Download presentation
Presentation is loading. Please wait.
Published byKarin Engström Modified over 6 years ago
1
SAVREMENE TEHNOLOGIJE U OBLASTI EKOLOŠKOG MONITORINGA I KARTIRANJA VEGETACIJE
2
GIS REMOTE SENSING Ekosistemski monitoring, odnosno biomonitoring, kao osnovu uvek ima relacione klimatološke, pedološke, hidrološke i vegetacijske prostorno organizovane podatke. Zbog toga je za kolektovanje, organizovanje , pregled i analizu podataka na ekosistemskom nivou od neprocenjivog značaja upravo relacione i distributivne baze podataka. Kada se govori o značaju vegetacijskih istraživanja prvenstveno se misli na fitocenološka i fitoekološka (fitocenoze-graditelji ekosistema) istraživanja kao fundamentalnu osnovu za ekosistemske aplikacije. Ekosistemski monitoring, odnosno biomonitoring, kao osnovu uvek ima relacione klimatološke, pedološke, hidrološke i vegetacijske prostorno organizovane podatke. Zbog toga je za kolektovanje, organizovanje , pregled i analizu podataka na ekosistemskom nivou od neprocenjivog značaja upravo relacione i distributivne baze podataka. Za kartiranje vegetacije: Brokman Jeroševa klasifikacija (deduktivna metoda) Braun-Blanqet-ova (induktivna metoda, dijagnostički karakter, mogućnost prognoze daljeg toka sukcesije, ravoja ili degradacije ne samo vegetacije već kompletnog ekosistema) Weshoff van der Maller (statistički unapređena BB metoda) Koler (populaciona ekologija)
3
Geografski Informacioni Sistemi (GIS)
Koje su mogućnosti i načini upravljanja Geografskim informacionim sistemom?
4
Šta je GIS GIS je tehnologija namenjena upravljanju prostorno orijentisanim podacima. Računarski sistem namenjen prikupljnju obradi, upravljanju i analizi, prikazivanjui održavanju prostorno orjentisanih informacija. Gis je tehnologija namenjena prikupljanju To je dakle računarski sistem namenjen prikupljnju obradi, upravljanju i analizi, prikazivanjui održavanju prostorno orjentisanih informacija. Kartiranje i prostorne analize nisu novost, ali GIS ove zadatke izvodi neuporedivo bolje i brže nego stari manuelni metodi koji su uvek imali problem vezan za integraciju kartokrafskih, grafičkih i alfanumeričkih podataka i anisu imali mogućnost njihove analize. integriše uobičajene operacije sa bazama podataka (pretraživanja, upiti ili statističke analize), sa jedinstvenim prednostima vizuelizacije i prostorne analize (karte).
6
Komponente GIS GIS čine sledeći segmenti: hardver softver podaci
korisnici metode. Hardver Hardver je fizičko računarsko okruženje u kojem GIS radi. GIS sofveri se izvršavaju na većem broju računarskih platformi ( od velikih centralizovanih računarskih mreža do kućnog PC-ija) Softver Softveri obezbeđuju funkkcije i alate za prikupljanje, analizu, i prikazivanje podataka o prostoru, sa prilično pristupačnim grafičkim korisničkim interfejsom. Podaci Najvažniji deo GIS-a. Kartografski podaci se dobijaju konverzijom klasične papairne dokumentacije u odgovarajuće GIS kompatibilne formate Korisnici Od tehničkih lica koji održavaju sistem do krajnjih korisnika koji vrše analize Metode Kreiranje metoda i modela baza podataka zavisi od tipa istraživanja.
7
Kako radi GIS Podaci o prostoru smeštaju se u formi digitalnih karata predstavljenih kao niz različitih tematskih slojeva. Tematski slojevi odnosno leyer-i mogu se približno predstaviti kao klasični planovi nactani na providnim folijama, pri čemu svaka folija sadrži samo određene vrste informacija. Npr: -geološka karta -karta podzemnih voda -pedološka karta -karta površinskuh voda -reljef -vegetacijska karta -topografska karta -klimatološka karta Kako su karte u digitanom formatu na svakoj tački je moguć upit i presek svih podataka. Ovaj jednostavan, ali moćan koncept pokazao se od neprocenjive važnosti pri analizi komleksnih upita i analizav i učinio ih veoma jednostavnim.
8
Prostorno određenje informacija
Svaka informacija kojoj se može pridružiti koordinata, time stiče prostorno određenje i može se predstaviti na karti. Geokodiranje- ključna operacija za prikazivanje informacija u prostoru.
9
Vektorski i rasterski modeli
Vektorski model predstavlja naše okruženje u formi tačaka, linija ili poligona (površina). Ovi geometrijski elementi čuvaju se kao parovi x,y koordinata. Rasterski model Rasterska slika nalik matrici, gde svaka ćelija ima određene atribute i vrednosti. Savremeni GIS u sve većoj meri integriše obe tehnologije. GIS radi sa dva fundamnetlno različita modela za predstavljanje realnog sveta u digitalnom obliku Vektor Raster Vektorski model predstavlja naše okruženje... Vektorski model je izuzetno upotrebljiv za predstavljanje diskretnih lokacija i objekata ali je teško primenljiv za praćenje ptomenjivih veličina kao što su nivoi padavina i promene temperature. Rasterski model je izuzetno pogodan upravo za takve veličine. Rasterska slika je nalik matrici....
10
raster vektor realni svet
11
GIS aktivnosti Standardne GIS aktivnosti čine: unos podataka obrada
upravljanje upiti i analize vizuelizacija i izveštavanje
12
Unos podataka konverzija podataka - digitalizacija Tipovi konverzije:
- digitalni format konverzija podataka - digitalizacija Tipovi konverzije: -automatska konverzija -manuelna konverzija Za unos u GIS podaci se moraju obezbediti u odgovarajućem digitalnom formatu. Ovaj postupak se naziva konverzija podataka Savremena GIS tehnologija može u potpunosti ili delimično automatizovati ovaj proces, koristeći postupak skeniranja, dok se manuelna konverzija obiČno izvodi digitajzerom
13
Upravljanje manipulacija podacima - organizovanje, uređivanje i održavanje baze podataka. Tabelarni i grafički, podaci čuvaju se u relacionim bazama podataka. Upiti i analize Obrada prvensttveno podrazumeva usklađivanje razmera karti, aerosnimaka ili satelitskih snimaka.GIS sofveri pružaju mnogo alata za obradu digitalnih planova. Upravljanje... Upiti i analize O upitima i mogućnostima analize bilo je reči u delu analčiza relacionih i distributivnih baza podataka. Mogućnosti upita tipa ”U kojoj je vezi, recimo, koločina padavina, tip podloge, , nadmorska visina , tip vegetacije i blizina naselja sa lokacija gnezda, recimo, orlova krstaša” na koje GIS softver daje trenutan odgovor pruža neograničene mogućnosti unutarekosistestemskih komparacija i analiza.
14
-multimedijalnii prikazi -klasični tabelarni izveštaji.
Vizuelizacija Kao odgovor na većinu upita izveštaj se dobija u formi -tematske karte -3D modeli terena -multimedijalnii prikazi -klasični tabelarni izveštaji.
15
Unošenje i analiza podataka
digitalizacija postojećih mapa digitajzerom (grafičkom tablom) na tačnost unetih podataka utiče prvo tačnost mape, tačnost grafičke table, umešnost operatera digitalizacija skeniranih mapa (tzv. “head up” digitalizacija) dodatni izvor greške koju čini mehanička manipulacija papirom pri skeniranju ponovni premer terena i prikupljanje podataka elektro – optičkim sredstvima sa magnetnom memorijom (geodetske metode) zahteva veliku ekipu obučenih geodeta, skupa i neprakticna metoda digitalizacija satelitskih i aero-snimaka – fotogrametrija i daljinsko očitavanje Zemljine površine Sledeci korak....
16
Fotogrametrija i daljinsko očitavanje (Remote Sensing)
Aerosnimci se prvenstveno koriste za: izradu mapa i monitoring područja sami po sebi nisu mape visok stepen radijalne distorzije snimka većina GIS softvera poseduje mogućnosti naknadnog georeferenciranja Tipovi aero-snimaka: crno-beli kolor infracrveni (IR) Mape predstavljaju ortogonalnu projekciju Zemljine površine, što znači da su određene geografskim koordinatama i geometrijski tačne. Aerosnimci, međutim, poseduju visok stepen radijalne distorzije snimka. Obzirom da većina GIS softvera poseduje mogućnosti naknadnog georeferenciranja, aerosnimci predstavljaju veoma moćno oruđe pri kartiranju vegetacije, pogotovo kada se radi o monitoringu istog lokaliteta u funkciji dužeg vremenskog perioda. crno-beli i kolor snimci – neprocenjiva uloga u kartiranju odnosno mapiranju terena, kao i izradi tematskih karti, pogotovo kada se radi o monitoringu istog lokaliteta u funkciji dužeg vremenskog perioda.
17
bez obzira na činjenicu da se fotogrametrijska metoda podrazumeva relativno veliku radijalnu distorziju terena, preklopom 4 snimka (snimana pod različitim uglovima sa određenim procentom preklapanja stereoskopskom metodom) moguće je delimično ublažiti ovaj nedostatak. Crno-beli i kolor snimci imaju neprocenjivu ulogu u kartiranju odnosno mapiranju terena, kao i izradi tematskih karti. Bez obzira na činjenicu da se fotogrametrijska metoda podrazumeva relativno veliku radijalnu distorziju terena, preklopom 4 snimka (snimana pod različitim uglovima sa određenim procentom preklapanja stereoskopskom metodom) moguće je delimično ublažiti ovaj nedostatak.
18
pod različitim optičkim uslovima, odnosno korišćenjem specifičnih filtera, aerosnimci imaju mogućnost diferenciranja svih objekata na zemljinoj površini. oba snimka su načinjena u vremenskom razmaku od nekoliko sekundi, a korišćen je širokougaoni žuti filter koji je omogućio prikaz kako kompletnog dna, tako i submerznih makrofira (Potamogeton spp.) koja se na snimku očitava kao žuto područje. Lac Brome, Quebec, Kanada, juli 1993. The Philipsburg Bird Sanctuary Aero snimci, kao i većina medija za daljinsko očitavanje, pod različitim optičkim uslovima, odnosno korišćenjem specifičnih filtera, imaju mogućnost diferenciranja svih objekata na zemljinoj površini. Podrazumeva se da su dobijeni podaci predstavljeni u digitalnom formatu i da su kao takvi upotrebljivi za kompjutersku analizu i procesuiranje dobijenih podataka. Prednosti ove metode su očigledne – prikupljanje preciznih terenskih podataka koji je klasičnim metodama podrazumevao angažovanje velikog broja ljudi i dobro opremljenih laboratorija. Fotografije su snimljene sa visine oko 3000 stopa, a korišten je 500 do 550 nm filter Kodak Wraten 99. Oba snimka su načinjena u vremenskom razmaku od nekoliko sekundi, a korišćen je širokougaoni žuti filter koji je omogućio prikaz kompletnog dna kao i submerznih makrofira (Potamogeton spp. koja se na snimku očitava kao žuto područje). Kako biomonitoring podrazumeva dugogodišnje praćenje prirodnih resursa, pomenuta remote sensing metoda tu nalazi svoju nezamenljivu ulogu. IR snimci Neprocenjiva uloga u monitoringu velikih šumskih ekosistema Njihova prednost je to što se na ovim snimcima vide objekti van spektra vidljivog ljudskim okom, tzv. ’IR objekti’. Kombinovana ortogonalna projekcija i IR snimci White, P. & Morse, J. 2000
20
Diamond Lake, Oregon prepared under contract through JC Headwaters
‘Remote Sensing’ Termin ‘remote sensing’ (daljinsko očitavanje) uveden tek nakon dobijanja prvog satelitskog snimka (1965), tako da se ovaj termin obično vezuje za ovaj vid medija, kao i GPS, termalne i radarske senzore. Instrumenti i tehnike, odnosno senzori, koje se koriste u ove svrhe očitavaju mnogobrojne oblike energije, odnosno njene distribucije. Sonari - rade na principu distribucije zvučnih talasa (DGPS ili Eagle Ultra DGPS) batimetrijske analize i mapiranje makrofita Termin ‘remote sensing’ se upotrebljava tek od 1965, a uveden je tek nakon dobijanja prvog satelitskog snimka, tako da se ovaj termin obično vezuje za ovaj vid medija, kao i GPS, termalne i radarske senzore, dok su aero snimci ostali u terminološkoj upotrebi definisani kao fotogrametrijska tehnika. Instrumenti i tehnike, odnosno senzori, koje se koriste u ove svrhe očitavaju mnogobrojne oblike energije, odnosno njene distribucije. Sonari, recimo, rade na principu distribucije zvučnih talasa (DGPS ili Eagle Ultra DGPS) za batimetrijske analize i mapiranje makrofita, dok optički instrumenti, kao što su fotografske kamere ili multispektralni skeneri koriste elektromagnetnu energiju. Batimetrujske metode Diamond Lake, Oregon prepared under contract through JC Headwaters
21
Radio Detection and Ranging – RADAR
Radarsko (Radio Detection and Ranging - RADAR) SKENIRANJE, koje pripadaju takozvanim ‘aktivnim’ senzorima, koriste nisko-frekventne elektromagnetne talase (aktivni senzori, za razliku od pasivnih, omogućuju sopstvenu svetlosnu projekciju objekta, kao i merenje povratne radijacije) Termalno skeniranje Kao senzori se koriste toplotni skeneri, koji beleže svaku temperaturu iznad 00C.
22
GPS pozicioniranje Global Positioning System
23
U odnosu na ostale metode daljinskog očitavanja, GPS pozicioniranje ima sledeće prednosti:
veliku tačnost podataka do 1 cm; GPS referentni sistem se nalazi van domašaja korisnika manipulacija uređajem izuzetno jednostavna provera tačnosti podataka jednostavna, ispravljanje eventualne greške nastale bilo kao posledica nepovoljne geometrije satelita ili refleksije signala (dva najčešća izvora manjih odstupanja) takođe Geografski Pozicioni Sistem je u tom smislu postao nezamenjiv alat pri kartiranju kao i prikupljanju podataka pri kreiranju i održavanju GIS-a.
24
Izbor GPS prijemnika u prvom redu je određen
vašim potrebama u pogledu tačnosti, a zatim i drugim opcijama (mogućnost registracije podataka, veličina memorije, prateći softver, dimenzije, podrška). 2000 eura eura 600 eura 4000 eura 1500 eura U tom smislu im se kreću i cene Cena varira u zavisnosti od postojanja integrisanog visinskog barometra i sopstvenog GIS softvera. GIS hardveri 300 eura
25
GIS IMPLEMENTACIJA I INTERPRETACIJA PODATAKA
Koordinatni sistemi i datumi ključni princip koji omogućava konačno korišćenje i upravljanje sistemom - tačnost informacije koje ulaze u bazu podataka. sistem za globalno pozicioniranje (GPS) u potpunosti izvršava ovaj zadatak - obezbeđena maksimalna preciznost pozicioniranja u prostoru (do 1 cm), što otvora prostor za brojne primene ove tehnologije Najčešći izvor greške - koordinatne bazne stanice date u jednom datumu (NAD-27), a korisnik unosi vrednosti iz drugog datuma (WGS-84) isti datum i koordinatni sistem - neophodan uslov za integraciju geografskih podataka
26
Galileo - 2008. godine (i ruski GLONASS)
GPS očitava poziciju u Svetskom geodetskom referentnom koordinatnom sistemu (WGS 84), koji je predstavljen elipsoidom (aproksimira realni oblik površine planete Zemlje, tzv. Geoid) izabrani elipsoid za GPS je GRS-80 elipsoid. Datum koji se pridružuje ovom elipsoidu je WGS 84 državni koordinatni sistem Srbije i Crne Gore bazira se na Gaus - Krigerovoj projekciji, sa elementima Baselovog elipsoida parametri za transformaciju omogućuju direktan prelaz sa WGS-84 na Baselov elipsoid. ETRS89 Evropski datum, tzv. Cartesian-ov elipsoid, do 1 cm tolerancije, deo globalnog ITRS 3 Galileo godine. Galileo nije samo konkurencija američkom GPS-u: globalni navigacioni satelitski sistem (GNSS) koji će tada zajedno činiti GPS i Galileo imaće 57 satelita pa će kvalitet, pouzdanost i raspoloživost satelitskog pozicioniranja biti znatno povećani. Prijemnici će pouzdano raditi u urbanim "kanjonima" i na drugim mestima sa lošim prijemom, na kojima se tako nešto sa današnjim brojem GPS satelita ne može postići. Porašće broj potencijalnih korisnika i aplikacija, otvoriće se mogućnosti za novih radnih mesta, povećaće se broj proizvođača opreme a cene će pasti. Zanimljvo je da su i Rusi razvijali svoj satelitski sitem, GLONASS, ali on nikada nije zaživeo u komercijalnom smislu. Galileo godine (i ruski GLONASS) Poznati su i potpuno definisani mnogi lokalni koordinatni sistemi, koji specificiraju i datum i kartografsku projekciju (američki ASPS, australijski MG, britanski BOS). Softver za kartiranje omogućuje konverziju iz WGS-84 u mnoge lokalne koordinatne sisteme.
27
GPS osnove Sastoji se iz tri segmenta: vasionski kontrolni korisnički
1. Šta je GPS? GPS - Globalni Pozicioni Sistem (Global Positioning System) je sistem za pozicioniranje pomoću satelita Sastoji se iz tri segmenta: vasionski kontrolni korisnički Vasionski: Postoje 24 NAVSTAR satelita koji obilaze Zemlju svakih 12 sati na visini od km, (12600) milja, raspoređenih u 6 orbitalnih ravni, koje su pod uglom od 55 stepeni od u odnosu na ekvator. U svakoj orbiti s nealazi po 4 satelita. Kontrolni: Sateliti se konstantno nadgledaju od strane ministarstva odbrane SAD. Svaki satelit ima nekoliko preciznih atomskih časovnika i kosntantno emituje radio talase koristeći jedinstveni indentifikacioni kod. Ministarstvo odbrane SAD ima četiri zemaljske stanice, od koje tri šalju podatke ka satelitima i jednu glavnu kontrolnu stanicu (Ameički obalski ured u Majamiju) Korisnički Vaš GPS Korišćenje satelistkih signala je apsolutni besplatno-to su platili američki poreski obveznici. GPS satelliti obiđu jedan krug oko Zemlje za 12 sati, km i krećući se brzinom malo iznad km/h. Koriste solarnu energiju a imaju i baterije koje im obezbeđuju rad u periodima kada su na tamnoj strani Zemlje.
28
Sateliti emituju radio signale sa oznakama L1 i L2
Civilni GPS sistem koristi frekvenciju L Mhz, UHF opseg Signali mogu da prođu kroz oblake, staklo ili plastiku, ali ne i kroz zgrade i većinu čvrstih objekata
29
Kontrolnu komponentu čine stanice za praćenje satelita i zemljišne antene
Stanice za praćenje satelita se nalaze na Havajima, Kvajlin ostrvu, Aknezijskom ostrvu, ostrvu Dijego Garsija i Kolorado Springsu, u Koloradu. Uloga ovih stanica je da prate kretanje satelita i podatke šalju glavnoj kontrolnoj stanici u Kolorado Springsu. Tu se vrše proračuni a satelitima se šalju ažurirani podaci o njihovoj tačnoj poziciji i vremenu, dva puta dnevno, čime se vrše fina podešavanja sistema Novija generacija satelita je u stanju da međusobno komunicira i sinhronizuje podatke, pa preciznost određivanja pozicije ne bi bila bitno narušena ni kad bi sateliti danima radili nezavisno od kontrolne komponenete na Zemlji.
30
GPS određuje poziciju merenjem dužine do satelita.
Kako radi GPS? GPS određuje poziciju merenjem dužine do satelita. Opišimo sferu čiji je poluprečnik udaljenost od satelita do tražene tačke. Ta tačka se nalazi negde na površini sfere. Udaljenost do jednog satelita izračunava se iz merenja vremena za koje radio signal prevali put od satelita do prijemnika.
31
Ako se zatim opiše i sfera oko drugog satelita, naš položaj biće sužen na kružnicu nastalu kao presek dve sfere.
32
Presekom i sfere opisane oko trećeg satelita, mogući položaj svodi se na samo dve tačke. Jedna od njih je obično negde u svemiru, čime je isključena kao tačan odgovor. .Ovim je naš položaj precizno određen na osnovu preseka dužina sa tri satelita. četvrti satelit
33
· SA (Selective Availability) - selektivna dostupnost
izvori grešaka · SA (Selective Availability) - selektivna dostupnost · greške časovnika · uticaj jonosfere i troposfere · višestruka refleksija signala · uticaj geometrije satelita Almanah Greška časovnika utiče na tačnost merenja rastojanja do satelita. Pošto se rastojanje meri na osnovu brzine kretanja svetlosti i vremena potrebnog da stigne do prijemnika, svaka greška u merenju vremena utiče i na tačnost konačne pozicije. Namerna degradacija signala. Američko Ministarstvo odbrane je u početku komercijalne primene GPS-a programom Selective Availability (SA) sprečavalo da tačnost određivanja pozicije za civilne korisnike bude veća od 100 metara. Ovo ograničenje je ukinuto godine a američka vlada je izdala i deklaraciju prema kojoj nema planova da ograniči korišćenje sistema u bilo kom obliku. (Slučajno je deklaracija bila doneta odmah pošto je Evropa objavila svoje planove vezane za razvijanje sistema Galileo.)
34
Višestruka refleksija signala je greška koja je određena uslovima rada na terenu
Osim signala sa satelita, do GPS prijemnika dolaze i signali koji se reflektuju od obližnjih objekata. Refleksija signala od raznih objekata
35
Put GPS signala kroz jonosferu i troposferu
Prolaskom GPS signala kroz jonosferu i troposferu dolazi do njegovog usporenja rezultat - pogrešno sračunato rastojanje do satelita Po posledicama greška je slična grešci časovnika Put GPS signala kroz jonosferu i troposferu
36
Uticaj geometrije satelita -loše određena presečna tačka.
-geometrijsko rasipanje preciznosti ili skraćeno GDOP (Geometric Dilution of Precision).
37
Iste greške na velikom rastojanju
Diferencijalni GPS? -postupak merenja sa dva GPS prijemnika: I prijemnik nalazi na tački čije su koordinate poznate (baza) II prijemnik se nalazi na tačkama čiji položaj želimo da odredimo (rover). Kako je na bazi poznat položaj, upoređivanjem merenih vrednosti sa unapred poznatim, može se izračunati uticaj grešaka merenja. Na ovaj način se određuju popravke merenja. Iste greške na velikom rastojanju
38
Almanah (Planiranje misije)
Almanah je skup podataka koji daju imformaciju korisniku gde na nebu svaki od satelita treba da bude tokom 24h. Emituju ga svi sateliti - GPS prijemnik dobija informaciju o svim orbitama u sistemu ako "vidi" makar jedan od satelita.
39
LASER LTI je jedan od najznačajnijih proizvodjača ručnih i industrijskih laserskih daljinomera. LTI daljinomeri omogućuju merenje dužina ili visina do bilo kakvih objekata, bez korišćenja reflektujućih prizmi.U svojoj ponudi LTI ima daljinomere tačnosti od 1cm do 2m i dometa od 500m do preko 2000m. Omogućeno je direktno merenje koordinata tačaka na koje nije mogla da se postavi GPS antena (na primer ivice kuća, bandere, vrhovi drveća, zidovi, nepristupačne obale ili drugi prirodni i veštački objekti).
41
Ass: Scirpo -Phragmitetum W. Koch 1926
U obalskoj zoni istraživanog područja, kao i u kompletnim akvatičnim ekosistemima ovog područja apsolutno dominira emerzna vegetacija, koja u ekološkom pogledu predstavlja prelaz od vodene ka suvozemnoj vegetaciji.
42
Tema 1 UVOD U GIS
43
Šta je GIS? Definisanje GISa i odgovarajućih termina Podaci u GISu
Geografske informacije Poreklo i definicije GISa GIS kao: vrsta softvera skup alata pristup analizi Geografska informaciona nauka Podaci u GISu Prostorni i atributski (tematski) Georeferenciranje podataka Raster i vektor “Lejeri” podataka Upiti u GIS bazu podataka Integrisanje podataka u GISu
44
Geografske informacije
Informacije koje se odnose na lokacije na Zemljinoj površini Istovremeno sadrže prostornu i tematsku komponentu Podaci o reljefu Podaci o rečnim i transportnim mrežama Tekstovi koji se odnose na određeno mesto Fotografija ili slika objekta u prostoru Lokacija može da bude eksplicitna (npr. koordinata, ili precizno defnisana administrativna jedinica) ili neodređena npr. “područje u okolini Beograda”
45
Poreklo GISa Geografski informacioni sistemi razvili su se tokom kompjuterske revolucije u poslednjih četrdesetak godina Prvi GIS bio je “Canada Geographic Information System” koji je načinjen sredinom šezdesetih godina XX veka kao kompjuterski sistem za kartografski premer GIS se bazira na znanju iz geografije, kartografije, kompjuterske nauke i matematike Danas je geografska informaciona nauka novo interdisciplinarno polje zasnovano na teoriji i korišćenju GISa
46
Definicije GISa Ljudi Aplikacije Podaci Softver Hardver
korisnici sistema Aplikacije procesi i programi koje koriste ljudi da bi obavili svoj rad Podaci potrebne informacije koje podržavaju aplikacije Softver centralni GIS softver Hardver fizičke komponente neophodne za funkcionisanje sistema GIS predstavlja organizovani sistem informatičke opreme, softvera, podataka, metodologije i obučenog kadra za prikupljanje, evaluaciju, obradu i iskorišćavanje podataka koji su, većim delom, prostorno referencirani, u cilju simulacije dejstva određenih prirodnih fenomena, upravljanja i donošenja odluka (Harmon & Anderson, 2003) (Harmon & Anderson, 2003)
47
GIS kao tip softvera Kompjuterski sistem koji nam omogućava manipulaciju podataka o lokacijama objekata ili fenomena na Zemljinoj površini Ima funkcionalnost uobičajenog Sistema za Upravljanje Bazom Podataka, kao i funkcionalnost kompjuterskog sistema za kartiranje GIS kao SUBP omogućava nam eksplicitno upravljanje prostornim podacima Uobičajeni primeri: ArcView 3.x ArcGIS MapInfo Manifold
48
GIS kao tip alata Prostorne manipulacije: Prostorne analize:
Izračunavanje rastojanja* i graničnih odnosa* Menjanje projekcija* i razmera* Integrisanje različitih izvora podataka* Prostorne analize: Kvantitativne analize Kvalitativne analize Vizuelizacija podataka: Karte! Tabele, grafikoni Animacije Virtuelni predeli*
49
GIS kao pristup analizi
Korišćenje baze podataka: na konvencionalan način geografski Omogućava nam da razmišljamo o implikacijama lokacije Omogućava nam da razmišljamo holistički Ne treba da bude ograničen funkcionalnošću koju obezbeđuju proizvođači softvera Treba maštovito da se koristi uzimajući u obzir: prednosti i ograničenja geografskih informacija tradicije ljudskog znanja Što se tiče GISa kao pristupa analizama, on se, pre svega zasniva se iskorišćavanju baze podataka
50
Geografska informaciona nauka
Bavi se iznalaženjem najprikladnijih ili najboljih načina za iskorišćavanje geografskih informacija Blisko je povezana sa geografskim informacionim sistemima, ali nije specifično vezana za njihovu aplikaciju Primeri Istraživanje tehnika za analizu Istraživanje tehnika za vizuelizaciju Razvijanje algoritama za geografske podatke
51
Zaključci Prednosti GISa Ograničenja GISa
Holističko iskorišćavanje kako geografske, tako i tematske komponente podataka Ističe geografski aspekt istraživanog pitanja Omogućava manipulaciju i iskorišćavanje velike količine podataka Omogućava integraciju podataka iz velikog broja različitih izvora Omogućava analizu podataka koja eksplicitno uključuje lokaciju Omogućava najraznovrsnije oblike vizuelizacije Ograničenja GISa Podaci su (relativno) skupi Vreme potrebno za ovladavanje GIS softverom može da bude (relativno) dugo Pokazuje prostorne odnose, ali ne obezbeđuje apsolutna vec moguca (relativna) rešenja
52
MODELOVANJE REALNOG SVETA
Tema 2 MODELOVANJE REALNOG SVETA
53
Geografski informacioni sistemi
Razlikuju se od ostalih informacionih sistema zato što se podaci koje sadrže odnose na objekte i fenomene koji imaju određenu lokaciju u prostoru Osnovna pitanja na koja GIS daje odgovore, odnosno na kojima se bazira njegova upotreba, mogu se grupisati u sledeće kategorije (Rhind, 1990): Lokacija (Šta se nalazi na određenom mestu?) Uslov (Gde se nalaze objekti koji zadovoljavaju dati uslov?) Trend (Šta se promenilo od ... ?) Putanja ( Koji je najkraći put do ... ?) Struktura (Kakva je prostorna struktura određenog objekta?) Modelovanje (Šta će se promeniti ako se modifikuju određeni parametri?)
54
Oblasti primene Oblasti korišćenja mogu se grupisati u tri kategorije (Caloz & Collet, 1997): Formiranje prostornog inventara prikupljanje podataka o prirodi, karakteristikama i raznovrsnosti objekata koji sačinjavaju razmatrani prostor koriste se za dobijanje odgovora na prostorne i tematske upite, kao i za njihovu kartografsku prezentaciju Prostorne analize opisivanje stanja i promena prostorne distribucije istraživanih fenomena, kao i modelovanje njihovih interakcija u prostoru Upravljanje prostorom poznavanje istorije i organizacije objekata u prostoru, razumevanje procesa koji se u njemu dešavaju i planiranje projekata koji se odnose na potencijalni razvoj nekog regiona, evaluaciju različitih scenarija, ili pomoć u odlučivanju GIS se danas koristi u svim oblastima koje izučavaju objekte i fenomene u geografskom prostoru
55
Modeliranje realnog sveta
Polazna osnova GISa je proces modeliranja realnog sveta, odnosno transformacija prikupljenih podataka u odgovarajući model Model prevodi istraživanu realnost u digitalnu formu Model - skup koncepata koji omogućavaju opisivanje podataka kao i pravila njihovog korišćenja Proces modelovanja: “iz realnog sveta zadržati samo bitnu suštinu” Što više realnosti u vašem sistemu
56
Modeliranje geografskog prostora
Prostorno modeliranje sastoji se u prepoznavanju i razgraničavanju prostornih elemenata u geografskom prostoru Prepoznavanje lokaliteta Predstavljanje objekata ili klasa objekata Predstavljanje tematskih inventara i njihove distribucije u prostoru Predstavljanje dinamičkih fenomena pomoću oznaka Za svaki element geografskog prostora istovremeno se modelira njegova geometrija i njegove osobine Promene u bazi ograničavaju se samo na one informacije koje su se promenile
57
Kartografska razmera Odnos distanci (rastojanja) na kartama i terenu
Odgovara stepenu generalizacije grafičkog prikazivanja 1 : 1cm na karti cm (10000 m) u prirodi 1 : 1cm na karti cm (3000 m) u prirodi 1 : 1cm na karti cm (250 m) u prirodi
58
Kartografska razmera Velika razmera Mala razmera Mala površina
1:10 000 1:25 000 1:50 000 1: 1: Mala razmera Velika razmera Mala površina Mala razmera Velika površina Velika razmera (Wei et al., 2000)
59
Topologija Opisuje prostorne odnose između susednih objekata i fenomena Granični odnosi Šta je pored...? Susedstvo - blizina Šta je u blizini...? Povezanost Šta je povezano sa...? Mreže (hidrografske, transportne) Uključenost Šta je uključeno u... ?
60
Georeferenciranje Geografska lokacija daje prostornim podacima njihov jedinstveni karakter Georeferenciranje predstavlja proces dodeljivanja geografske lokacije jediničnim objektima i fenomenima Za definisanje lokacija GIS koristi geografske koordinatne sisteme (često u kombinaciji sa topologijom) Georeference predstavljaju sistem kordinata u okviru projekcije Nije bitno jedino šta se gde nalazi, već i šta je u susedstvu
61
Georeferenciranje Da bi se u GISu kombinovali skupovi podataka iz različitih izvora u cilju izvršavanja prostornih analiza i izrade kartografskih kompilacija, neophodno je da svi “lejeri” budu u istom koordinatnom sistemu Pravilan izbor koordinatnog sistema i kartografske projekcije je vrlo značajan, zato što od njega zavisi način na koji će podaci biti predstavljeni, kao i to kako će se izvoditi merenja na osnovu podataka
62
Georeferenciranje podataka
Skeniranjem se dobijaju koordinate u inčima u odnosu na donji levi ugao skenera Za određeni broj registracionih (kontrolnih) tačaka na skeniranoj karti nalaze se koordinate iz realnog sveta One se koriste za konverziju kompletne karte u koordinatni sistem iz realnog sveta (Izvor: ESRI, 1997)
63
Georeferenciranje Osnovno znanje o kartografskim projekcijama neophodno je svima koji koriste i izrađuju karte, bez obzira na to što su računari u velikoj meri automatizovali proces projekcije Naučna oblast koja se bavi kartografskim projekcijama označava se kao matematička kartografija Kod preslikavanja Zemlje na karte ili planove prvo se na telo kojim aproksimiramo Zemlju po određenim pravilima prenose tačke s njihovim koordinatama Zatim se tako dobijene tačke preslikavaju u ravni (u tu svrhu služe kartografske projekcije)
64
Geoid Iako postoji mnogo specifičnih tema koje su vezane za kartografske projekcije, ovde su iznete samo najosnovnije Geoid je fizička predstava Zemlje koja bi odgovarala srednjem nivou mora Površina geoida je nepravilna
65
Referentni elipsoid (sferoid)
Matematički definisana površina kojom se vrši aproksimacija geoida Zbog svoje relativne jednostavnosti, referentni elipsoidi se najčešće koriste kao površine na kojima se vrši definisanje tačkastih koordinata kao što su geografska širina, geografska dužina i visina Referentni elipsoidi se obično definišu velikom poluosom (ekvatorijalnim poluprečnikom), malom poluosom (polarnim poluprečnikom) i spljoštenošću (odnosom između ekvatorijalnog i polarnog poluprečnika) Primeri: Bessel 1841 WGS84 Zemlja je skoro sferična, ali ne baš! Ona je zapravo eliptična i blago spljoštena na polovima.
66
Datum U geodeziji, datum predstavlja skup referentnih tačaka na površini Zemlje u odnosu na koje se vrše merenja, a često i pridruženi model oblika Zemlje (elipsoid) kojim se definiše geografski koordinatni sistem Geodetski datumi definišu veličinu i oblik Zemlje, kao i koordinatni početak i orjentaciju koordinatnih sistema koji se koriste za njeno kartiranje Primeri Hermannskogel (referentni elipsoid Bessel 1841) WGS 84 (referentni elipsoid WGS84) Georeferenciranje koordinata sa pogrešnim datumom može da dovede do pozicionih grešaka od više stotina metara
67
Datum Površina Zemlje pretstavljena je crnom linijom. Geocentrični WGS84 datum (plava linija) obezbeđuje dobro srednje rešenje za sva mesta na Zemlji. Međutim, za manje površine, WGS84 ne odražava lokalne varijacije. Zbog toga su razvijeni lokalni datumi. Ovde je predstavljen lokalni severnoamerički datum NAD27 (crvena isprekidana linija) koji daleko bolje odgovara obliku Zemljine površine u gornjem levom kvadrantu Zemljinog preseka. NAD27 odgovara samo ovom kvadrantu, tako da bi njegova upotreba na drugim delovima Zemlje dovela do ozbiljnih grešaka u merenju.
68
Geografski koordinatni sistem
Omogućava da se svaka lokacija na Zemlji odredi pomoću tri koordinate Danas postoji mnogo različitih geografskih koordinatnih sistema koji se baziraju na različitim geodetskim datumima, jedinicama, projekcijama i referentnim sistemima
69
Globalni sistem Geografska širina (φ ), geografska dužina (λ ), visina (geografski koordinatni sistem) Koordinatni početak ovog sferičnog sistema je presek ekvatora i primarnog griničkog meridijana Za φ, Ekvator se definiše kao 0°, Severni pol +90° (N), a Južni -90° (S) Preseci svih ravni određene φ i Zemljine kugle nazivaju se paralele Svi polukrugovi od Severnog do Južnog pola nazivaju se meridijani Istočno od griničkog meridijana koji se definiše kao λ 0°, λ se menja do +180° (E), a zapadno do -180° (W)
70
Globalni sistemi Da bi se definisala lokacija, njena geografska širina (φ ) i geografska dužina (λ ) mere se od centra Zemlje do same lokacije na površini geografska širina (φ) definisana je uglom u meridijalnoj ravni između Ekvatora i linije koja spaja centar Zemlje sa tom tačkom na površini geografska dužina (λ ) definisana je uglom u ekvatorijalnoj ravni između griničkog meridijana i meridijana na kom se nalazi data lokacija
71
ECEF koordinatni sistem
ECEF = Earth-Centered, Earth-Fixed Dekartov (Cartesian) koordinatni sistem X, Y i Z koordinate određuju trodimenzionalnu poziciju u odnosu na maseni centar Zemlje Tačka 0,0, 0 označava maseni centar Zemlje (Earth-Centered) Z-osa je paralelna osi rotacije Zemlje i okrenuta je ka Severnom polu X-osa preseca Zemlju na 0° geografske širine i 0° geografske dužine ECEF rotira sa Zemljom oko svoje Z-ose, tako da se koordinate fiksirane na Zemljinoj površini ne menjaju (Earth-Fixed) Ovaj sistem koristi se za GPS pozicioniranje
72
Universal Transverse Mercator (UTM)
Univerzalni Transverzalni Merkatorov koordinatni sistem Baziran na mreži koja deli površinu Zemlje između 80° južne i 84° severne geografske širine na 60 zona koje zahvataju 6° geografske dužine i koje su centrirane oko odgovarajućeg meridijana Ove zone označene su brojevima od 1 do 60 Od Ekvatora ka polovima zone su podeljene na segmente od po 8° geografske širine koji se označeni slovima
73
Universal Transverse Mercator (UTM)
Zona 1 nalazi se između 180° i 174° zapadne geografske širine sa centrom na 177. zapadnom meridijanu Srbija se nalazi u UTM segmentu 34T, između 18° i 24° E geografske dužine, sa centralnim meridijanom na 21°, i između 40° i 48° N geografske širine Iznad 72° N geografske širine postoje specijalne UTM zone između 0° i 36° E geografske širine, kao i specijalna zona 32 između 56 ° i 64° N geografske širine
74
Military Grid Reference System (MGRS)
Proširenje UTM sistema i geokodirajući vojni standard koji koristi NATO Iznad 84° severne i 80° južne geografske širine bazira se na Univerzalnom polarnom stereografskom sistemu (UPS) Način obeležavanja kvadrata u mreži modifikovan je u odnosu na UTM
75
Common European Chorological Grid Reference System (CGRS)
CGRS mreža predstavlja modifikaciju MGRS mreže Pretstavnici svih grupa za kartiranje vaskularnih biljaka, sisara, ptica, vodozemaca, gmizavaca, gljiva i invertebrata u Evropi usaglasili su se godine da se CGRS koristi kao zajedička mreža za kartiranje rasprostranjenja (kvadrati 50x50 km)
76
Kartografske projekcije
Kartografske projekcije su pokušaji prikazivanja kompletne Zemljine površine ili nekog njenog dela na ravnoj površini Različite kartografske projekcije dovode do različitih prostornih odnosa između regiona Tokom procesa kartografske projekcije uvek dolazi do izvesnog izobličavanja razdaljine, pravaca, razmere i površine Neke projekcije minimalizuju izobličavanje nekih od ovih karakteristika, po cenu maksimalizacije grešaka kod drugih Neke od projekcija su pokušaji da se samo umereno izobliče sve ove karakteristike
77
Kartografske projekcije
Konformnost Kada je razmera karte u bilo kojoj tački ista u svim pravcima, projekcija je konformna Meridijani i paralele seku se pod pravim uglom Oblik je lokalno očuvan Razdaljina Karta je ekvidistantna kada prikazuje stvarno proporcionalno rastojanje od centra projekcije do bilo kog drugog mesta na karti Pravac Karta zadržava pravac kada su azimuti (uglovi između tačke na liniji i druge tačke) pravilno predstavljeni u svim pravcima Površina Karta je ekvivalentna (istopovršinska) kada prikazije površine na celoj karti tako da imaju isti proporcionalni odnos sa površinama na Zemlji koje prikazuju
78
Tipovi projekcija Osnovna klasifikacija projekcija bazira se na tipu površine na koju se Zemlja projektuje U odnosu na tip projektovane površine projekcije mogu biti: Cilindrične Konične Azimutalne (planarne)
79
Neprojektovana cilindrična ekvidistantna projekcija
Razdaljina Karta je ekvidistantna kada prikazuje stvarno proporcionalno rastojanje od centra projekcije do bilo kog drugog mesta na karti
80
Gaus-Krigerova projekcija
Gauß-Krüger-ova projekcija je drugi naziv za Transverzalnu Merkatorovu projekciju Ova projekcija izabrana je godine kao zvanična za područje bivše Jugoslavije Korišćena za topografske karte Srbije Konformalna cilindrična projekcija elipsoida po Besselu Za definisanje koordinatnog sistema koristi se Hermannskogel-ov datum
81
UTM projekcije Skup Transverzalnih Merkatorovih projekcija koje je godine prihvatila vojska Sjedinjenih Američkih Država za globalne vojne karte velikih razmera Izvor: Ordonace Survey, 1973 Naziv projekcija isti kao i naziv koordinatnog sistema na kojima se baziraju
82
UTM Projekcija DQ56 UTM projekcija *
83
Lambertova konusna konformna projekcija
Jedna od najšire korišćenih projekcija, druga posle Merkatorove Korišćena za OGK Srbije iz godine
84
Lambertova azimutalna ekvivalentna projekcija
Često se koristi za prikazivanje velikih regiona (velika površina - mala razmera) kao što su kontinenti i hemisfere
85
Rekapitulacija izrade kartografske projekcije
86
Geometrijska transformacija kartografskih projekcija
Novo područje istraživanja u oblasti kartografskih projekcija Teorije i metode transformacije koordinata tačke iz jednog tipa projekcije u drugi Koristi se i za georeferenciranje skeniranih karata i snimaka, odnosno njihovo prevođenje u odgovarajuću kartografsku projekciju Kao što je već rečeno, da bi se u GISu kombinovali skupovi podataka iz različitih izvora u cilju izvršavanja prostornih analiza, kao i izrade kartografskih kompilacija, neophodno je da svi “lejeri” budu u istom koordinatnom sistemu
87
Primer georeferenciranja skenirane karte
Georeferenciranje skenirane karte sastoji se u pronalaženju adekvatnih kontrolnih tačaka na skeniranoj karti (r - red i c - kolona) i očitavanja sa karte vrednosti X i Y koordinata za date tačke (X – dužina; Y – širina), ili φ i λ koordinata (φ – širina; λ – dužina)
88
Primer georeferenciranja skenirane karte
Izabrane referentne tačke koriste se za izračunavanje koeficijenata u jednačinama polinomske transformacije Najčešće se koristi polinomska transformacija prvog stepena (tzv. affine transformacija) x' = Ax + By + C y' = Dx + Ey + F gde su x i y koordinate u starom, x' i y' koordinate u novom sistemu, a A, B, C, D i F parametri koji su definisani međusobnim upoređivanjem starih i novih referentnih tačaka
89
Doktorske studije: Ekologija, biogeografija i zaštita biodiverziteta
Tema 3 OSNOVNE PROSTORNE JEDINICE U GEOGRAFSKOM PROSTORU
90
Modeliranje geografskog prostora
Polazna osnova GISa je proces modeliranja realnog sveta, odnosno transformacija prikupljenih podataka u odgovarajući model Prostorno modeliranje sastoji se u prepoznavanju i razgraničavanju prostornih elemenata u geografskom prostoru Predstavaljanje geografskog prostora u saglasnosti je kako sa predviđenim ciljevima osobe(a) koja izrađuje model, tako i sa karakteristikama prisutnih prirodnih fenomena
91
Modeliranje u GISu U GISu, inicijalni model mora da se stavi u kontekst mogućnosti i ograničenja kompjutera Svi podaci moraju da budu prevedeni u digitalni oblik Zbog toga, svako ko ima nameru da koristi GIS mora da razume korake modeliranja geografskog prostora
92
Šta se modelira u geografskom prostoru?
Sa prostorne tačke gledišta, u procesu modelovanja razlikuju se dva tipa elemenata: objekti, koji imaju ograničeni položaj i dimenzije vegetacione zone, obalska linija, tačke uzorkovanja promenljive, koje se posebno definišu za svaku tačku u geografskom prostoru i nisu ograničene na objekat temperatura, vlažnost zemljišta, nadmorska visina Prepoznavanje objekata ili homogenih zona u geografskom prostoru podrazumeva deljenje prostora na prostorne elemente koji se označavaju kao osnovne jedinice osmatranja
93
Osnovne jedinice osmatranja
Elementi geografskog prostora Određivanje osnovne jedinice osmatranja je relativno i zavisi od: razmere istraživanog fenomena predmeta istraživanja subjektivnosti istraživača Jedna osnovna jedinica osmatranja je nedeljiva (ne može se rastaviti na subjedinice sa identičnim karakteristikama) jezero nije prosti zbir svojih biotičkih i abiotičkih komponenti, jer kao celina ima svoje sopstvene karakteristike (naziv, opšte fizičke i hemijske karakteristike, itd.)
94
Prostorne granice osnovnih jedinica osmatranja
Osnovna jednica osmatranja => entitet (u informatičkom smislu) Prostorne granice osnovnih elemenata osmatranja mogu da budu konkretne probna površina vegetaciona zona obalska linija apstraktne staništa zone uticaja
95
Modeliranje osnovnih jedinica osmatranja
Modeliranjem prostornih objekata dobijaju se nepravilne osnovne jedinice osmatranja Za promenljive (temperatura, vlažnost zemljišta, nadmorska visina) vrednosti se posebno definišu za svaku tačku u geografskom prostoru Nemoguće je prikazati vrednosti promenljivih za svaku tačku u prostoru, pošto bi količina informacija bila beskonačna Zbog toga se najčešće koriste srednje vrednosti parametra za svaku ćeliju pravilne mreže Za modeliranje promenljivih koriste se pravilne osnovne jedinice osmatranja *
96
Nepravilne osnovne jedinice osmatranja
Tačkaste jedinice osmatranja Linearne jedinice osmatranja Zonalne jedinice osmatranja
97
Pravilne osnovne jedinice osmatranja
Pravilne jedinice osmatranja
98
Koji atributi određuju entitet?
Osnovne jedinice osmatranja definišu se atributima koji ih opisuju Prostorna dimenzija Položaj (lokacija), oblik, veličina, topologija (prostorni odnosi sa ostalim objektima) Prostorni atributi entiteta Funkcionalna dimenzija Uloga u geografskom prostoru (fizička, biološka, ...) Vremenska dimenzija Atributi koji izražavaju vremenski koncept (datum kao atribut entiteta) Tematski atributi entiteta
99
Prostorne kategorije osnovnih jedinica
Tačkasta jedinica Linearna jedinica Zonalna jedinica Objekat predstavljen sa jednom ili više površina Objekat predstavljen segmentom, linijom, linijskom mrežom Objekat male površine u odnosu na razmeru osmatranja koji se locira samo jednim parom koordinata • Država, opština, jezero, zaštićena zona, stanište,itd. • putevi, pruge, hidrografska mreža, itd..... 1. Prosti zonalni element • Zgrada, probna površina 2. Složeni zonalni element (x,y) enklava ostrvo
100
Prostorno referencirane informacije
Definicija Prostorno i tematski određeni deskriptivni parametri, odnosno atributi svake osnovne jedinice osmatranja (objekat, mreža) Priroda primarne: merenjem ili osmatranjem izvedene : određene izračunavanjem ili interpretacijom primarnih informacija interpretirane: dobijene od strane eksperta Klasifikacija prema mernoj skali Nominalne Ordinalne Kardinalne (intervalne – odnosne)
101
Priroda informacija Izmerene Izvedene Interpretirane
Dobijene pomoću mernih instrumenata Obično kardinalnog tipa Karakterišu se kvantitativnom statistikom (srednja vrednost, varijansa, standardna devijacija...) Primeri: pluviometrija, temperatura, osvetljenost, granulometrija, itd... Izvedene Dobijene primenom logičko-matematičkih operacija na skupovima različitih izmerenih informacija Primeri: nagib i orjentacija (DEM), preferenca biljaka u odnosu na tip zemljišta... Interpretirane Interpretacija osmatranja od strane eksperta Primeri : vegetacione jedinice, predeone jedinice, itd...
102
Merne skale Nominalna Ordinalna Kardinalna (intervalno-odnosna) ~
F ~ K m - 2 7 3 , 1 5 + C T e p é r a t u ( l s i ) : b _ g n d è Beograd Černozem Dunav Nominalna Ordinalna Kardinalna (intervalno-odnosna) Pšenica Srednji Pašnjak NP Đerdap Razdaljina: apsolutni početak (od tačke polaska) Temperatura (Kelvin): apsolutni početak Temperatura (Celzijus): arbitrarna 0 Treći Veliki Prvi Mali Drugi Nominalna skala: vrednosti atributa su različite prirode, svi aspekti su isto značajni Ordinalna skala: vrednosti atributa se međusobno razlikuju, ali postoji samo jedan način za njihovo sortiranje, s obzirom da su jedni značajniji/intenzivniji od drugih (mali, srednji, veliki) Kardinalna skala: vrednosti atributa se međusobno razlikuju, mogu se sortirati i mogu se odrediti razlike između pojedinačnih merenja
103
Logičko-matematičke operacije u GISu
(Izvor: Collet, 1992)
104
Doktorske studije: Ekologija, biogeografija i zaštita biodiverziteta
Tema 4 DIGITALNO MODELOVANJE GEOGRAFSKOG PROSTORA
105
Modeliranje geografskog prostora
Nezavisno od tehnologije Podela prostora na osnovne jedinice osmatranja Karakterizacija osnovnih jedinica osmatranja na osnovu tematskih atributa Pozicioniranje i georeferenciranje prema kartografskim normama Prikazivanje odgovara multidisciplinarnim zahtevima Maksimalno integrisano prikazivanje
106
Ciljevi digitalizacije
Kreiranje komjuterizovane baze podataka koja što tačnije prikazuje model realnosti Funkcije koje su dostupne u kompjuterskom sistemu Struktuiranje i čuvanje informacija Održavanje Obrade, numeričke analize Grafički prikazi Stavljanje na mrežu za potrebe difuzije i razmene informacija
107
Digitalni modeli geografskog prostora
U odnosu na tip elemenata geografskog prostora, odnosno načina njegove podele na osnovne jedinice osmatranja, u geografskim informacionim sistemima razlikujemo dva tipa digitalnih modela: Objektni (vektorski) model Slikovni (rasterski) model
108
Digitalni modeli geografskog prostora
Objektni (vektorski) model koristi se za modelovanje objekata koji imaju ograničeni položaj i dimenzije u prostoru naziv objekat je bolji u odnosu na vektor, zato što bolje odražava prirodu nepravilnih osnovnih jedinica osmatranja (entiteti geografskog prostora zasnovani na mentalnoj apstrakciji) Slikovni (rasterski) model koristi se za modelovanje promenljivih koje se posebno definišu za svaku tačku u geografskom prostoru i nisu ograničene na konkretni objekat u prostoru Osnovna jedinica osmatranja je pravilna ćelija mreže (ili piksel) koja se definiše svojom rezolucijom
109
Digitalizacija prostornih elemanata
Geografski prostor Objektni model (vektor) Slikovni model (raster) Digitalizacija
110
Koncept “lejera” Ima više značenja Kartografija
Grafički prikaz koji sadrži jednu kategoriju prostornih informacija Administrativna podela Hidrografska mreža, itd... GIS - Objektni (vektorski) model Kategorije objekata koje želimo simultano da prikažemo (ne pojedinačni objekti!!) GIS - Slikovni (rasterski) model Matrica koja sadrži informacije vezane za jednu temu Namena zemljišta (land use) Nadmorska visina, itd....
111
“Lejeri” Podaci o različitim temama čuvaju se u posebnim slojevima - “lejerima” S obzirom da je svaki “lejer” georeferenciran, “lejeri” dobijeni iz različitih izvora se mogu lako integrisati korišćenjem podataka o lokacijama Ovo se može iskoristiti za formiranje kompleksnih modela realnog sveta na osnovu velikog broja različitih izvora (Izvor:ETHZ, 2006)
112
Strategija u objektnom (vektorskom) modelu
Digitalizacija razdvaja prostorne (geometrijske) od tematskih informacija Razlozi: Korišćenje se zasniva na različitim logikama Geometrijska (prostorna) baza podataka je obično odvojena od tematske i specifična je za GIS softver svi GIS softveri ne omogućavaju pristup ovom tipu informacija razvoj GIS softvera vodi ka spajanju prostornih i tematskih podataka u zajedničku bazu Tematska baza podataka je u formi direktnih ili indirektnih tabela dostupna za upite ili obradu podataka
113
Karakteristike objektnog (vektorskog) načina
Objekat = grafički prikaz entiteta Za svaki objekat vezuje se atributska tabela Geometrijske informacije i atributi su organizovani u bazu podataka, obično relacionu Upiti u bazu podataka ostvaruju se putem SQL-a, ili preko menija Objektni (vektorski način) povezuje grafički prikaz sa bazom podataka Obrada podataka obavlja se na nivou atributa Osnovni princip digitalizacije u objektnom načinu je vezivanje jedne ili više tabela sa podacima za grafičku jedinicu
114
Objektni (vektorski) model
Objekti se digitalizuju kao geometrijske primitive Geometrijske primitive su geometrijski elementi na osnovu kojih se rekonstruišu prostorne jedinice u svom obliku, veličini i prostornim odnosima 0. dimenzija 1 dimenzija 2 dimenzije Tačka / Čvor Linija / Lanac Poligon / Zona
115
Digitalizacija u objektnom (vektorskom) modelu
Greške prilikom digitalizacije Otvoreni poligoni Petlje Razdvojene linije
116
Vektorski podaci
117
Karakteristike slikovnog (rasterskog) načina
Atribut se dodeljuje jednoj proizvoljnoj osnovnoj jedinici osmatranja: mreža Promenljive su kontinuirane: uzorkovanje na osnovu mreže ili interpolacijom vlažnost i temperatura zemljišta, osvetljenost na digitalnim snimcima Za isprekidane fenomene: koncept regiona (grupe susednih piksela sa istovetnom tematskom vrednošću) Fajlovi i matrice sa vrednostima atributa “Head file”: sve informacije vezane za glavni fajl Vrlo jednostavna arhitektura: naporedno stavljanje fajlova Objekat je proizvod analize
118
Digitalizacija u rasterskom modelu
Za svaku temu jedna mreža (fajl koji sadrži matricu) Jedna mreža može da sadrži samo jedan jedini atribut x y Za svaku kategoriju informacija - jedan “lejer” tip zemljišta tip staništa nadmorska visina...
119
Fajlovi u rasterskom načinu
“Head file” Fajl sa vrednostima Identifikacija fajla, informacije o digitalnom fajlu (metadata, podaci o podacima): veličina mreže, način i datum kreiranja, pouzdanost, itd... Srednje brojčane vrednosti koje preuzimaju atributi u mreži 72 64 81 34 61 66 79 65 62 52 67 71 83 92 59 82 63 57 51 75 89 56 49 41 95 90 73 53
120
Primeri rasterskog načina
Digitalni model nadmorskih visina 1 Šuma 3 Poljoprivre parcele 4 Urbane površinei 10 Putevi Namena zemljišta svaka boja odgovara jednom intervalu nadmorskih visina
121
Problemi digitalizacije u rasterskom načinu
Odluka u dvosmislenim slučajevima!
122
Koncept regiona Objekat => susedni pikseli sa identičnim atributom
Linearni region Objekat => susedni pikseli sa identičnim atributom => region Tačkasti region Zonalni region Region je ekvivalent objekta u rasterskom načinu
123
Rasterski podaci Autor: Unated States Geological Survay (USGS)
Datum publikovanja: 2004 Naziv kolekcije: Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) Naziv snimka: Deo 3 Arc Second scene SRTM_u03_n044e020 Nivo procesiranja: Nepopunjeno, nezavršeno, Verzija 2.0 Izdavač: Global Land Cover Facility, University of Maryland Lokacija izdavača: College Park, Maryland Datum izrade snimka: Februar 2000.
124
Karakteristike vektorskog i rasterskog načina
Vektorski način Rasterski način Dobro predstavljanje strukture Kompaktnost podataka Topologija Odličan grafički prikaz Velika prostorna preciznost Povezanost sa relacionom bazom podataka Orjentisan prema objektu Kompleksna struktura podataka Složen postupak preklapanja, ograničena prostorna analiza Slaba tematska rezolucija Veoma jednostavna struktura podataka Lako preklapanje i kombinovanje podataka (prostorna analiza) Odličan prikaz kontinuiranih prostornih varijabli Orjentisan prema atributu Velika zapremina podataka Rezolucija zavisi od istraživanog fenomena Slab vizuelni aspekt dokumenata Slaba prostorna preciznost = veličina mreže + + - - Nema suprotnosti, već samo neizbežno nadopunjavanje!
125
Rasprostranjenje vrste Marsilea quadrifolia L. u Srbiji
GIS urađen za potrebe projekta “Establishing Emerald Network in Serbia” Reljef: Global Land Cover Facility, University of Maryland Državna granica i rečna mreža: VGI UTM mreža: European Environment Agency Podaci o rasprostranjenju biljnih vrsta: Dr Gordana Tomović, Biološki fakultet Univerziteta u Beogradu *
Similar presentations
© 2025 SlidePlayer.com Inc.
All rights reserved.