) V ČEM JE DNEŠNÍ KARTOGRAFIE JINÁ? Je schopná vytvářet vhodné mapy podle specifických a individuálních požadavků. Namísto pouhého využívání map vytvořených někým v předstihu, dovolují nové vědecké technologie jednotlivcům využívat kartografii interaktivně, podle základních individuálních uživatelských požadavků, pro studium a prezentaci prostorových informací. Nejdynamičtější proudy v kartografii: 1.Kartografická vizualizace (ICA komise pro vizualizaci a virtuální prostředí). 2.Ubiquitous mapování (všude, v každé situaci) 3.Internetové mapy 4.Využití map 5.Sensorová kartografie www.icaci.org 1. 1. マッピング空間EC Ubiquitous mapping Mobile Internet / TeleCartography Map based LBS Navigation systems Working fields: Mobile Adaptabile SENSOR Cartography Google Earth Easy navigation Various quality of images Inaccuracy in local names Adds by Google. Hurricane tracking • ernesto2 Educational Uses with Google Earth • volcanoes TriDef Visualizer - Dynamic Stereoscopic Viewing in Google Earth (showing San Francisco 3D buildings) • stereoscopic 6. Early Warning and Disaster Management Challenges Zkušenosti získané z řešení krizových situací. The World Conference on Disaster Reduction, Kobe from 18-22 January 2005 Hyogo Deklarace: Je nezbytné vytvořit kulturu prevence před katastrofami a snížení jejich důsledků, ale také s nimi spojených předkatastrofických strategií (včasné varování), jež musí být funkční na všech úrovních od individuální po mezinárodní. Lidská společnost se musí naučit žít s rizikem katastrof přírodního (i jiného) původu. Byly definovány klíčové aktivity pro realizaci a naplnění úkolů pro snížení rizik na národních a lokálních úrovních, mj.: vytvořit, periodicky aktualizovat a dávat k dispozici široké veřejnosti mapy rizik a k nim vztažené nezbytné informace pro rozhodovatele, širokou veřejnost a společenství rizikem ohrožená, a to ve vhodné formě. Rio 367 Bill CLINTON, EW III Conference, Bonn, March 27 urges: „Risk Reduction Become a Global Priority“ „Hazards are not disasters by definition. Hazards only become disasters when lives and livelihoods are swept away. Making communities safer – by better managing the risks of natural hazards –must become a global priority“. Clinton continues-1: We need implementation of well known but under-applied measures to reduce risk. E.g. encouraging the practice of Hazard Mapping to identify areas of extreme vulnerability, better enforcement of uniform building codes to prompt safer construction, the expansion of access to insurance to help survivors recover and education to increse awarness. Atlasová koncepce – atlasy jako způsob ukládání geoprostorové informace; musíme se učit s nimi pracovat – například atlasy pro situace ohrožení (emergency-atlases). V prvé řadě nám umožňují přístup do zájmové oblasti, atlas otevírá dveře a poskytuje komplexní informace a umožňuje jeho uživatelům chápat nastolené problémy. 7. Cartographical responses Karlsruhe7 Unique contribution of cartography is allowing people to visualize the geospatial context. As a member of Geospatial Community we would like to further develop this unique contribution and adapt it to ICT (ambient) technologies. Výzkumný záměr Pro podporu včasného a dobrého rozhodování v mimořádných/krizových situacích je potřeba aktuálních informací, jejich přehledné členění a rychlý a snadný přístup k nim. Většina těchto informací je územně vázána. Významnou roli pro orientaci uživatele hraje kartografická vizualizace. Vizualizace není izolovanou složkou procesu přenosu informací, ale je závislá na: -stavu zdrojových databází, - -modelech pro podporu rozhodování a chování vlastního uživatele. Dosavadní řešení krizového managementu používají obecné statické kartografické vizualizace vycházející z předzpracovaných modelů krizových situací. Projekt je zaměřen na výzkum dynamických vizualizací nad modely generovanými v reálném čase. Dynamická kartografická geovizualizace je variabilni vizualizace geografických dat kartografickými prostředky, která se adaptuje na měřítko, rozsah a kontext vizualizovaných dat. Kontextem se rozumí kombinace zobrazovaných dat, hardwarové prostředí a požadavky na situační pozadí a prostředí uživatele. Project Schedule Adobe Systems Architecture of EMIS Možnosti dynamické kartografické vizualizace • •Současný krizový management: •Analogové mapy nebo statické digitální zdroje. •Nefunguje kartografická podpora krizového managementu v reálném čase. •Nedostatečná srozumitelnost kartografických podkladů v určitých situacích ohrožení. •Mapy jsou potřebné pro uživatele (ne uživatel pro mapy)=personalizace kartografického výstupu. • • MOBILE AND ADAPTIVE CARTOGRAPHY test1 test2 1: no adaptation: full dataset 2: adapted for G1: those in charge of human evacuation 3: adapted for G2: those looking to protect biological sites test3 test4 4: adapted for G3: those looking to recover some of the spilled oil test4 5: adapted for G4: those in charge of repairing the leak to the oil pipeline Společné datové zdroje •Interoperabilita datových zdrojů na různých úrovních KM – společný protokol, existence metadat, thesaury, gazetteery (INSPIRE) •Pružná a transparentní legislativa •Jednotné informační centrum (dotazový makléř). fig1 Přizpůsobivost kartografické reprezentace 1.Uživatelské zázemí –různá edukační vyspělost a zvyky při využívání map. 2.Tematická významnost – různé charakteristiky v mapovém obsahu a jejich různý význam v měnících se situacích ohrožení. 3.Nové jevy – nové charakteristiky odrážející stav ohrožení musí být nepřetržitě vkládány do map. 4.Interakce nástrojů a prostředí – jsou využívány rozmanité elektronické vizualizační nástroje jež jsou také v interakci s prostředím, jehož stav ovlivňuje viditelnost a množství využívané informace. fig2 Adaptivní soubor symbolů • Shora zmíněné parametry + nový faktor STRES. Percepce je v situacích ohrožení různá. OGC_SWE DynViz SCENARIO: Adaptabile cartographic visualization of emergency substancies transport Scenario Objectives Administration bodies need to monitor movement of vehicles transporting emergency substanties and fast, competent intervention in the case of crash or emergency of inhabitants, critical infrastructure, and environment initiated by transported emergency substitutes. Chemical industry in Jihomoravský district CRASHES at JmK Targets of Pilot experiment •Test of the functions of ICTs proposed as a components of GEOKRIMA system •Test of various categories of GPS receivers •Coordination with Department of crises management and defence of JmK and others departments of JmK úřadu (GIS,…) •Test of performance team members and ability of coordination of project activities Adaptabile Geovizualization Proposal of Basic Functionality •1) Normal traffic •1a) Monitoring of the substantials movement (general view) –Present location of vehicles –Route identification –Identification of cargo (symbol) –Potencial risks of transported ES Proposal of Basic Functionality - 2 •1b)Information about surroundings of moving vehicle (possibly of all transport route) –geographical characteristics of surroundings –critical transport infrastructure • Infrastructure • Settlements and big concentration of people • Limitations (opening hours, trafic) • Social structure (schools, hospitals, petrol stations) –Presence of others vehicles transporting emergency substanties. Proposal of Basic Functionality - 3 •2) In the case of vehicle crash – context visualization • • Starting point are prepared scenarios of solutions – interview with other participants • •Overview of the roles in the crash solutions • •Overview of cartographic groundworks of information necessary for managment of certain actions - scenarios, portrayal of the context according to needs of decion makers, users profiles. • Basic Data •geodetical reference system – WGS84 •Cartographic projection – UTM •topographic groundworks – DTM, RETM •special levels - shp –HSZ, PČR, ZZS acts areas –critical locations on the routes –ecological levels –chemical manufactures –other critical transport infrastructure Holubice-přehl Standard situation – monitoring of vehicle with emergency substitute movement Preprava_local2 Hořlavina Plyn Výbušnina Hořlavina Hořlavina Hořlavina Preprava_local2_2 „CRASH“ Deposit of inflammables Evacuation zone Zásahy, přístupové trasy Used procedures ZZS HZS PČR WMS GÚ MU GIS DB GIS DB NL a ML Methodical approach of action, route to the localization Information about ES, route of action Information about ES, route of action Zone of sms informationto mayors Zone of inhabitants evacuation GPS, GPRS on line signál „Crash“ Visualization by symbols •ADR symbols •Original form, structure and colours Polyfunctional composed symbols prehled znacek pro exp preprava_neb_nakladu_konstrukce_znaku_schema Context portrayal •Three map fields • •Basic overview – administration units and area of active map field •Overview about vehicles – vehicle movements, risk measure •Vehicle surroundings – vehicle and objects in danger A1 – Base Topo •Inicial context of map field, •Context divided into: 1.Topographic content (obligatory and elective), which visualized as shadow fundament. 2.Thematics, including sensitive critical infrastructure, moving cargo (according to ADR) and measure of transport risks. Thematic elements in colour tones for better visual user perception. Trasa Vyškov B Crash MONITORING •Includes obligatory and elective topographic content in shadow tones. Thematics is representd by location crashed vehicle by colour symbol according to ADR. •B1 Water - risk of soak emergency substitute. Colour symbols aded by specifics thematics in relation to the risk factor. •B2 Air – risk of air polution •B3 Fire - risk of fire •B4 Blast - risk of explosion Příklady nasazení katedra_2 Ilustrační foto – mini AVAX DSC03040 Příklady nasazení katedra_2 NETou® esTou® SmartTerminal Wi-Fi 25-50km2 3G mini EMOFF mini AVAX •Monitoring •Scanning •Aplication •Retranslation MOBILE CARTOGRAPHY DEVICES AR_GeoIT microvision_headset Rozšířená realita Mapping opportunities Nature, January 2004 Scientists who can combine geographic information systems with satellite data are in demand in a variety of disciplines. Vr. 2004, the US Department of Labor identifikoval geotechnologie jako jednu ze tří nejvíce důležitých a rozvíjejících se (nových) oblastí, spolu s nanotechnologiemi a biotechnologiemi. Požadavky na geoprostorové dovednosti rostou celosvětově, ale současně odráží specifiky regionů, historii mapování a politickou agendu. The “Millennial Students” now moving into the Workplace •Based on the research of Neil Howe and William Strauss. •Newest books –Millennials Rising – the Next Great Generation and Millennials Go to College: Strategies for a New Generation on Campus •“The Millennials say they want to use technology. They want to use the web as a means to access information and one another.They want to work on solving problems that matter and they want to do this in collaborative teams.” Požadavky na budoucí geoprostorové služby? •Musí být… •rychlé •anonymní •odbornostně věrohodné •doručované právě včas “Just-in-Time” •snadné pro jejich sdílení s přáteli a kolegy. logo_english KIITOS Xie, Xie THANK YOU VERY MUCH !!!!! Kammsa Hamida SHUKRAN Aligator SPASIBO DĚKUJI ( in Czech)