Úvod do geografických informačních systémů (GIS)
Jednotlivé činnosti v projektu GIS – návrh databáze a vstup dat
Vytisknout  studijní materiál

Studijní článek: Naplňování GDB prostorovými daty – primární zdroje

Vstup prostorových dat

Naplňování databáze je v drtivé většině případu jednoznačně nejnáročnějším a nejzdlouhavějším krokem v rámci GIS projektu. Obecně lze pro vstup použít různé zdroje údajů. V úvahu přicházejí zvláštně mapy, náčrty v souřadnicovém systému, údaje z geodetických měření, fotogrammetrické snímky a obrazové záznamy DPZ, statistické údaje a další. Při pořizování dat je ale důležité vybrat vhodný způsob a vhodná technická zařízení, která mi umožní získat data ve vhodné přesnosti a za přijatelnou cenu.

V zásadě je možné zdroje dat rozdělit na primární a sekundární.

Primární zdroje - přímo měřené

Vstup z geodetických měření

GPS měření

Zde je jenom lehký úvod.

V 60. letech hledala armáda USA způsob, jak zjistit rychle a přesně polohu svých jaderných ponorek kdekoli na Zemi. V 70. letech byl tento problém řešen a teoreticky vyřešen. Následně byla vystavěna síť 24 družic.

Tato síť byla v průběhu let samozřejmě aktualizována, takže nyní je tzv. kosmický segment tvořen 28 zdravými satelity na šesti oběžných drahách. Družice obíhají ve výšce cca 20 200 km s inklinací 55 stupňů a doba oběhu je přibližně 12 hodin. Tím je zajištěno, že prakticky všude v jakýkoliv okamžik jsou nad obzorem minimálně 4 viditelné družice. V praxi těchto viditelných družic může být až 12. V České republice je běžně k dispozici okolo 7 - 8 družic v daný okamžik.

Každá družice zná svoji přesnou polohu na orbitě, tudíž pozemní přijímač je schopen po zaměření několika (3 pro zeměpisnou šířku a délku, 4 i pro výšku nad elipsoidem) satelitů v reálném čase rekonstruovat svoji polohu (z polohy satelitů a vzdálenosti od nich). Přesnost takového zaměření je uváděna 10 metrů nebo lepší.

Dříve byla tato přesnost k dispozici jen autorizovaným uživatelům systému (armády NATO), aby se zabránilo zneužití. Pro normální uživatele byla přesnost uměle degradována pomocí systému Selective Availability, který výsledek ovlivňoval náhodnou chybou. Přesnost S/A GPS pak obvykle byla kolem 20-50m. Proto byl zaveden systém Diferenciální GPS (DGPS), který spočívá v principu, že pokud měřím ve stejný okamžik polohu dvěma GPS přijímači, S/A chyba je stejná, ale pokud znám přesnou polohu alespoň jednoho z nich, mohu rekonstruovat i přesnou polohu druhého. Umělá degradace signálu však byla v květnu roku 2000 zrušena a přesný signál je tak dostupný všem. Degradace může být ovšem kdykoli znovu zavedena. I bez této degradace je ovšem dosahovaná přesnost v určení polohy se zmňovanou chybou do 10 m.

Pro přesnější měření GPS metodami pak existují dva způsoby diferenciální GPS (DGPS). Real-Time Kinematic (RTK-GPS) a post-processing (statická metoda).

Statickou metodou lze dosáhnout přesnějších hodnot než metodou RTK, jelikož je na zpracování více času a je možné zahrnout více faktorů (přesnost se u nejdražších zařízení může pohybovat řádově až v mm). RTK-GPS vyhodnocuje data již v průběhu měření a dosažitelná přesnost se pohybuje v cm.

Používání diferenční metod vedlo na realizaci sítí referenčních stanic. V roce 2005 vznikla v České republice celoplošná síť CZEPOS a její sesterská akademická síť VESOG. ZČU je v nich zapojena svojí referenční stanicí PLZE. Sítě referenčních stanic dodávají diferenciální korekce buďto v reálném čase (RTK) nebo pro následné zpracování (post processing) a tím šetří náklady uživatelů - s pomocí sítě je možno měřit pouze s jednou stanicí.

Po naměření dat pomocí GPS je musím pak převést do GIS - jednoduché, jelikož dostanu soubor [X,Y,Z] nebo [B,L,H] souřadnic v textovém tvaru a ty mi většina systémů umožní snadno zpracovat.

Poznámka: V poslední době se GPS hojně používá pro Navigaci, sledování objektů (vozidel, …) v reálném čase a analýzy v GIS na jejich základě.

Poznámka: GPS udává geografické souřadnice v souřadnicovém systému WGS 84, tudíž pro použití v ČR je nutné u získaných dat většinou převést data do jiného souřadnicového systému (S-JTSK, S 42).

Výhody GPS proti klasickým geodetickým metodám měření:

Nevýhody:

Pozn.: produkuje vektorová data.

Vstup fotogrammetrických údajů

Vstup z DPZ (Dálkový průzkum Země) - Remote Sensing (družicové snímky a obrazové záznamy)

Poskytuje data z leteckých a družicových nosičů, vychází z principu, že objekty mohou být identifikovány z velké vzdálenosti, jelikož vyzařují nebo odráží elektromagnetickou energii (většinou jde o odraženou energii, jejímž zdrojem je hlavně Slunce).

Spektrální charakteristika pak identifikuje jednotlivé objekty podle vlnové délky, kterou odrážejí.

Díky tomu, že se často používají elektromagnetické vlny i mimo rozsah viditelného záření, je DPZ velice zajímavý i pro jiné obory než kartografie a geodézie, např. enviromentalistika (životní prostředí), biologie, hydrologie, geologie, využití půdy a další.

Data z DPZ jsou například používána ke sledování ozónové vrstvy, olejových skvrn, stavu napadení lesů škůdci a další.

Systémy DPZ používají ke snímání dva druhy senzorů:

Výhodou delších vln je schopnost lépe pronikat atmosférou, mraky a dokonce i mělkou vodou. Nevýhodou aktivních systémů je nutnost poskytovat energii senzoru.

Na obrazových záznamech DPZ jsou důležité následující parametry:

Výhody DPZ z kosmického nosiče:

Nevýhody DPZ:

Příklad: http://terraserver.microsoft.com/, http://www.spaceimaging.com/