![Page 1: Realita versus data GIS - CAS€¦ · – 3D voxel • Důležité oproti vektorové rep. je rozlišení rastru (velikost buňky) • Topologie daná implicitně rastrem (4 nebo 8](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022051919/600c3f981ce0eb0ac02f2a3c/html5/thumbnails/1.jpg)
Realita versus data GIS
http://www.indiana.edu/
![Page 2: Realita versus data GIS - CAS€¦ · – 3D voxel • Důležité oproti vektorové rep. je rozlišení rastru (velikost buňky) • Topologie daná implicitně rastrem (4 nebo 8](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022051919/600c3f981ce0eb0ac02f2a3c/html5/thumbnails/2.jpg)
ArcGIS Help. ESRI
Data v GIS
• prostorová (poloha a
vzájemné vztahy)
• popisná (atributy)
• rastrová
Spojitý konceptuální model
• vektorová
diskrétní konceptuální model
• digitální modely terénu (DMT,
DTM, DEM)
Typy dat Reprezentace prostorových dat
(formát)
![Page 3: Realita versus data GIS - CAS€¦ · – 3D voxel • Důležité oproti vektorové rep. je rozlišení rastru (velikost buňky) • Topologie daná implicitně rastrem (4 nebo 8](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022051919/600c3f981ce0eb0ac02f2a3c/html5/thumbnails/3.jpg)
From B.Davis, GIS: A Visual Approach, ©1996
Vektorová reprezentace
• Objekty– body (point)
– linie (line)
– polygony (polygon)
• Geometrické elementy– uzel (node)
– vrchol (vertex)
– hrana, řetězec (edge, chain, arc)
![Page 4: Realita versus data GIS - CAS€¦ · – 3D voxel • Důležité oproti vektorové rep. je rozlišení rastru (velikost buňky) • Topologie daná implicitně rastrem (4 nebo 8](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022051919/600c3f981ce0eb0ac02f2a3c/html5/thumbnails/4.jpg)
VÚV T.G.M
Vektorová reprezentace
![Page 5: Realita versus data GIS - CAS€¦ · – 3D voxel • Důležité oproti vektorové rep. je rozlišení rastru (velikost buňky) • Topologie daná implicitně rastrem (4 nebo 8](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022051919/600c3f981ce0eb0ac02f2a3c/html5/thumbnails/5.jpg)
http://www.indiana.edu/~gisdata/images/indy_vector2004_2.gif
Vektorová reprezentace
![Page 6: Realita versus data GIS - CAS€¦ · – 3D voxel • Důležité oproti vektorové rep. je rozlišení rastru (velikost buňky) • Topologie daná implicitně rastrem (4 nebo 8](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022051919/600c3f981ce0eb0ac02f2a3c/html5/thumbnails/6.jpg)
BÚ AVČR
Vektorová reprezentace
![Page 7: Realita versus data GIS - CAS€¦ · – 3D voxel • Důležité oproti vektorové rep. je rozlišení rastru (velikost buňky) • Topologie daná implicitně rastrem (4 nebo 8](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022051919/600c3f981ce0eb0ac02f2a3c/html5/thumbnails/7.jpg)
From B.Davis, GIS: A Visual Approach, ©1996
Vektorová reprezentace
• Objekty– body (point)
– linie (line)
– polygony (polygon)
• Geometrické elementy– uzel (node)
– hrana, řetězec (edge, chain arc)
– vrchol (vertex)
![Page 8: Realita versus data GIS - CAS€¦ · – 3D voxel • Důležité oproti vektorové rep. je rozlišení rastru (velikost buňky) • Topologie daná implicitně rastrem (4 nebo 8](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022051919/600c3f981ce0eb0ac02f2a3c/html5/thumbnails/8.jpg)
Vektorové datové modely
• špagetový
– redundantní uložení dat, žádná topologie (např. shapefile ESRI)
• topologický
– neredundatní, ale neuspořádané záznamy, dlouhé prohledávání
• spojitost - Connectivity
• ? obsahovost ? – Containment (Area definition)
• sousedství - Adjacency
• hierarchický
– neredundantní údaje zvlášť o bodech, liniích a polygonech v hierarchické
struktuře (např. coverage, geodatabase ArcInfo)
![Page 9: Realita versus data GIS - CAS€¦ · – 3D voxel • Důležité oproti vektorové rep. je rozlišení rastru (velikost buňky) • Topologie daná implicitně rastrem (4 nebo 8](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022051919/600c3f981ce0eb0ac02f2a3c/html5/thumbnails/9.jpg)
Vektorové datové modely
Špagetový Topologický, Hierarchický
• Redundantní uložení dat
(např.shapefile)• Neredundantní uložení dat
(např.ArcInfo coverage,
geodatabase)
1
2
3
1
2
3
![Page 10: Realita versus data GIS - CAS€¦ · – 3D voxel • Důležité oproti vektorové rep. je rozlišení rastru (velikost buňky) • Topologie daná implicitně rastrem (4 nebo 8](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022051919/600c3f981ce0eb0ac02f2a3c/html5/thumbnails/10.jpg)
Vektorové datové modely
Špagetový Topologický, Hierarchický
• Redundantní uložení dat
(např.shapefile)• Neredundantní uložení dat
(např.ArcInfo coverage,
geodatabase)
1
2
3
1
2
3
![Page 11: Realita versus data GIS - CAS€¦ · – 3D voxel • Důležité oproti vektorové rep. je rozlišení rastru (velikost buňky) • Topologie daná implicitně rastrem (4 nebo 8](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022051919/600c3f981ce0eb0ac02f2a3c/html5/thumbnails/11.jpg)
Vektorové datové modely
Špagetový Topologický, Hierarchický
• Redundantní uložení dat
(např.shapefile)• Neredundantní uložení dat
(např.ArcInfo coverage,
geodatabase)
1
2
3
1
2
3
![Page 12: Realita versus data GIS - CAS€¦ · – 3D voxel • Důležité oproti vektorové rep. je rozlišení rastru (velikost buňky) • Topologie daná implicitně rastrem (4 nebo 8](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022051919/600c3f981ce0eb0ac02f2a3c/html5/thumbnails/12.jpg)
Vektorové datové modely
Špagetový Topologický, Hierarchický
• Redundantní uložení dat
(např.shapefile)• Neredundantní uložení dat
(např.ArcInfo coverage,
geodatabase)
1
2
3
![Page 13: Realita versus data GIS - CAS€¦ · – 3D voxel • Důležité oproti vektorové rep. je rozlišení rastru (velikost buňky) • Topologie daná implicitně rastrem (4 nebo 8](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022051919/600c3f981ce0eb0ac02f2a3c/html5/thumbnails/13.jpg)
Vektorové datové modely – editace hran
Špagetový Topologický, Hierarchický
• Redundantní uložení dat
(např.shapefile)• Neredundantní uložení dat
(např.ArcInfo coverage,
geodatabase)
1
2
3
1
2
3
![Page 14: Realita versus data GIS - CAS€¦ · – 3D voxel • Důležité oproti vektorové rep. je rozlišení rastru (velikost buňky) • Topologie daná implicitně rastrem (4 nebo 8](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022051919/600c3f981ce0eb0ac02f2a3c/html5/thumbnails/14.jpg)
3
Vektorové datové modely – editace hran
Špagetový Topologický, Hierarchický
• Redundantní uložení dat
(např.shapefile)• Neredundantní uložení dat
(např.ArcInfo coverage,
geodatabase)
1
2
1
2
3
![Page 15: Realita versus data GIS - CAS€¦ · – 3D voxel • Důležité oproti vektorové rep. je rozlišení rastru (velikost buňky) • Topologie daná implicitně rastrem (4 nebo 8](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022051919/600c3f981ce0eb0ac02f2a3c/html5/thumbnails/15.jpg)
3
Vektorové datové modely – editace hran
Špagetový Topologický, Hierarchický
• Redundantní uložení dat
(např.shapefile)• Neredundantní uložení dat
(např.ArcInfo coverage,
geodatabase)
1
2
3
1
2
![Page 16: Realita versus data GIS - CAS€¦ · – 3D voxel • Důležité oproti vektorové rep. je rozlišení rastru (velikost buňky) • Topologie daná implicitně rastrem (4 nebo 8](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022051919/600c3f981ce0eb0ac02f2a3c/html5/thumbnails/16.jpg)
Tuček J. 1998. Geografické informační systémy
Špagetový model
![Page 17: Realita versus data GIS - CAS€¦ · – 3D voxel • Důležité oproti vektorové rep. je rozlišení rastru (velikost buňky) • Topologie daná implicitně rastrem (4 nebo 8](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022051919/600c3f981ce0eb0ac02f2a3c/html5/thumbnails/17.jpg)
http://help.arcgis.com
Topologický model
Connectivity
Area definition
Adjacency
![Page 18: Realita versus data GIS - CAS€¦ · – 3D voxel • Důležité oproti vektorové rep. je rozlišení rastru (velikost buňky) • Topologie daná implicitně rastrem (4 nebo 8](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022051919/600c3f981ce0eb0ac02f2a3c/html5/thumbnails/18.jpg)
http://www.epcc.ed.ac.uk/computing/training/document_archive/compeng-
slides/compeng-166-image.gif
Rastrová reprezentace
• Základním objektem i geometrickým tvarem je buňka
– 2D pixel
– 3D voxel
• Důležité oproti vektorové rep. je rozlišení rastru (velikost buňky)
• Topologie daná implicitně rastrem (4 nebo 8 sousedních buněk)
• pravidelné– čtvercové, hexagonální,trojúhelníkové
• nepravidelné– trojúhelníkové (Delaunay triangulace)
– polygonové – dualita k trojúhelníkovým (Voronoi diagramy = Dirichletovy teselece = Thiessenovy polygony)
![Page 19: Realita versus data GIS - CAS€¦ · – 3D voxel • Důležité oproti vektorové rep. je rozlišení rastru (velikost buňky) • Topologie daná implicitně rastrem (4 nebo 8](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022051919/600c3f981ce0eb0ac02f2a3c/html5/thumbnails/19.jpg)
VGHÚ Dobruška; ČÚZK;
http://www.iiasa.ac.at/Research/LUC/GIS/img/eur_prcy.jpg
Rastrová reprezentace
![Page 20: Realita versus data GIS - CAS€¦ · – 3D voxel • Důležité oproti vektorové rep. je rozlišení rastru (velikost buňky) • Topologie daná implicitně rastrem (4 nebo 8](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022051919/600c3f981ce0eb0ac02f2a3c/html5/thumbnails/20.jpg)
BÚ AVČR
Rastrová reprezentace
![Page 21: Realita versus data GIS - CAS€¦ · – 3D voxel • Důležité oproti vektorové rep. je rozlišení rastru (velikost buňky) • Topologie daná implicitně rastrem (4 nebo 8](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022051919/600c3f981ce0eb0ac02f2a3c/html5/thumbnails/21.jpg)
http://www.pangolin.com/images/LD2000/
Rastrová reprezentace - rozlišení
300 x 300 buněk 60 x 60 buněk
![Page 22: Realita versus data GIS - CAS€¦ · – 3D voxel • Důležité oproti vektorové rep. je rozlišení rastru (velikost buňky) • Topologie daná implicitně rastrem (4 nebo 8](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022051919/600c3f981ce0eb0ac02f2a3c/html5/thumbnails/22.jpg)
Raster - komprese
Komprese specifické pro GIS (bezztrátové)
• vyloučení polohy buněk
• metoda délkových kódů (run-length encoding - RLE) – tupples - první číslo udává hodnotu a druhé počet opakování; různé způsoby probíhání rastru
• řetězcové kódy (chain codes)– definují směr průběhu hranice objektu od počátečního bodu
• blokové kódy (blok codes)– udávají počáteční bod a velikost čtverce z kterých je možné objekt sestavit
• kódování úseků řádků (run length codes) – definují se počáteční a koncová buňka na každé řádce na které se objekt vyskytuje
• čtyřstrom (quodtree) – opakovaným dělením plochy na kvadranty a údaje se zachycují do hierarchické struktury.
Komprese grafických formátů (ztrátová i neztrátová, u ztrátové je cílem zachovat
vizuální vjem nikoliv konkrétní data)
• jpeg, gif, tiff(LZW), png, MrSID
Bezztrátová x ztrátová komprese
![Page 23: Realita versus data GIS - CAS€¦ · – 3D voxel • Důležité oproti vektorové rep. je rozlišení rastru (velikost buňky) • Topologie daná implicitně rastrem (4 nebo 8](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022051919/600c3f981ce0eb0ac02f2a3c/html5/thumbnails/23.jpg)
Raster – komprese - RLE
![Page 24: Realita versus data GIS - CAS€¦ · – 3D voxel • Důležité oproti vektorové rep. je rozlišení rastru (velikost buňky) • Topologie daná implicitně rastrem (4 nebo 8](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022051919/600c3f981ce0eb0ac02f2a3c/html5/thumbnails/24.jpg)
Raster – komprese - RLE
![Page 25: Realita versus data GIS - CAS€¦ · – 3D voxel • Důležité oproti vektorové rep. je rozlišení rastru (velikost buňky) • Topologie daná implicitně rastrem (4 nebo 8](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022051919/600c3f981ce0eb0ac02f2a3c/html5/thumbnails/25.jpg)
Raster – komprese - RLE
![Page 26: Realita versus data GIS - CAS€¦ · – 3D voxel • Důležité oproti vektorové rep. je rozlišení rastru (velikost buňky) • Topologie daná implicitně rastrem (4 nebo 8](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022051919/600c3f981ce0eb0ac02f2a3c/html5/thumbnails/26.jpg)
http://www.cs.iusb.edu/~danav/teach/c481/quadtree.gif
Raster – komprese - quadtree
![Page 27: Realita versus data GIS - CAS€¦ · – 3D voxel • Důležité oproti vektorové rep. je rozlišení rastru (velikost buňky) • Topologie daná implicitně rastrem (4 nebo 8](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022051919/600c3f981ce0eb0ac02f2a3c/html5/thumbnails/27.jpg)
Raster – komprese - quadtree
![Page 28: Realita versus data GIS - CAS€¦ · – 3D voxel • Důležité oproti vektorové rep. je rozlišení rastru (velikost buňky) • Topologie daná implicitně rastrem (4 nebo 8](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022051919/600c3f981ce0eb0ac02f2a3c/html5/thumbnails/28.jpg)
Vektor x Rastr
Vektor Rastr
prezentace jevové
struktury
dobrá
(nelze spojité povrchy)
záleží na rozlišení
(nevhodné pro liniové)
datová struktura složitá jednoduchá
kvalita grafiky dobrá záleží na rozlišení
topologie ano ne (jen sousednost
buněk)
objem uložených dat malý velký
nároky na software velké malé
analýzy složitější ale komplexnější jednodušší ale některé
neproveditelné (sítě) a
nepřesné (plochy, délky)
transformace mezi souř.
systémy
přesná nepřesná (resampling)
![Page 29: Realita versus data GIS - CAS€¦ · – 3D voxel • Důležité oproti vektorové rep. je rozlišení rastru (velikost buňky) • Topologie daná implicitně rastrem (4 nebo 8](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022051919/600c3f981ce0eb0ac02f2a3c/html5/thumbnails/29.jpg)
Manipulace a restrukturalizace dat
• Atributová data
– Editace
• Polohová data
– Konverze mezi softwarově specifickými formáty
– Konverze vektor x raster; raster x vektor
– Editování
– Spojování a členění prostorových reprezentací
– Změna mapové projekce
– Prostorové transformace (georeferencování)
– Generalizace
![Page 30: Realita versus data GIS - CAS€¦ · – 3D voxel • Důležité oproti vektorové rep. je rozlišení rastru (velikost buňky) • Topologie daná implicitně rastrem (4 nebo 8](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022051919/600c3f981ce0eb0ac02f2a3c/html5/thumbnails/30.jpg)
Tuček J. 1998. Geografické informační systémy
Transformace prostorových reprezentací
• Lineární (Helmertova)– Posun počátku; rotace a změna měřítka
stejná pro obě osy
x´= (m * x * cos (a) + m * y * sin (a)) + a
y´= (- m * x * sin (a) + m * y * cos (a)) + a
• Polynomická– Posun počátku; rotace a změna měřítka
různá pro obě osy
Polynom 1. stupně, afinní transformace
x´= a * x + b * y + c
y´= d * x + e * y + f
Lineární
Afinní
Polynom 2.
a vyššího řádu
![Page 31: Realita versus data GIS - CAS€¦ · – 3D voxel • Důležité oproti vektorové rep. je rozlišení rastru (velikost buňky) • Topologie daná implicitně rastrem (4 nebo 8](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022051919/600c3f981ce0eb0ac02f2a3c/html5/thumbnails/31.jpg)
Georeferencování
Obě transformace založeny na shodných bodech (vlícovací body, GCP)
Obecně je potřeba N = (n2 + 3n +2) / 2 bodů, kde n je stupněm polynomu
http://gis.uww.edu/
![Page 32: Realita versus data GIS - CAS€¦ · – 3D voxel • Důležité oproti vektorové rep. je rozlišení rastru (velikost buňky) • Topologie daná implicitně rastrem (4 nebo 8](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022051919/600c3f981ce0eb0ac02f2a3c/html5/thumbnails/32.jpg)
• Nutné pro rastrová data po jakékoliv transformaci
• Pro středy buněk jsou vypočteny nové polohy a je nutné jim
přiřadit nové hodnoty vzhledem k původnímu rastru
Metody přiřazení hodnoty:
– Nejbližšího souseda
(pro kvalitativní data)
– Bilineární interpolace
(pro kvantitativní data)
– Kubická konvoluce
(pro kvantitativní data)
http://www.malaysiagis.com/related_technologies/remote_sensing/resampling.gif
Převzorkování - Resampling
![Page 33: Realita versus data GIS - CAS€¦ · – 3D voxel • Důležité oproti vektorové rep. je rozlišení rastru (velikost buňky) • Topologie daná implicitně rastrem (4 nebo 8](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022051919/600c3f981ce0eb0ac02f2a3c/html5/thumbnails/33.jpg)
Ortorektifikace
Obr. Znázornění procesu ortorektifikace 1) snímací komora o známých vlastnostech, 2) letecký snímek, 3) digitální model terénu, 4)
ortorektifikovaný snímek, 5) namozaikovaná ortofotomapa, 6) zájmové území
![Page 34: Realita versus data GIS - CAS€¦ · – 3D voxel • Důležité oproti vektorové rep. je rozlišení rastru (velikost buňky) • Topologie daná implicitně rastrem (4 nebo 8](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022051919/600c3f981ce0eb0ac02f2a3c/html5/thumbnails/34.jpg)
Generalizace
• Vypuštění bodů
• Prahové hodnoty – Douglas-Peuckerova metoda
– moving window
• Sledování tvaru
• Změna velikosti buňky
VEKTOR RASTR
![Page 35: Realita versus data GIS - CAS€¦ · – 3D voxel • Důležité oproti vektorové rep. je rozlišení rastru (velikost buňky) • Topologie daná implicitně rastrem (4 nebo 8](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022051919/600c3f981ce0eb0ac02f2a3c/html5/thumbnails/35.jpg)
Burrough P.A. et McDonnell R.A. (1998)
Generalizace Douglas-Peuckerova metoda
![Page 36: Realita versus data GIS - CAS€¦ · – 3D voxel • Důležité oproti vektorové rep. je rozlišení rastru (velikost buňky) • Topologie daná implicitně rastrem (4 nebo 8](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022051919/600c3f981ce0eb0ac02f2a3c/html5/thumbnails/36.jpg)
Konverze vektor - rastr
• Body
– Bod odpovídá jedné buňce; pozor na
více bodů v jedné buňce
• Linie
– Všechny buňky zasažené linií
• Polygony
– Zasahuje-li více polygonů do jedné
buňky, je nutné určit přenášenou
hodnotu
Metody:
– Centroidu
– Dominantního typu
– Nejdůležitějšího typu