Úvod do geografických informačních systémů (GIS)
Jednotlivé činnosti v projektu GIS – návrh databáze a vstup dat
Studijní článek: Sekundární zdroje – již jednou zpracovaná prostorová data
Sekundární zdroje - již jednou zpracované primární zdroje
Obecně lze o sekundárních zdrojích říci, že jsou v nich obsaženy chyby získané již během prvního zpracování dat, tudíž nemohou být přesnější než zpracovávané primární zdroje.
Manuálně přes klávesnici
- prakticky nepřichází v úvahu, velice pracné, je nutné zadávat souřadnice, …
Manuální digitalizace
- využívá se tablet-digitizér, což je zařízení na snímání souřadnic s různě velkou pracovní plochou (obvykle A3-A0) a různou rozlišovací schopností a přesností (maximální přesnost jsou řádově setiny milimetru). Zde je ovšem třeba kalkulovat i s měřítkem podkladu!
Princip digitalizace:
- snímaný podklad se upevní na pracovní plochu a pomocí zaměřovacího kříže (kurzoru) je snímána poloha zaměřovaných bodů a z klávesnice nebo pomocí kurzoru se zadává identifikátor objektu.
Existují dvě základní metody digitalizace:
- bodová (point) - kliká se na každém vrcholu, který je třeba zaznamenat - je to nejčastější způsob použití,
- proudová (stream) - počítač automaticky zaznamenává sekvence bodů v zadaném časovém nebo vzdálenostním intervalu.
Konkrétní postup digitalizace:
- Definování oblasti - definování minimálních a maximálních hodnot souřadnic.
- Registrace mapy - zadání nejméně 4 kontrolních (vlícovacích) bodů (co možná nejvíce po obvodu).
Jedná se například o rohy mapových listů, od kterých známe souřadnice v souřadnicovém systému. Nejprve se do GIS zadají souřadnice těchto bodů v cílové soustavě, např.: S-JTSK a potom se tyto body identifikují (kliknutím) na mapě.
Výsledná přesnost digitalizace záleží na měřítku a přesnosti původní mapy.
- Vlastní digitalizace mapy,
- Editace chyb - nespojení čar, nedotahy a přetahy, vícenásobné zaznamenání - souvisí s topologickým čištěním (viz. dále).
Poznámka: pro rastrové systémy je pak nutné udělat rasterizaci, více o ní později, v části věnující se zpracování dat.
Výhody ruční digitalizace:
- Malé finanční nároky; digitizéry jsou relativně levné, pracovní síla je také levná.
- Flexibilita a adaptibilita na různé zdroje dat.
- Technika je snadno zvládnutelná v krátkém čase - lze se snadno naučit.
- Kvalita výstupů je víceméně vysoká.
- Digitizéry jsou velice spolehlivé a přesné (přesnější než zdrojová data).
- Snadné úpravy digitalizovaných dat.
Nevýhody:
- Přesnost je limitována stabilitou vstupního média.
- Digitalizace je únavná a nudná, tudíž velice náchylná k operátorovým chybám.
Scannování a vektorizace
Stále rozšířenějším způsobem převodu dat z analogové do digitální (rastrové) formy je scannování. Vykonává se pomocí scannerů, zařízeních sloužících k optickému snímání dokumentů (více KIV/ZPG).
Existují tři různé typy scannerů:
- Bubnové (drum) - nejpřesnější (přes 1000dpi), ale nejdražší. Princip spočívá v rychlé rotaci bubnu, na kterém je připevněn snímaný dokument, a v paralelně pohybujícím se senzoru. Nevýhodou je dlouhá doba snímání, ale ta je vyvážena vysokou přesností a možností vytvářet barevné separáty. Pro GIS jsou ale zbytečně přesné za veliké náklady (! používají se ale ve fotogrammetrii).
- Deskové (stolní) (flatbed) - nejběžnější, ale mají malou snímatelnou plochu (do A2-A3). Princip spočívá v položení dokumentu na skleněnou desku za kterou se pohybuje světlo a senzor. Jsou také velice přesné (běžně přes 600 dpi). Pro GIS nejsou vhodné hlavně díky malé maximální velikosti snímaného dokumentu.
- Posuvné velkoformátové (large format feed) skenery - nejpoužívanější typ pro GIS. Jeho princip spočívá v posouvání dokumentu přes snímací kameru. V tomto případě se pohybuje pouze dokument, přesnost tedy závisí také na schopnosti posuvu dokumentu konstantní rychlostí. Nevýhodou těchto scannerů je jejich relativně menší přesnost snímaní (kolem 400 dpi).
+ Další speciální scannery, např. 3D, nemají pro GIS použití.
Hodnocení scannerů:
Nejdůležitějšími hodnotícími ukazateli jsou:
- rozlišení (body na palec - Dots Per Inch, dpi),
- přesnost - souvisí s tím, jak precizně je vyroben snímací senzor, tj. jak pravidelně jsou na něm umístěny snímací prvky,
- barevnost či šedotónovost.
V GIS se používají scannery monochromatické (dvojúrovňové) nebo šedotónové, ale i barevné.
Při uvádění rozlišení si je třeba dát pozor na typ uváděného rozlišení a na přesnost. Někteří výrobci uvádějí raději interpolované (softwarové) rozlišení, které je podstatně větší než optické (hardwarové).
Interpolace spočívá v tom, že se interpolují sousední pixely tak, aby vznikl nový pixel, tzn. že výsledné rozlišení vzroste. Tato metoda má dobré výsledky pro barevné a šedotónové obrazy (hlavně fotografie), výsledky jsou však podstatně slabší (lépe řečeno nedostatečné) pro diskrétní barevné nebo monochromatické předlohy (mapy, výkresy , …), což její využití v GIS činí nevýhodným.
Konkrétní postup při scanování:
- Výběr rozlišení - to je docela důležité rozhodnutí, jelikož platí, že dvakrát větší rozlišení vede ke čtyřnásobné velikosti výsledného souboru. V manuálu k ARC/INFO jsou doporučeny následující hodnoty pro různé typy podkladů. Viz obrázek

- Výběr přesnosti scanneru a také přesnosti vstupních dokumentů (nikdy nedostanu přesnější výstup než vstup, vždy je to naopak). V této části je také nutné uvažovat zkreslení vstupních dokumentů (papír se roztahuje a smršťuje - je lepší scannovat z nějakých nesrážlivých materiálů). Vyhodnocení nároků na rozlišení a přesnosti vede k výběru konkrétního scanneru.
- Příprava mapy ke scannování - očištění od mechanických nečistot, identifikace vlícovacích bodů, případně úpravy nečitelných částí.
- Vlastní scannování.
- Registrace (transformace rastru) pomocí vlícovacích bodů, probíhá analogicky jako u digitalizace.
- Volitelně úprava obrazu ( jas, kontrast, prahování, ekvalizace histogramu).
- Volitelně čištění rastrového podkladu.
- Volitelně vektorizace.
Princip vektorizace, více o ní až v části zabývající se zpracováním dat v GIS:
- Automatická vektorizace - vše dělá počítač. Je to velice rychlé (co se tyče nároků na uživatele), ale je pak nutné provádět čištění vektorových dat, což je velice zdlouhavé (záleží na podkladu).
- Polautomatická vektorizace - interaktivní metoda, s tím že počítač sám vektorizuje, ale uživatel jej koriguje na sporných místech (ArcScan, Descartes).
- Ruční (on screen digitizing) - interaktivní, kdy uživatel provádí sám vektorizaci na základě rastrového podkladu. Některé systémy umožňují automatizovat alespoň přichycení na rastr (Kokeš, GeoMedia Pro).