Vstup údajov do GIS - tvorba údajovej bázy
Zber údajov
Celková práca s GIS je tvorená 95 % z napĺňania databázy (dostať údaje do systému) a tvorby výstupu (dostať údaje zo systému) a len zvyšných 5 % tvorí samotná práca GIS - analýzy, syntézy a pod. Rozdeliť uvedených 95 % na príslušné časti pre vstup a výstup nie je možné, nakoľko sa dynamicky mení v závislosti od riešeného problému. Nič to však nemení na skutočnosti, že zber údajov - naplnenie databázy je jedným z časovo najnáročnejších etáp práce v GIS. Od nej závisí správnosť a presnosť riešení jednotlivých riešených úloh. Zber údajov pre GIS môžeme schematicky rozdeliť nasledovne:
Ako zo schémy vidíme, hlavné členenie je rovnaké, ako pri samotnom rozdelení údajovej bázy, nasleduje rozdelenie podľa zdroja údajov, ktoré je ďalej členené podľa reprezentácie dát. Poďme si ich rozobrať detailnejšie.
Zber priestorových údajov
Priestorové údaje, ako bolo spomínané v kapitole o údajovej báze sú špecifické svojim priestorovým aspektom. Podľa toho, či vstupné dáta získavame priamym meraním, alebo preberáme už existujúce a spracované merania rozlišujeme získavanie týchto dát na primárne a sekundárne.
Zber primárnych priestorových údajov
Podľa charakteru dát si zvolíme reprezentáciu údajov:
Raster
V súčasnosti je definovaný zber prevádzaný predovšetkým metódami diaľkového prieskumu Zeme, pričom ako nosič snímacieho zariadenia (kamery) môže slúžiť geostacionárna družica, družica, lietadlo, balón či model lietadla. Ak samotné zariadenie ukladá získavané údaje do digitálnej formy, nie je s ich využitím v GIS po drobných úpravách skoro žiadny problém. Je potrebné predovšetkým vykonať transformáciu získaných údajov do požadovanej geografickej projekcie, potrebného súradnicového systému a potom už len potrebné korekcie - opravy vzniknutých chýb (rádiometrické korekcie, odstránenie periodických chýb a pod.), poprípade preparovanie obrazov (snímkov z DPZ). Preperovaním snímkov zviditeľníme sledované javy. K najčastejšie používaným metódam patria metódy filtrácie a streču - preškálovania stupnice jasu (lineárny streč, lineárny streč so saturáciou, gausovský streč a podobne. Pre ilustráciu si uvedieme spôsob lineárneho streču. Snímky, obrazy získané zo satelitu LANDSAT sú multispektrálne, čo znamená, že pre každé zo sledovaných spektier sa používa samostatná špeciálna kamera a je ukladaná do samostatného monospektrálneho súboru. V každom takomto snímku sú hodnoty v intervale 0-255 (čo je rozsah 1 B). Bežný snímok má približne rovnaké rozdelenie jednotlivých hodnôt, ako môžete vidieť na obrázku. Je zrejmé, že údaje, konkrétne v tomto prípade v intervaloch od 0-60 a od 158 - 255 sa v obraze nevyskytujú, čiže blokujú využiteľný interval. Samotné hodnoty sa sústreďujú v intervale od 60 - 158. Pre sprehľadnenie a zviditeľnenie samotného snímku bude teda vhodné roztiahnuť (odtiaľ ten názov streč) údaje v intervale 60-158 do intervalu 0-255.
Ďalšiu metódu, tzv. digitálny filter, ktorý si ozrejmíme v kapitole kartografického modelovania (fokálne funkcie). Ako už bolo naznačené, obrazy môžu zachytávať nielen viditeľné spektrum elektromagnetického žiarenia, ale aj ostatné časti dostupnej časti vlnovej dĺžky, čím značne rozširuje možnosti samotného využitia obrazov predovšetkým tým, že každý objekt na Zemi pohlcuje rôzne časti elektromagnetického spektra, čím sa stáva identifikovateľný napr. kameň, voda, rôzna vegetácia, sídla, budovy. Nie je preto problémom zistiť rozsah požiaru, povodne, alebo stupeň poškodenia lesa. V prípade, že snímacie zariadenie neukladá získané údaje do digitálnej, ale do analógovej formy napr. letecké fotografie, obohacujú sa vyššie uvedené postupy o prvotný prevod z analógovej do digitálnej formy a to najčastejšie skenovaním, ktoré bude ozrejmené neskôr.
Vektor
Vektorové údaje, v tomto zmysle priestorové údaje získavané priamym meraním súradníc, najčastejšie vstupujú do GIS údajovej bázy prostredníctvom geodetických meraní. Geodetické merania sú aj v súčasnosti najpresnejším a najdokonalejším zdrojom priestorových údajov. Principiálne sú namerané údaje ukladané v zápisníkoch, údaje sú potom transformované (prepísané) do digitálnej formy ako súbor súradníc meraných bodov, ktoré sú použitím vhodného programového vybavenia transformované do ÚB GIS (údajová báza GIS). Podobne sú využívané aj merania priamo ukladané v digitálnych zápisníkoch avšak s tým rozdielom, že údaje netreba prepisovať do digitálnej formy. Niektoré z nich priamo využívajú štandardné formáty údajov čo umožňuje ich priame spracovanie nástrojmi GIS. Najčastejším je štandard COGO (Coordinate Geometry Systems) ktorý je zapracovaný napr. v systéme ARCInfo.
V súčasnosti sa čoraz viac stretávame s ďalším, veľmi dôležitým spôsobom zisťovania polohy na zemskom povrchu a to systémom GPS (Global Positioning Systems). Tento systém určuje absolútne súradnice snímacej stanice výpočtom z jej relatívnej polohy voči viacerým satelitom. Týmto spôsobom je možné teoretické získanie údajov až s centimetrovou presnosťou. Relatívna poloha družíc je však zámerne skresľovaná vnášaním generovanej chyby, ktorá zabraňuje zneužitiu presných údajov napríklad na teroristické účely. Túto chybu je možné do istej miery eliminovať post-processingom, tj. metódou pri ktorej namerané údaje porovnávame s údajmi nameranými na báze (pevná geodeticky zameraná stanica) a pomocou výpočtov je možné dosiahnuť presnosť do 5 cm. Ďalším spôsobom, ktorý eliminuje uvedenú chybu je využitie korekčného signálu (tzv. DGPS), ktorý je šírený pozemnými vysielačmi (rádiové vlny). Tento spôsob je omnoho využiteľnejší predovšetkým jeho prácou ON-LINE (v reálnom čase). Pri výbere vhodnejšieho spôsobu treba zvážiť predovšetkým ekonomické dôvody (post. processing - nákup najmenej dvoch GPS staníc, DGPS nákup len jednej stanice + poplatky za využívanie DGPS). Systémy GPS sa v súčasnosti využívajú predovšetkým na navigačné účely (námorná, lietadlová doprava, armádne navigačné systémy) avšak začínajú sa používať aj na navigáciu automobilovej dopravy, monitorovanie pohybu vozidiel (predovšetkým v spojení s využitím siete mobilných telefónov GSM). V našom území však zatiaľ chýbajú presné mapy jednotlivých sídel a cestnej siete. Taktiež z hľadiska presnosti kladie navigácia automobilov väčšie nároky než napr. námorná doprava. Samostatnú kapitolu primárneho zberu priestorových údajov tvorí fotogrametria. Fotogrametria je veda, ktorá sa zaoberá rekonštrukciou tvaru, veľkosti a polohy geografických objektov vyhodnocovaní fotogrametrickej snímky. Využitím digitálneho záznamu sa možnosti fotogrametrie rozširujú o digitálnu fotogrametriu, ktorá ich využíva a okrem štandardných úloh riešených klasickou fotogrametriou (triangulácia, ortoprojekcia, stereoskopické videnie) rozširuje možnosti o metódy digitálnej interpretácie. Samotnej interpretácii niekedy v tejto súvislosti zvykneme hovoriť fotointerpretácia. Digitálne záznamy je možné získať priamo meraním špeciálnymi kamerami (napr. CCD, skenery), poprípade skenovaním meračských snímok. Fotogrametrická snímka, ako aj jej digitálny záznam je charakteristická stredovou projekciou, ktorú pre ďalšie využitie treba transformovať do ortogonálnej projekcie používanej v klasických mapách. Využitím stereoskopického vnemu je možné vytvorenie veľmi presných digitálnych modelov terénu. Generovanie spočíva na určovaní súradníc bodov x, y a z na povrchu terénu a to predovšetkým terénnych hrán, zlomov depresií a pod. Tento proces je vykonávaný buď manuálne (kurzorom), alebo automaticky rôznymi algoritmami. Tento postup vytvárania digitálneho modelu terénu patrí k jedným z najpresnejších. Pri samotnom určovaní týchto bodov je využívaný princíp stereoskopického videnia, ktoré na základe dvoch dostatočne sa prekrývajúcich obrazov, ktoré sú vnímané súčasne (každý viditeľný len jedným okom) vytvárajú plastický obraz. Ako posledné využitie, avšak v poradí podľa využiteľnosti rozhodne nie posledné, uvedieme vytváranie digitálnych ortofotomáp. Ortofotomapa vzniká transformáciou leteckej fotografie (centrálna projekcia) elimináciou skreslení do geografickej ortogonálnej projekcie pomocou ortorektifikácie. Takto získané údaje patria opäť k jedným z najpresnejších údajov dostupných pre využitie GIS. Ortofotomapy sú využiteľné ako podklad pre vektorizáciu potrebných údajov ON SCREEN (na obrazovke), poprípadne ako pozadie pre zvýraznenie prezentovaných údajov a pod..
Primárny zber údajov sa vyznačuje predovšetkým svojou presnosťou a aktuálnosťou. Jedinou jeho nevýhodou je azda jeho finančná nákladnosť, ktorá často bráni širšiemu využívaniu v praxi. V západnej Európe sa však začínajú objavovať WWW servery, na ktorých sú sprístupnené satelitné snímky niektorých území. Je možné, že s podobnými službami sa čoskoro stretneme aj u nás. Do tej doby však budeme musieť využívať ďalší zo spôsobov zberu údajov, ktorý si predstavíme v nasledujúcej kapitole.
Zber sekundárnych priestorových údajov
Sekundárne získavanie údajov je v praxi veľmi často využívané. Jedná sa predovšetkým o využitie mapových podkladov z najrozličnejších mierok, tematických obsahov, ktoré sa podľa potreby skenujú, poprípade vektorizujú. Na rozdiel od primárneho zberu údajov sú často zaťažené chybami, ktoré nie je možné zdokumentovať a teda ani s nimi presnejšie rátať. V praxi sa takéto podklady označia maximálnou konštantnou chybou s ktorou sa následne počíta. Ich výhoda je predovšetkým v určitom predspracovaní (sú v ortogonálnej projekcii, rôzne tematické mapy spracovávajú rôzne obsahy, sú organizované v atlasoch a pod.) Rozdelenie vstupu údajov do GIS je možné urobiť z viacerých hľadísk. Jedným z nich je napríklad uvedená schéma č.1. Zber sekundárnych údajov si však môžeme rozdeliť aj podľa formátu vstupných dát a to na prípad keď:
- vstup je v analógovej podobe
- vstup je v digitálnej podobe
Vstup z analógovej podoby
V tomto prípade, ako už z názvu vyplýva, potrebujeme previesť analógové údaje (papierová mapa, atlas, náčrtok a pod.) do digitálnej formy. Dôraz je treba klásť predovšetkým na presné spracovanie, pretože polohová chyba, ktorej sa dopúšťame v súčine s polohovou chybou už primárnych údajov na mape (generalizácia, deformácie mapy, zber údajov a pod,) tvorí základnú polohovú chybu digitálnych údajov, ktorá sa nám počas celej ďalšej práce premieta do výsledkov a v prípade niektorých operácií (napr. geometrické transformácie) sa môže ešte umocňovať. Podľa toho, či majú byť výsledné údaje vo vektorovej, alebo rastrovej reprezentácii hovoríme o digitalizácii, skenovaní, vektorizácii rastra a rasterizácii vektora. Rozoberme si ich podrobnejšie v ďalšej kapitole.
Pridať komentár k článku