18/09/2017
1
ÚVOD DO
GEOINFORMATIKY
Doc. RNDr. Tomáš ŘEZNÍK, Ph.D.
Praktikum z geoinformatiky – podzim 2017
Laboratoř geoinformatiky a kartografie, Masarykova univerzita Laboratoř geoinformatiky a kartografie, Masarykova univerzita
Administrativně-pedagogický pohled
• 0/2, z, 2 kredity
• Vztah k Z0062 Kartografie a geoinformatika
• 1 neomluvená absence
Laboratoř geoinformatiky a kartografie, Masarykova univerzita
Geoinformatika dnes
Převzato z: http://gis.ny.gov, upraveno
Laboratoř geoinformatiky a kartografie, Masarykova univerzita
Geografická informace vs. GIS
• Geografická informace (GI)
- informace o místech na zemském povrchu
- synonyma: geografická, prostorová informace
- čas
• Znamená „S“ něco navíc? Nebo jde v
dnešní době jen o relikt?
- Systems: technologie
- Science: koncept a teorie
- Studies: společenský kontext
GIS není ničím převratným. Všechny
aplikace bylo (a je) možné dělat jinak.
Pomocí GIS jsou mnohdy jednodušší,
rychlejší, efektivnější.
Laboratoř geoinformatiky a kartografie, Masarykova univerzita
Pozice GIS ve vzdělání
• Sekundární vzdělávání
– Proč vyučovat GIS?
• Rámcové vzdělávací programy
– Učit o GIS nebo učit GIS?
• Terciérní vzdělávání
– Přes 7000 univerzit na světě učí GIS
18/09/2017
2
GIS Day (letos 15. 11. 2017) & GIS Night
Laboratoř geoinformatiky a kartografie, Masarykova univerzita Laboratoř geoinformatiky a kartografie, Masarykova univerzita
Technologie geografické informace
• Global Positioning System (GPS)
• Dálkový průzkum Země (DPZ)
• Geografické informační systémy (GIS)
• Mobilní technologie (Location Based
Services, LBS)
Laboratoř geoinformatiky a kartografie, Masarykova univerzita
Stručný vývoj GIS
• Pionýrské období (počátek 60. let – 1975), důležitý vliv
průkopnických osobností a institucí (zvláště univerzit) na
dosažené výsledky
• Druhá fáze (1973 - začátek 80. let), ujednocení pokusů
a činností agenturami a institucemi na lokální úrovni
• Třetí fáze (1982 - konec 80. let), dominuje
komercionalizace problematiky
• Čtvrtá, současná fáze, uživatelský přístup, výrazná
konkurence poskytovatelů, služby ze vzdálených
serverů, standardizace a tvorba otevřených systémů;
zvyšuje se důraz na uživatele a možnosti použití
- cloud
- sociální sítě → crowdsourcing
Laboratoř geoinformatiky a kartografie, Masarykova univerzita
• 80% aktivit veřejné správy a samosprávy je
geograficky založeno (hasicí obvody, cenové mapy,
plánování rozvoje, výstavba dálnic, přírodní zdroje,
sběr odpadu…)
• Business (zákaznické průzkumy, logistika, realitní
kanceláře, pojišťovny, precizní zemědělství, stavby...)
• Obranné a vojenské účely (vojenský management,
analýzy družicových snímků,…)
• Vědecký výzkum (mj. geologie, botanika,
archeologie, ekonomika, kriminalistika, lékař. aj.)
• Sociální oblast (mapování přístupnosti,…)
• Krizové řízení (ve všech fázích kriz. cyklu)
K čemu je potřeba GIS?
• Hardwarová
• Softwarová
• Data
• Personální (Lifeware)
Laboratoř geoinformatiky a kartografie, Masarykova univerzita
Struktura GIS
GIS
Data
Uživatel Hardware
+
Software
• Prostorová data: reprezentují prvky
lokalizovatelné na Zemi
• Atributová data: popisná informace vztažená k
prostorovým datům
• Datové vrstvy: výsledek kombinace prostorových
a atributových dat
• Datové modely: způsob provázání uložené
informace (vektor a rastr – viz. dále)
• Topologie: vztahy mezi geografickými prvky
Laboratoř geoinformatiky a kartografie, Masarykova univerzita
Data v GIS
18/09/2017
3
Datové vrstvy (layers, themes)
reálný svět
geografické souřadnice
využití krajiny
půdy
infrastruktura
topografie
říční síť
Datové vrstvy – rastr vs. vektor
grid/rastr vektor
Laboratoř geoinformatiky a kartografie, Masarykova univerzita
Hlavní funkcionalita GIS
• Pomocí GIS naučit studenty, co je GIS
• Tvorba map
• Možnost použít freewarové programy
– QuantumGIS - QGIS (profesionální GIS)
– OpenJump (profesionální GIS)
– ArcExplorer (jen pro vizualizaci, snadné
ovládání, malá funkcionalita)
– JanMap (český freeware GIS SW)
Laboratoř geoinformatiky a kartografie, Masarykova univerzita
Funkce GIS ve školství
• Tvorba map
• Zobrazování dat
• Uložení dat
• Modelování
• Analýzy
• DZO (digitální zpracování obrazu) ve vazbě
na DPZ (dálkový průzkum Země)
• Rozhodovací procesy
• Tvorba metadat („dat o datech“)
• Publikace map, modelů na Webu
Laboratoř geoinformatiky a kartografie, Masarykova univerzita
GIS v praxi Tvorba map
Laboratoř geoinformatiky a kartografie, Masarykova univerzita
Převzato z: http://www.cuzk.cz
18/09/2017
4
Tvorba map
Laboratoř geoinformatiky a kartografie, Masarykova univerzita
3D modely krajiny
Laboratoř geoinformatiky a kartografie, Masarykova univerzita
Modelování měst
Laboratoř geoinformatiky a kartografie, Masarykova univerzita
Převzato z: Herman, L. (2011)
3D plány areálů
Laboratoř geoinformatiky a kartografie, Masarykova univerzita
Převzato z: Russnák, J. (2012)
Precizní zemědělství
Laboratoř geoinformatiky a kartografie, Masarykova univerzita
NDVI
(Normalized
Difference
Vegetation
Index)
a obdobné indexy
Landsat 8
Sentinel 2
Data každých
14 dní zdarma
Senzorová měření
Laboratoř geoinformatiky a kartografie, Masarykova univerzita
18/09/2017
5
Sledování zvířat
Laboratoř geoinformatiky a kartografie, Masarykova univerzita
Analýza sklonitosti
Laboratoř geoinformatiky a kartografie, Masarykova univerzita
Modelování povodní
Laboratoř geoinformatiky a kartografie, Masarykova univerzita
18/09/2017
6
Laboratoř geoinformatiky a kartografie, Masarykova univerzita
Síťové analýzy
Laserové skenování ČR
Laboratoř geoinformatiky a kartografie
Převzato z: http://www.cuzk.cz
Povrchová teplota oceánů (NASA)
Laboratoř geoinformatiky a kartografie
• víc hovoříme o geoinformatice než o GIS
• éra webových služeb
• prostorové informační infrastruktury
Laboratoř geoinformatiky a kartografie, Masarykova univerzita
Dnešní pohled na geoinformatiku
Laboratoř geoinformatiky a kartografie, Masarykova univerzita
K čemu je prostorová datová infrastruktura?
18/09/2017
7
Laboratoř geoinformatiky a kartografie, Masarykova univerzita
Jak najdu prostorová data?
mapa
Laboratoř geoinformatiky a kartografie, Masarykova univerzita
Jak najdu prostorová data?
Laboratoř geoinformatiky a kartografie, Masarykova univerzita
Jak připojím prostorová data?
Laboratoř geoinformatiky a kartografie, Masarykova univerzita
Pro jaká témata mohu vyhledávat?
Příloha I
1. Souřadnicové referenční systémy
2. Zeměpisné soustavy
souřadnicových sítí
3. Zeměpisné názvy
4. Správní jednotky
5. Adresy
6. Katastrální parcely
7. Dopravní sítě
8. Hydrografie
9. Chráněná území
Příloha II
1. Nadmořská výška
2. Krajinný pokryv
3. Ortofoto snímky
4. Geologie
1. Statistické jednotky
2. Budovy
3. Půda
4. Využití území
5. Lidské zdraví a bezpečnost
6. Služby veřejné správy
7. Zařízení pro sledování ŽP
8. Průmyslová a výrobní
zařízení
9. Zemědělská akvakulturní
zařízení
10. Rozložení obyvatelstva -
demografie
11. Správní oblasti/chráněná
pásma/regulovaná území a
jednotky podávající hlášení
12. Oblasti ohrožené přírodními
riziky
13. Stav ovzduší
14. Zeměpisné meteorologické
prvky
15. Zeměpisné oceánografické
prvky
16. Mořské oblasti
17. Bioregiony
18. Stanoviště a biotopy
19. Rozložení druhů
20. Energetické zdroje
21. Nerostné suroviny
Laboratoř geoinformatiky a kartografie, Masarykova univerzita
Pro jaká témata mohu vyhledávat? Metadata
Laboratoř geoinformatiky a kartografie
datum vytvoření (Date of creation)
název (Resource title)
organizace (Responsible party)
abstrakt (Resource abstract)
lokalizace (Geographic location)
původ (Lineage)
soulad (Conformity)
klasifikace (Topic category)
18/09/2017
8
GIS software
GIS software GIS software
prostorový rozsah
tematika
souř. systém
časový rozsah
…
Publikace metadat
Laboratoř geoinformatiky a kartografie
Vyhledávací/katalogová služba
Laboratoř geoinformatiky a kartografie
CSW server
klient
CSW server CSW server CSW server
CSW server CSW server
Jak najdu prostorová data?
http://geoportal.gov.cz
Laboratoř geoinformatiky a kartografie
Jak najdu prostorová data?
http://geoportal.gov.cz
Laboratoř geoinformatiky a kartografie
Jak najdu prostorová data?
http://geoportal.gov.cz
Laboratoř geoinformatiky a kartografie
Jak najdu prostorová data?
http://geoportal.gov.cz
Laboratoř geoinformatiky a kartografie
18/09/2017
9
Jak najdu prostorová data?
Na úrovni EU http://inspire-geoportal.ec.europa.eu/
Laboratoř geoinformatiky a kartografie
GPS
• Globální polohový systém, brněnsky „Gde proboha su“
• Dnes GPS ekvivalentem projektu NAVSTAR
– projekt americké armády, dnes se označuje jen jako GPS
– pasivní radiový systém primárně pro rychle se pohybující
objekty; vyžití tzv. Dopplerova jevu
– vývoj zahájen na počátku 70. let, plně funkční 1993
• Systém GPS se skládá ze tří segmentů (podsystémů):
– Kosmický (32 družic – 24 operačních, 3 záložní, 5 na Zemi)
– Řídící (5 základních stanic poblíž rovníku)
– Uživatelský (vlastní GPS přístroje jednotlivých uživatelů)
Global Positioning System (GPS)
Aplikovaná geoinformatika
• Zdroj a více informací: http://navigovat.mobilmania.cz/clanky/jak-je-
mozne-ze-mobil-vi-kde-zrovna-jsme/sc-265-a-1327993
Princip GPS (GNSS)
Aplikovaná geoinformatika
• Družice ve výšce 20 180 km nad Zemí
• Doba oběhu 11 hodin 58 minut
• Životnost družice 7 – 10 let
• Družice obsahuje: přijímač, vysílač, atomové hodiny, aj.
Kosmický segment GPS
Aplikovaná geoinformatika
• 5 monitorovacích stanic na Zemi (non-stop)
• Vytváří tzv. efemeridy (informace o polohách družic)
• Kromě 5-ti oficiálních i několik nezávislých
Řídící segment GPS
Aplikovaná geoinformatika
18/09/2017
10
• GPS přijímače jednotlivých uživatelů
• „Jen“ zjišťuje čas příjmu signálu min. 3 (resp. 4 družic)
• Hlavní odlišnosti přístrojů:
– počet přijímaných kanálů (obvykle 6 – 12)
– maximální měřitelnou rychlostí pohybu (200 – 2000 km • h-1)
– filtry na polohu (typicky autonavigace)
– připojení externí antény
– výdrž baterií/rychlost procesoru/počet uložených bodů/tras…
Uživatelský segment GPS
Aplikovaná geoinformatika
• V případě samotné GPS je výstupem textový soubor
– import tohoto souboru do ArcGIS je součástí cvičení
• V případě kombinace PDA a GPS pak i jiný formát
(jako např. shapefile)
– práce s PDA obsahujícím integrovaný GPS modul v terénních cvičeních
Data z GPS
Aplikovaná geoinformatika