Geoinformaatika kordamineLoeng 1 sissejuhatus, erinevad vaatenurgad, GIS
tootjad, arengutendentsid, informatsioon ja andmed.
GIS
– geograafiline infosüsteem.
- Riistvara , tarkvara , andmete, inimeste, organisatsioonide ja institutsionaalsete sätestuste kogum maakera piirkondade kohta teabe kogumiseks, hoidmiseks, analüüsiks ja levitamiseks. GIS = tööriist, vahend.
Riistvara
– Suur, kõrge resolutsiooniga kuvar, kiire arvuti,
koordinaatide ja teksti sisetamise seade, arhiiv jne
Tarkvara
– ArcGIS,
Mapinfo , GeoMedia,
Autocad Map, MGE,
IDRISI , ERDAS
Mõisted - Geoinfo e. kohateave hõlmab Maa maastikusfääri, so maapindmikuga seonduvat ruumi kõigi seal paiknevate nähtustega
- Geoinfosüsteem – automatiseeritud süsteem ruumiliste andmete kogumiseks, haldamiseks , säilitamiseks, päringute teostamiseks (otsinguteks), analüüsiks ja esituseks. Infosüsteem ei saa olla automatiseeritud – kui puudub inimene, pole ka informatsiooni.
- Geoinformaatika (geomaatika) – maa pinnaga seotud teabe hoidmise, kasutamise ja analüüsi oskus.
- Geodeesia – teadus Maa kui terviku ja selle osade kuju ja suuruse määramisest ning mõõtkavalisest kujutamisest tasapinnal.
- Topograafia – maapinna mõõtmise ja kujutamise (kaardistamise) õpetus.
- Kartograafia – õpetus maakaartide valmistamise kunstist, teadusest ja tehnikast, samuti nende tundmisest ja kasutamisest (cartocraphy).
- GIS on süsteem, mille abil inimesed:
- Mõõdavad ruumiliste ( geograafiliste ) nähtuste ja protsesside erinevaid aspekte ;
- Esitavad mõõtmiste tulemusi kaardi või andmebaasina, toomaks välja ruumilisi seoseid , teemasid tervikud;
- Transformeerivad esitusi, sobitades neid muude tervikute ja seostega;
- Opereerivad nende esitustega, tekitamaks uusi (mõõtmis)tulemusi ja leidmaks uusi seoseid, sulandades erinevaid andmeallikaid.
Vaatenurgad - Kartograafiline – rõhutab kaarti kui GISi peamist komponenti.Andmed tulevad kaardilt ning tulemused väljastatkse kaardile. Suurt rõhku pannakse väljundi graafilisele ja kartograafilisele kvaliteedile. Kasutavad kartograafid ja planeerijad.
- Kartigraaf ootab GISilt: raster - ja vektrokujul kaarte, trükifaile kõrge eraldusvõimega filmiplotteritele, kvaliteetseid fonte, oskust muuta andmete projektsiooni .Korralik andmebaasiside pole oluline.
- Andmebaaside vaatenurk – olulisim on andmebaasistruktuur ja funktsioonid, millega andemeid andmebaasist kätte saadakse. Tähtis ka ruumiliste andmete integratsioon alfanumeeriliste andmetega , enamasti tavalise andmebaasi laiendamine geograafiliste andmetega. Esindajaks on nt võrguvaldajate GIS.
- Analüütiline – rõhtab ruumilise analüüsi tähtsust, otsides ja kasutades seoseid, mis tulenevad objektide asendist üksteise suhtes. Analüütikute jaoks on GIS teadus mõistlikust andmete interpreteerimisest. Olulised on õiged definitsioonid mõistetele, usaldusväärsed algandmed ja arvutusteks sobivad algoritmid. Ei vaja alati kaardipilti, vajadusel kombineerib erinevaid tarkvarasid.
Andmed – enim tähelepanu vääriv
komponent (GISi kasutaja
otsese kontrolli all) ja kõige pikema elueaga GISi komponent.
Loeng 2 Andmemudelid, andmeallikad
geoinformaatikas.
Andmeallikad
geoinformaatikas - Olemasolevad kaardid/ andmekogud
- Mõõtmine: maa peal (geodeetiline, topgraafiline maamõõtmine), kaugseire (vaatamine ülevalt – foto, skanneerimine, aero , satelliit).
Andmemudelid - Vektor - ja rasterkuju
- Objektorienteeritud mudel
- TIN
Raster-
ja vektroandmete võrdlusParameeterRasterVektorAndmestruktuur
Enamasti lihtne
Tavaliselt
kompleksne Andmemaht
Enamasti suur (pakkimata)
Enamasti väike
Koordinaatide teisendus
Aeglane, võib vajada ümberpakendamist
Lihtne
Analüüs
Lihtne, lubab kihte kombineerida
Võrgustikul eelistatav, mujal
keerukam Asukohatäpsus
Piir määratud piksliga
Sõltub vaid mõõtmisest
Juurdepääs
Kerge muuta – andmestruktuur on lihtne
Sageli keerukas
Esitus
Sobib piltidele
Kaardiline, ei sobi piltidele
Loeng 3 Kartograafia I, põhimõisted, mat. alus,
projektsioon ; Loeng 4 Kartograafia II, projektsioonid, nomenklatuur,
atlased
Kaardistamine
- Tööde kompleks , mis hõlmab eelkõige (väli)andmete kogumist kõige vahetumast allikast;
- Välitöö tegemist topograafilise kaardi valmistamiseks
- või topograafilise kaardiga temaatilise kaardi valmistamiseks
Kaart
–
maapinna üldistatud, vastavate leppemärkidega edastatud ja
matemaatiliselt määratletud vähendatud kujutis.
Üldgeograafiline
e. loodusgeograafiline kaart –
„tavaline“ kaart.
Temaatiline
kaart (teemakaart) – käsitleb
rõhutatult temaatilist valdkonda.
- Rahvastiku tihedust näitav (demograafiline kartogramm ), sademete jaotus (klimatoloogiline kaart).
Komplekskaart
– kahte
või mitut erinevat teemavaldkonda (nt
majandusharu ) käsitlev
.Kaardi
ülesanded: - Andmete talletamine
- Andmete esitamine e. kommunikatiivsus
- Õpetusvahend
- Praktiline töövahend (eriti teadusdokumendi osana )
- Maailmavaate kujundaja
- Tavakartograafia – kartograafia haru, mis tegeleb mittedigitaalsete kaartidega; tulemiks on tardkaart (analoogkaart, tavakaart), ka traditsiooniline kartograafia.
- Arvutikartograafia (didgitaalkartograafia) – kartograafia haru, mis tegeleb täielikult arvuti abil valmistatud kaartidega; tulemisk võib olla nii tard - (nt paber-) või ka arvutikaart (digitaalkaart), millel olev info on täielikult salvestatud/kasutatav arvuti abil
- Kaardielement – kaardil esinev leppemärkide grupp; kõik antud lehel esinevad kartograafilise kujutise detailid (nt leppemärgid, raam, raamivälised tekstid jm.)
- Kaardi matemaatilised elemendid – kaardi elemendid, miss määravad ruumi ja kaardi(lehe) suhte (nt geodeetiline alus, raam, mõõtkava, kaardivõrgustik, kaardijagu e – nomenklatuur ).
- Kaardi sisu element – kaardi väikseim sisuline osa antud mõõtkava juures.
- Kaardi joonelemendid – kaardi leppemärgid, mida kasutatakse antud mõõtakavas ilmnevate joonobjektide kujutamiseks, analoogiliselt pind- ja punktelemendid.
- Geoid – geomeetriline keha, mille pind on risti loodjoonega ning mille kuju ühtib ookeanide häirimatu veepinnaga.
- Ellipsoid –pind, mis tekib ellipsi pöörlemisel ümber oma telje.
- ei saa pinnale viia ilma moonutusteta
- Projektsioonid
- Mõeldi välja, et minimiseerida moonutusi
- Moonduda võivad lõikude pikkused, joonte lõikumisnurgad, polügoonide pindalad.
- Projektsioonide jagunemine moonutuse puudumise järgi:
- Pikkusmoonutuseta (õigepikkuselised)
- Nurgamoonutuseta (õigenurksed, on ka konformsed)
- Pindalamoonutuseta (õigepindsed)
- Sobedad (veidi moondunud nurgad ja pindalad, võivad olla ka moondunud pikkused, aga kokkuvõttes kõige „loomulikum“ tulemus, ka konventsionaalsed)
- Projektsiooni siirdepind – pind, mis ühte pidi on „ümmargune“ st mille saab panna puutuma/lõikama ellipsoidi (puute/lõikejoonel moonutusi pole) ja mis teistpidi on sirge st mille saab tasapinnaks üle viia ilma täiendavate moonutusteta. (Tasapinnaline, kooniline , silindriline projektsioon ).
- Geograafilise koordinaadid – maapealse punkti nurkkoordinaadid: geograafiline laius ja geograafiline pikkus vastavalt ekvaatoritasandi ja Greenwichi meridiaantasandi suhtes. Sõltuvalt määramissüsteemist võivad olla kas geodeetilised , sfäärilised või astronoomilised koordinaadid.
- Geograafiline pikkus – maaellipsoidi nullmeridiaanitasandi ja antud punkti meridiaantasandi vaheline nurk maaellipsoidi ekvaatoritasandil. Mõõdetakse 0° Greenwichi meridiaanist kuni ±180°-ni. Idapikkusedon positiivsed.
- Geograafiline laius – maaellipsoidi ekvaatoritasandi ja antud punkti normaali vaheline sisenurk . Mõõdetakse 0° ekvaatoril kuni ±90° poolustel. Põhjalaiused on positiivsed.
- Moondeellips – näitab, missuguseks moondub maapinnal olev standardse suurusega ring
- Geotsentrilised koordinaadid - koordinaadid ruumilises ristkoordinaatide süsteemis, mille alguspunkt on Maa massi raskuskeskmes, X- telg on ekvaatori ja Greenwichi meridiaantasandite lõikejoon, Z-telg on Maa pöörlemistelg ja Y-telg on nendega risti.
- Geodeetilised koordinaadid – geodeetiliste mõõtmistega kindlaks määratud maapinna punkti geograafilised koordinaadid referentsellipsoidil ja kõrgus selle pinnast.
- Ristkoordinaatsüsteem e. Descartes ` koordinaatide süsteem – affiinne koordinaatide süsteem, mille puhul koordinaatteljed on teineteise suhtes risti. Euroopas X telg (abstsisstelg) ühildatud meridiaaniga, Ameerikas aga paralleeliga (horisontaalse koordinaadiga kaardil).
- Mercator mõtles välja silindrilise projektsiooni, mis ei tekita nurgamoonutusi ja mõõtkava on igas punktis asimuudist sõltumatu.
- O-süsteemi kaardid – 6 kraadi laiused tsoonid – Gauss -Krügeri projektsioon.
- Vastab topokaardi reeglitele
- C-süsteemi kaardid - 3 kraadi laiuste „nihutatud“ tsoonidega. Vormistuses puuduvad asukohamäärangud.
- Eestis kasutatavad koordinaatsüsteemid
- L-EST`92 (L-EST) – Eesti põhiline riiklik ristkoordinaatsüsteem (Eesti põhikaardi oma). Koordinaatide lähtepunkt on võetud nii, et baaskaardi ja põhikaardi koordinaadid langeksid võimalikult kokku.
- TM Baltic `93 (TM-B) – Eesti baaskaardi koordinaatsüsteem. Sellele tugineb ühtne Balti kaardisüsteem.
- Nimetus: Lambertikonformne kooniline projektsioon Referentsellipsoid:GRS80 Projektsiooni parameetrid : –koonuse lõikeparalleelid: BL=58°00’ja BP=59°20’; –keskmeridiaan: LK=24°00’00’’
- Tasapinnaline ristkoordinaatide süsteem L-EST: Põhineb LAMBERT-EST-il Süsteemi parameetrid: –x telg on kollineaarneLAMBERT-EST keskmeridiaaniga
–lähtepunkti
geodeetilised koordinaadid: B0=57°31’03.19415’’ja L0=24°00’
–lähtepunkti
ristkoordinaadid : x0= +6375 000 m ja y0=+500 000m
- Mercatori põiksilindriline projektsioon on ka Eesti baaskaardi projektsioon. Baaskaart on tehtud 1994-1995, mõõtkava 1:50 000, TM Balti telgmeridiaan on 24kraadi E.
- Topokaart – nt Eesti põhikaart.
- Atlas – mingit ala kajastav teatud printsiipidest lähtuv kaartide kogum koos sinna juurde kuuluva tekstilise seletusega.
Loeng 5 Kaardielemendid
- Vektorandmete esitus sõltub kasutatavast geomeetrilisest primitiivist
- Punktobjektid – 0D
- Joonobjektid – 1D
- Pindobjektid – 2D
- Ruumilised objektid – 3D
- Reljeefi kujutamise viisid
- Horisontaalidega (samakõrgusjoontega)
- Kalde edasi andmine joonte tihedusega
- Hüpsomeetrilised kujutusviisid, reljeefi edasiandmine varjutusega
- Teemakaartide tüübid
- Koropleetkaardid – kasutavad olemasolevaid üksustepiire nt haldusjaotus (vallad, maakonnad )
- Sümbolkaart – sektordiagrammiga sobib näidata summeeritavaid näitajaid, tulpdiagrammiga sobib näidata aegridu
- ( Esindus ) punktkaart – nt 1 punkt = 1inimene km2. Ei saa edasi anda tuletatud väärtusi (nt tihedust), sest punktkaart iseloomustab niigi levikut pinnaühiku kohta.
- Isaritmiline kaart – sujuvalt muutuv tonaalsus. Jätab õigema mulje kui koropleetkaart, sest elanike tihedus ei muutu valla piiril hüppeliselt.
- Vookaart – nt majanduskeskuste omavaheline import - eksport . Noole jämedus väljendab tehingute mahtu.
- Pindalakaart – nt tornaadode esinemissagedus USAs – osariikide pindala on muudetud nii, et see oleks proportsionaalne tornaadode arvuga aastas.
- Ruutkaart – koropleet ja isaritmilise kaardi head küljed. Esitab rahvastiku levikut täpsemalt. Tuleb leida optimaalne ruutude suurus, mis rahuldaks nii andmetöötluse täpsusnõudeid kui esituse ülevaatlikkust.
Loeng 6 Päringud ehk mida GISiga teha saab
- Päringute liigitamine
- Lähenemisnurga järgi – asukohast lähtuvad; - atribuudiväärtustest lähtuvad
- Kasutuseesmärgis järgi – andmehaldus ; - valimi moodustamine; - andmekaeve; - kombinatoorika ; - indeksite genereerimine; - esitusele suunatud.
- Keerukusest lähtuv – lihtsad; - keerulised; -komplekspäringud
- Geomeetrilistest primitiividest lähtuv – punkt; - joon; - pind; - kompleks
- Ruumialgebra – Raster; - Vektor
- Päringud andmebaasist
- Päringud kaardil
- Statistiliste pindade analüüs
- Topoloogiline analüüs (paiknemissuhted)
- Klassifitseerimine
- Transformeerimine (koordinaatsüsteemide vahelised teisendused )
- Komplekssed ülesanded
- Autorid, kes on liigitanud päringuid: Chrisman, Aronoff, Tomlin
Loeng 7
Andmekvaliteet, andmebaaside struktuurGIS
andmebaasi kvaliteeti mõjutavad parameetrid: - Asukohatäpsus – näitab, kui täpselt on objektide asukoht salvestatud
Mõjutab admete kogumise
tehnoloogia ja töötluse kvaliteet, mida
andmetele rakendatakse.
- Atribuuditäpsus – atribuutandmete vastavus tegelikkusele
Nt hoone asukohatäpsus on 1 cm täpsusega, kui aadress on vale –
kvaliteedi üks komponent teisest oluliselt parem.
Ebakorrektsed või vasturääkivad andmed. Graafilised vead tekivad
digimiseeskirjade rikkumisest;
sisulised vead tekivad
asukohatäpsusest tulenevalt.
- Täielikkus – kirjeldab andmete vastavust valikukriteeriumitele
Viga – andmebaasilt
oodatakse rohkem, kui tema koostamisel
eesmärgiks seati.
- Ajakohasus – näitab, kui hästi läheb andmebaas kokku situatsiooniga looduses hetkel, kui andmebaasi kasutame; näitab, millise aja kohta andmed kehtivad
- Asjakohasus – ülearuse puudumine
Eksitakse nt päringutulemuste esitamisel – liiga palju infot või
liiga palju
klasse atribuudiväärtuste kohta.
Oluline on teada rakendatud algoritme ning kasutatud parameetrite
väärtusi
Andmebaaside
liigitamine - Relatsiooniline – andmebaasi objektid on tabelites, mis on ühendatud erinevate seostega ( relatsioonid ). Relatsioonid on realiseeritud identsete väljade alusel (primaarvõti), mis asuvad mõlemas tabelis. Primaarvõti peab iga kirje jaoks olema unikaalne
- Hierarhiline – andmed „puu kujuliselt“, iga olemi klass moodustab tabeli, iga konkreetne kirje on selle andmetabeli reas ja veergudes on atribuudid , igal kõrgema taseme olemil võib olla mitu alamklassi ja mitte vastupidi.
- Võrkmudel – igal olemi klassil võib olla mitu alam- ja ülemklassi, mistõttu ei moodustu hirarhilist struktuuri, vaid tekib „võrgustik.
Parameetrite
võimalikud skaalad : - Mittearvulised tunnused
- Nominaalne (kvalitatiivne)
- Järjestatud
- Arvulised tunnused
- Diskreetne (loendamine)
- Pidev (mõõtmised)
- Arvskaala ainult liitmistehtega
- Täielik arvskaala liitmis- ja korrutamistehtega
Loeng 8 Andmete struktuur, hoidmine andmebaasis
Loeng 9 Topoloogia
- Topoloogia – algebra/ geomeetria osa, mis tegeleb ruumide sarnasusega (homomorfism)
- Ruumiliste objektide suhteline asetus
- Võrgustikud ja graafid ; -graafid ja nende omadused
Seotud sirglõikude jada (võrgustik) võime käsitleda graafina:
Kaart
Seosed asendame sirglõikudega
Eemaldame konteksti
Graafi servad ja tipud
Graafi peamine element on ühendus, suund võib vahel olla ka
oluline. Omadused
- Servade lõikumispunktid ehk graafi tipud
- Servad ehk ühendused
- Alamgraafid ehk eraldiseisvad hulgad
- Ruumiosa (pale või regioon) servade vahel või väljaspool neid
- Planaarsed ühendused – kõik lõikumised on tasandil
- Mitteplanaarne – ristumised on viidud mitmesse tasapinda
- Graafide isomorfus – kahe graafi vahel on võimalik määrata üks-ühene vastavus kõigi servade ja tippude vahel
- Võib esineda suletud ringe ja tsükleid, kui ei esine, on tegu puuga . Suunatud atsükliline graaf ( kanalisatsioon ); Tsükliline graaf (transport)
- Tipu järk – sinna suubuvate servade arv
- Euleri võrrand – V+F=E+S. V-tippude arv; F-palede arv servade vahel; E-servade arv; S-Euleri arv, mis tasakaalustab võrrandi.
- Teekond – servade ja tippude järjestus. Suunatud teekond.
- Graafid ja pinnad; -digitaalsed graafid ja topoloogiline järjekindlus
Digitaalne joongraaf (DLG) – USGS kontseptsioon
Lähtub eri tüüpi alade olemasolust
- Polügoonid n. Administratiivjaotus
Tesselatsioon – täielikult pinda kattev polügoonide hulk
Täielik tesselatsioon:
Igal üksrakul on kaks nullrakku
Igal üksrakul on kaks kaksrakku
Iga kaksrakk on ümbritsetud üksrakkude ja nullrakkude jadaga
Iga nullrakku ümbritseb üksrakkude ja kaksrakkude jada
Lõikumisi, mis pole nullrakud, ei esine
Tesselatsioonid võivad olla:
Regulaarsed (rasterpilt, ruudustik, kaartide nomenklatuur)
Mitteregulaarsed (administratiiv ja poliitiline jaotus, TIN kõrgusmudel, suurte geoandmebaaside jagamine)
- Punkt ja joonobjektide taustpinnad
- Pindobjektide taustpinnad
Ühtlase asetusega mõõtmispunkte käsitletakse esinduspunktidena,
mis toodavad piksliväärtusi. Need võivad olla kas
„ristmikupunktid“ või „tsentroidid“. Esinduspunktid määravad
ka tesselatsiooni. Ühtlane jaotus võib olla ruudustik või
heksagonaalne
Punktid on 0 dimensionaalsed, esinduspunktid aga kahemõõtmelise
pinnaüksuse esindajad
Regulaarsete tesselatsioonide geomeetria:
Kuju – objekti geomeetria
Külgnevus – näitab naabrussuhteid (üle serva, üle tipu või üle mõlema), võib olla seotud juhtivusega, so servade „läbilaskvus“.
Võre orientatsioon – määratud koordinaatide suhtes. Sama orientatsiooniga võresid saab üksteiseks transformeerida x-y tel nihkega
Enesesarnasus – rakkude ühendamine kõrgema taseme agregatsioonidesse ei muuda raku kuju. Ilmne ja piiramatu võredele, mille rakkude küljed moodustavad igas suunas lõpmatuid sirgeid, mis koosnevad vaid servadest
Lahtivõetavus – ruudu saame jagada pisemateks ruutudeks, kuusnurka ei saa. Seotud enesesarnasusega.
Pakkimisomadused – tähtis tehnilistes lahendustes (seoses survetugevusega) ja ka elusorganismide elupaikade asetuse ja ruumi mahutavusega
Hierahilised tesselatsioonid keral (ellipsoidil) – Maakera katva
tesselatsiooniga on probleem nende kujundite (Platoni kehad) sidumisl
poolustega, kaardivõrguga, polaarsümmeetriaga jmt.
Kolmnurkadel baseeruvad irregulaarsed tesselatsioonid
Thiesseni polügoonid.
Triangulatsioon – kolmnurkade nurgad märgivad olulisi pöörpunkte pinnal. Olulisi joonelemente kujutavad kolmnurkade servad.
Traingulatsiooni kolm sammu – andmepunktide valik, kolmnurkade genereerimine punkte ühendades, vajalike lisaandmete sisestamine .
Digitaalkaardile esitatavad (formaalsed) nõuded.
Geomeetrilised – tipp puudub; serv puudub; serv on totra kujuga.
Topoloogilised – esineb ühendamat servi ; servad ei sulge polügooni
Protseduure veaotsinguks:
Topoloogiline toimetamine
Polügoonide ühendamine
Reaalsushinnangud ja loogika kontroll
Loeng 10 Generaliseerimine, Interpoleerimine
Generaliseerimine
–
Nähtuse ja nähtuste klasside valik, üldistamine ja lihtsustamine reaalsusmudeli lihtsustamiseks või andmemahtude vähendamiseks (AB)
Nähtuste valik, üldistamine ja lihtsustamine vastavalt mõõtkava, kaardi sisu ja kaardistatava territooriumi iseäradele kaardil kujutamise detailsuse/resolutsiooni muutmiseks (kartograafiline)
Joone punktide arvu vähendamine ilma joone üldise kuju muutmiseta
Rasterandmete piksli suurendamine ja andmete teisendamine (resampling)
Generaliseerimise
tegurid:
- Kaardi otstarve
- Mõõtkava
- Kaardi teema ja tüüp
- Territooriumi iseärad
- Objekti uuritus
- Kaardi vormistus
- AB otstarve / andmemaht
Generaliseerimise
tüübid
- Kvalitatiivsete parameetrite üldistamine
- Kvantitatiivsete parameetrite üldsitamine
- Valik tsensuse järgi
- Valik normi järgi
- Geomeetriliste joonte üldistamine
- Kontuuride ühendamine
- Objektide võimendamine
Generaliseerimise
täpsus
- Geomeetriline täpsus
- Sisuline tõepärasus (usaldatavus)
Erineva
lokalisatsiooniga objektide generaliseerimine
- Punktlokaliseeritud objektid
- Joonlokaliseeritud objektid
- Pindlokaliseeritud objektid
- Hajutatud objektid
Ruumiandmete
üldistamine interpoleerimine
- Interpoleerimine on paratamatu, sest pidevalt määratud andmete (välja) puhul on meil mõõdetud andmed vaid mõnedes punktides ning kogu vahepealse ala jaoks peame andmed „tuletama“ mõõdetuist.
Interpoleerimismeetodeid
– valik sõltub andmete iseloomust
- Lähima väärtuse ja/ või lineaarne
- Lihtsamaid, lihtsameelsemaid
- Sugugi mitte loogilisemaid
- Parema puudusel sageli põhjendatud
- Pöördkauguse meetod
- Tööks vajalikud parameetrid ja nende võimalik mõju tulemusele
- Eeldus – mida lähemal on punktid üksteisele, seda suurem on nende sarnasus
- Uue punkti väärtus on olemasolevate punktide kaalutud keskmine, kaaludeks on olemasolevate punktide pöördkaugused uuest punktist.
- Ruudu suurus fikseerib, kui suure sammuga interpoleerimismeetod arvutatakse
- Ruudu suuruse määrab ka andmete iseloom (nt elanike tihedus)
- Otsinguraadius fikseerib kauguse igast väljundvõrgu silmast, mille sees olevaid lähteandme punkte tulemuste arvutamisel kasutatakse. Oht eksida, kui ei arvestata andmete iseloomu! Otsinguraadius peaks väljendama, kui kaugele ulatub põhjuslik seos.
- Kasutusraadius näitab, kui kaugel võib võrgu silm lähteandmetest asuda selleks, et temale hakatakse üldse väärtust välja arvutama . Selle parameetriga määratakse, kuidas käitub algoritm andmehulga äärealadel ning piirkondades, kus on vähe infot.
- Eksponent kirjeldab, kuidas väheneb lähteandemete mõjujõud vahekauguse suurenedes.
- Tsoonide arv võimaldab vähendada lähteandmete liigse korrapära mõju
- Stohhastiline
- Modelleeritud
- Splain
- Etteantud punktide hulka kasutades arvutatakse osafunktsioonid, nii et need läbivad olemasolevaid punkte.
- Erinevad osafunktsioonid ühendatakse nii, et üleminekud oleksid ühtlased.
- Kriging
Ruumiline variatsioon jagatakse kolmeks:
- Üldine trend
- Ruumiliselt korreleeritud, aga irregulaarne variatsioon
- Juhuslik lokaalne variatsioon (nn müra)
- Semivariogrammi kasutatkse õige interpolatsioonimudeli leidmiseks.
Interpolatsiooni tulemuste hindamine e. „tõesuse“ määr
- ei ole lihtne
- üks võimalus on kasutada mitut samaväärset punktikogumit, näiteks jagada lähtepunktid kaheks või enamaks rühmaks, mille jaotusi võib eeldada sarnaseks.
Loeng 11 GIS loomine, ruumiandmete standardid
GIS
loomine: Kaskaadmudel vs spiraalmudel
Projekti
läbiviimine kaskaadmudel järgi:
- Strateegia – enne GISi loomist tuleb formuleerida ülesande püstitus, sest GISiga lahendatakse konkreetsed probleemid ja täidetakse ülesandeid, mitte ei selgitata projekti olemust.
- Analüüs – hakatakse lahendama strateegias määratud ülesannet. Alustatakse GISi reaalsusmudeli ja andmemudel loomist. Tulemus peab olema mõistetav nii inimstele (diagrammi kujul) kui ka arvutitele (andmebaasi tabelite sisu).
- Disain – koostatkse detailne kirjeldus analüüsietapil valminud süsteemi realiseerimiseks. Eesmärk on leida selleks parim tee, arvestades tehnilist keskkonda, resursside (raha, aeg jt) hulka ja muid nõudeid. Tulemus: andmebaaside disain; ekraani- ja trükivprmide disain ning loogika; audtiteerimise vajadused; varundamis/ taastamise nõuded; süsteemi testimise plaan.
- Programmeerimine – baastarkvara kohandamine, kasutades spetsiaalset arenduskeelt. Luuakse vajalikud parameeterfailid jms hilisemaks efektiivseks tööks. Programmeerimise etapp sisaldab tavaliselt: planeerimist, programmi struktuuri disaini, kodeerimist ning testimist. Iga mooduli eraldi testimisele järgneb kogu süsteemi testimine .
- Dokumentatsiooni loomine – kasutajamugavuse oluline osa. Võimalused: tavalise abifailina (pdf nt), kontekstitundliku abifalina, samm-sammulisi juhiseid andva programmina või intelligentse abivahendina, mis saab aru akuutse probleemi tekkepõhjustest. Dokumentatsioon tuleb valmistada: tavakasutajatele, süsteemiadministraatoritele, hilisematele edasiarendajatele.
- Juurutamine – süsteemi installeerimine, kontrollimine ja kasutamine reaalses töös. Paralleelselt toimub kasutajate väljaõpe ja vajadusel vanade andmete konverteerimine. NB: Juurutamine toimub samades ruumides ja samadel arvutitel, kus hilisem töö. Etapi tulemused: koolitatud kasutajad, installeeritud ja töötav süsteem, konverteeritud andmed.
- Ekspluatatsioon – hoitakse süsteemi töö ja teostatakse järelvalvet/ hooldust . GISi puhul tuleb arvestada pideva digitallkaartide uuendamise vajadusega , sest üldjuhul GISi kasutajad ise kaarte ei tooda. Ekspluatatsioon on GIS projekti kõige kulukam etapp: kaartide ostmine ja baasprogrammi hooldus .
Projekti
läbiviimine spriraalmudeli järgi
- Elu on väga dünaamiline – suurema GIS projekti läbiviimise käigus tuleb varasemad eeldused ja seisukohad läbi vaadata.
- Tarkvara loomisel ei oska me täna öelda, mida soovime kahe aasta pärast teha.
- Pidevalt muutuva keskkonnaga kohanemiseks on sobilik tarkvara arendamise spriaalmudel.
- Tuleb püstitada viis olulist eesmärki:
Protsessi peab juhtima süsteemi arhitektuur . See nõuab kompromissi leidmist kasutaja nõudmiste, tarkvaratehnoloogiliste võimaluste ja eeldatava süsteemi eluea vahel.
Luua tuleb iteratiivse elutsükli toetamise mehhanismid , mille eesmärgiks on riskide hajutamine. Võimaldab muudatusi võimalikult valutult süsteemi integreerida.
Kasutada võimalikult palju komponentidel põhinevat tarkvara arendamist . Liikuda tuleb lähtekoodi kirjutamiselt valmiskomponentide integreerimise ja vajadusel loomise poole. Komponent võib olla nii lähtetekst, .dll või eraldi käivitatav programmimoodul.
Käivitada muudatuste haldamise töökeskkond. Keskkond peab võimaldama ajaliselt osaliselt kattuvat töökorraldust erinevate töögruppide vahel ja nende jõudluse kontrolli meetodeid .
Kergendada korduvate muudatuste tegemist. Luua tuleb vahendeid väga erineval kujul oleva info sünkroonseks haldamiseks (lähtetekst, testandmed, programmifailid jt). Sisuliselt on tegemist raamatupidamisega, mis korrastab ja sunnib raamidesse tegevuse, mis muidu lootusetult segaseks areneks.
GIS
andmebaasi spetsifikatsioon – tuleb luua enne andmebaasi
loomist, käsitleb andmete kogumise, haldamise, analüüsi ning
levitamise küsimusi.
- Spetsifikatsiooni kirjutamine nõuab suurt kogemust kirjeldataval alal
- Kaarte ei saa kiiresti teha enne spetsfikatsiooni ja spetsifikatsioone ei saa teha ilma kaartide koostamise kogemuseta.
- Püsivus – alati võib temale tugineda otsuste tegemisel. Kuid peab ajaga kaasas käima – muudatused tuleb nii kiiresti kui vajalik ja nii vähe kui võimalik.
Struktuuri
osad (andmemudelid):
- Reaalsusmudel – ühilduvuse tagamine erinevate andmekogude vahel loogilisel tasandil, st ühise arusaama loomine erinevate nähtuste olemusest erinevates andmekogudes. Kirjeldatakse, milliseid ümberkaudse maailma elemente tunnetatakse ja milliseid neist peetakse geograafiliste andmekogude seisukohast oluliseks (st mida kaardistatakse). Reaalsusmudel ei tohi olla sõltuv riist - ja tarkvarast, millel temale põhinev andmemudel võidakse realiseerida.
- Infomudel – esitatakse reaalsusmudel formaliseeritud kujul. Nähtus -> olem; Nähtusteklass -> olemiklass.
- Andmemudel – kirjeldab, kuidas reaalsusmudeliga (infomudeliga) defineeritud looduse alamhulk arvutis modelleeritakse. Tagab andmekogude ühilduvuse tehnilisel tasandil. Andmemudelis loetletakse ka atribuudid, millega nähtuseid kirjeldatakse. Võimalikult sõltumatu kasutatavast tarkvarast. Kui nähtusi ja objekte on vähe või nende struktuur on lihtne, siis ühendatatakse andme- ja reaalsusmudel.
- Esitusmudel – valitakse andmemudeli alamhulk ja moodustatakse sellest visulaalselt tajutav kujutis kas arvutiekraanil, trükiprotsessis, paberil või viimasel ajal ka plotteril. Andmebaasihalduri õiguseta isikud saavad andmetele ligi vaid esitusmudel vahendusel. Kaardi legend – paberkujul olevate kaartide esitusmudeli näide. Esitusmudel määrab sisuliselt ära mingi toote (kaardi).
- Vormistusmudel – kirjeldab, kuidas tuleb tööd organiseerida, et saavutada andmemudelis ja esitusmudelis defineeritud tulemus võimalikult efektiivselt. Kõik mehhanismid sätestatkse kvaliteedi tagamiseks, andmeturbe kindlustamiseks, tähtaegadest kinnipidamiseks jne. Vormistusmudelisse kuulub ka välitööde juhend ja kaardi korrigeerimise juhend. Mudel tuleb kirjutada lähtudes kasutatavast tarkvarast ja riistvarast ning meeskona kogemustest.
GISi
maksumust määravad tegurid:
- GISi elutsüklis arvutite ja tarkvara hind on kuni 25%. Põhiosa kulub andmete ostmisele või kogumisele ning GISiga tegelevale personalile.
- GIS andmete amortisatsiooniks loetakse 20% aastas, st 5 aasta jooksul kahekordistuvad andmetele tehtavad kulutused.
Loeng 12 Andmete levitamine
(Geo)info
erinevused teistest ressurssidest
- Info paisub (hulk suureneb kumulatiivselt)
- Ei saa tarbides otsa
- Infot ära andes ei jää teda vähemaks
- Info kopeerimine ja levitamine ei vaja palju teisi ressursse
- Levitamine on väga kiire
- Info võib asendada teisi ressursse – tööjõudu, kapitali, materjale
- Info võib „lekkida“
- Iseäradest tuleneb hul küsimusi
- Eetilised arusaamad, mida võib ja mida mitte
- Majandushuvid
- Juriidilised küsimused
- Harjumatus
- Lahendada
- Andmete omandi- ja autoriprobleemid
- Privaatsuse kaitse tagamine
- Avaliku sektori andemete kasutusõigused
- Vastutus võimalike vigade ja kahjude eest
- GIS tehnoloogia on oma olemuselt andmeid integreeriv
- Võimalik kombineerida andmeid ja tekitada uusi kihte – nt isikuandmete kaitse probleem
Eesti
autoriõigus
- Eesti autoriõiguse seadus (RT 1992)
- Berni kirjandus- ja kunstiteoste kaitse konvektsioon (RT2 1994), millega Eesti on ühinenud
- Valitsuse määrusega kinnitatud geodeetiliste-kartograafiliste tööde tegemise ning geodeetiliste ja kartograafiliste andmete kasutamise kord (RT1 1994)
- Berni konventsioon on neist ülemuslikum, kuid ka kõige üldsõnalisem
- Berni konventsioon kaitseb Eesti autorite loomingut teistes riikides
- Konventsioon sätestab olulise põhimõtte: autrolust ei ole tarvis registreerida (autoriõigus tekib automaatselt) ning ka © märgi olemasoleks või puudumine ei muuda teost rohkem või vähem kaitstuks
- Autoriõiguse märk tulenes 1952. Aasta Universal Copyright Conventionist
- Autorsus tekib teosele tema loomise hetkel ja ei sõltu autori tahtest
- Autoriõigused jagunevad kaheks – varalised ning isiklikud mittevaralised
- Varalistest õigustest võib loobuda – neid loovutada, ajutiselt kasutamiseks anda vms.
- Mittevaralistest õigustest (õigus teose nimele , autorsusele, puutumatusele kujule jms) ei saa autor loobuda.
- Autoriks võib saada ainult füüsiline isik. Juriidiline isik võib saada varalisi õigusi, kui ta need autori käest ostab või töösuhte alusel saab.
- Lepingulise töö tulemusel autoriõiguse kuuluvus
- Kui tegemist on spetsiaalse tellimuse peale (tööettevõtt) tehtud kaardiga ja töö tulemus on kas 1) osalus kollektiivses töös 2) kompilatsioon 3) instruktsioon 4) atlas, siis kuulub autoriõigus tellijale, vastasel juhul mitte.
- Maa-amet nt teeb põhikaardi lepingud nii, et töö teostajal ei jää isegi õigust säilitada koopiat – selle kasutamiseks tuleb osta litsents.
- Andmekogu puhul saab põhimõtteliselt kaitsta ka tehtud tööd – andmekogude lõik on tõlgendatav
- AÕS. Teosed, millele tekib autoriõigus. Autoriõigusega kaitstakse andmebaasi, mis oma sisu valiku ja korralduse tõttu on autori enda intellektuaalse loomingu tulemus, ning ei kohaldata mingit muud kriteeriumi.
- Fakte ja andmeid autoriõigus ei kaitse
Kes
on kaardi autor?
- See, kes midagi loob
- Mis on looming kaardi juures?
- Autoriks saab olla ainult isik, kellest reaalselt kaardi tegemise juures midagi sõltus, so kellele oli antud otsustamisõigus
Kaardi
sisu ja vorm
- Autoriõigusseaduse mõte on, et kaitsakse vormi, mitte sisu. Paberkaartide puhul saab väita, et leppemärgid, värvid jms on vorm ning kõik see, mida leppemärkidega näidatakse, on sisu.
- Teatud juhtudel on võimalik ka sisu autoriõigusega kaitsta. Näiteks siis, kui kaardil kujutatu on olulisel määral generaliseeritud või osa elemente on ära jäetud (nt orienteerumiskaardil reljeefi kujutamine). Fakte ja andmeid autoriõigusega kaitsta ei saa.
- Digitaalkaarte võib Eesti autoriõigusseseaduse valguses liigitada nii andmebaaside kui kartograafiateoste alla – autoriõigusküsimused veelgi segasemad. Mis on digitaalkaardi loominguline vorm?
- Digitaalkaart võib olla autoriõigsseadusega kaitstav, kui seal olev info sisaldab generaliseerimist või valikut. Seega võib juhtuda, et ainult mõned kihid kaardist on kaitstavad. Kui on tehtud loomulik valik ( nt näidatud kõik üle 1000 elanikuga asulad), siis ei saa pidada seda piisavaks tingimuseks autoriõiguse tekkeks.
Lisaks
autoriõigusseadusele
- Isikuandme kaitse seadus
- Konkurentsiseadus
- Asjaõigusseadus
- Kohanimeseadus
- Statistikaseadus (statistiliste andmete puhul)
Vigade
allikad GISides
- Andmete kogumine – kõige kriitilisem etapp, kus integreeritakse ruumiinfot ja tavalist infot. Tavaline info – kasutaja saab nii korrektse info, kui palju ta on nõus maksma. Täiesti korrektset ruumiinfot ei saa mitte kunagi. Ruumiinfos ja sellega seotud atribuutandmetes sisalduvad vead kipuvad võimenduma nende edasisel töötlemisel GIS süsteemides, eriti kui nendega ei ole seotud põhjalikke metaandmeid.
- Andmetele lisaväärtuse andmine (repackaging) ja levitamine – iga lisaväärtuse andmine (nt projektsiooni muutmine) toob endaga kaasa potentsiaalse vigade esinemise tõenäosuse suurenemise.
- Andmete kasutamine ja väljund – kasutajad peavad tundma programmide piiranguid ja võimalusi, nende täpsust ja ka vigu programmi toimimises. Tuleb dokumenteerida kõik andmetele rakendatud konverteerimised ja teisendamised; keerulisemate analüüside puhul lisada, milliseid algoritme milliste parameetritega on kasutatud. Iga nõude täitmatajätmine või sellega mittearvestamine võib kaasa tuua vigade kumuleerumise.
- Interpreteerimine ja GIS väljundi kasutamine – arvestama peab, et iga GIS andmebaas on tehtud kindlat eesmärki silmas pidades ning kõik teised kasutuseesmärgid (andmete kohasus nende eesmärkide täitmiseks) tuleb hoolikalt läbi kaaluda.
Vastutuse
tekkimine
- GIS andmete tarbijate seisukohast oleks meeldiv, kui tootja või levitaja pakuks ka garantiisid ning vastutaks toote kvaliteedi eest
- Tuleb eristada, kas vastutajaks peaks olema füüsiline isik (töötaja) või organisatsioon .
- Vastutuse liigid, mis võivad esineda GIS andmete levitamisel ( Anderson ):
- Hooletu moonutus – antakse töökohustuste raames tehtavate tegevuste raames vigast infot, tavaliselt kogemata ja moonutuse fakti endale teadvustamata . Võib kvalifitseerida ka ametialaseks lohakuseks.
- Eksitav moonutus – usutakse, et esitatud info tegelikult selline ei ole; ei usuta esitatud info täpsusesse; teatakse , et ei ole alust järeldada seda, mida esitatakse. Erinevad allikad erineva usaldusväärtusega. Metaandmete vajadus - kui info andja ei dokumenteeri, kust ja kuidas on info kogutud ning ei anna oma hinnangut selle usaldusväärsusele ja ei hoiata teatud kasutusvaldkondade eest, siis võib teda süüdistada eksitava moonutuse tegemise eest.
- Otsene vastutus – juhul, kui toote või teenuse iseloom lubab eeldada tema veatust ja kasjutaja, usaldades selle õigsust, kannab rahalisi kahjusid, siis vastutab toote valmistaja või teenuse osutaja kasjutaja ees. Vastutuse suurus on piiratud toote või teenuse enda maksumusega. Kõige rakendatavam on see säte lennu- ja meresõidukaartide osas, muude GIS andmete puhul harvem.
- Ebakompetentsusest tulenevad vead (malpractice)– kui GIS andmebaasi haldaja pakub keerulist teenust, võtab selle eest raha, aga tulemus ei ole kvaliteetne töö täitjate ebakompetentsuse või küündimatuse tõttu, siis tekib vastutus.
- Laim – otsene väärinfo avaldatud andmehulgas, mis riivab isiku huve.
Kaitse
vastutuse eest
- Leping – kõige kindlam vahend. Lepingus peaks sisalduma säte, et andmete kasutaja ei oma õigust esitada mingeid pretensioon kahjude või saamatajäänud tulude kohta, mis on teekinud andmebaasis sisalduvatest vigadest, andmete analüüsist, interpreteerimisest või esitamise viisist.
- Kindlustus – ei kaitse vastutuse tekkimise eest, vaid vastutusega kaasnevate majanduslike tagajärgede eest. Teatud elualadel isegi kohustuslik (nt notarid), GISide loojatel mitte.
- Piisavad meetmed standardite järgimiseks – kui õnnestub näidata, et GIS andmete tootja on järginud kõiki kehtestatud standardeid ning teinud kõik endast oleneva vigade vältimiseks, siis on see samuti reaalne võimalus ennast vastutuse eest kaitsta. Eesti pole kehtestatud ühtegi standardit või reeglit, mida GISide loomisel tuleks arvestada.
Andmete
levitamise eetilised küsimused
- Mis on seaduslik, ei pruugi olla eetiline ja vastupidi. Eetiliseks loetakse ühiskonna poolt käitumist, mis on „parem“ seadusega määratud käitumise miinimumnõuetest.
GIS
andmete turg ja hind
- GIS andmebaaside levitamisel on kaks tingimust alati paaris – andmete hind ning nendele saadavad õigused. Mida rohkem õigusi andmetele soovitatakse, seda rohkem see ilmselt maksab ja vastupidi.
Avaliku
sektori andmete hind – odav või isemajandav?
- Argumendid odava info hinna poolt:
- Riigi ja omavalitsuse toodetud info eest on korra maksude näol tasutud, miks teha seda teist korda?
- Riigi ja ov ülesanne on tagada kodanike varustamine infoga .
- Isemajandav hind on turu jaoks liiga kallis, keegi ei osta seda
- Seisev info ei too kellelegi tulu
- Odava info olemasolu loob võimaluse GIS-tööstuse ja GIS turu tekkeks
- Infot (eriti GIS infot) odavalt levitades säästab riik kokku elualadelt tehtavate ratsionaalsete otsuste kaudu hoopis rohkem, kui oleks info müügiga võimalik teenida
- Väikeses riigis (nagu Eesti) ei ole piisavalt kliente, et rakendada ruumiandmete kogu põhimõtet
- Odava hinna vastu:
- Kõik tegevused, mis viivad maksude vähenemisele, on positiivsed
- Teenuste eest peaksid maksma need, kes teenust tarbivad, mitte kõik väheste eest
- Ilma isemajandava hinnata ei ole võimalik järgmisi andmeid toota
- Ilma lisasissetulekuta on rakse jätkata andmete haldamist, mis toob kaasa nende aegumise ja kvaliteedi langemise
- Odav info rikub turgu
- Odav info subsideerib asjatult GIS-tööstust
- Odavalt või tasuta saadud infot ei ekspluateerita piisavalt
- Euroopa ja Ameerika andmetrugude erinevus – suhtumine avalikesse andmetesse.
Loeng 13 GIS veebis, Eestis kasutatavad
olulisemad kaardid ja ruumiandmebaasid, kaugseireandmed, GPS
GPS
– Global Positioning System
- NAVSTAR
- GLONASS
- GALILEO
- Kontrolljaamad: Hawaii, Colorado Springs (master), Ascencion, Diego Garcia, Kwajalein.
- Asukohatäpsus/ebamäärasus
- Diferentsiaal GPS
Distributied
Geographic Information (DGI) e. GIS võrgus e. Interneti
lahendused
- Lihtsaim viis andmeid jagada – www
- Esimesi DGI süsteeme – XEROX Palo Alto 1993, Virtual Tourist 1994
- Tiger Mapping Service , USA rahvaloendusbüroo 1995
- GRASSLinks, Berekeley Ülikooli projekt – massiliselt California andmestikku.
Võimalused
kliendi tüseduse järgi
- Toorandmete tirimine
- Staatilised kaardid
- Metaandmete otsing
- Dünaamiline kaardibrauser
- Andmete eeltöötlus
- Veebi-põhised päringud ja analüüs
- Võrguandmete kasutamine
Ruumiandmed
Eestis
- Kaardid:
- Eesti Põhikaart
- Eesti Baaskaart
- Katastri aluskaart
- Mullakaart ja mullaandmebaas
- Eesti Asustus- ja Haldusjaotus
- Muud kaardid
- Kitsenduste kaart
- Ortofotod
- Kaardiserver ühendab endas kõiki Maa-ameti avalikke kaardirakendusi, mida senini on tunutud avalike teenuste nime all ja on kättesaadavad olnud Avalikud Teenused menüüpunkti kaudu. Saadaval on ka teised kaardirakendused.
- Kaardiserveri kaudu kasutatavad kaardirakendused:
- Maainfo kaardirakendus
- Looduskaitse ja Natura 2000 kaardirakendus
- WAP teenus
- Planeeringute kaardirakendus ja detailplaneeringud
- Ajalooliste kaartide kaardirakendus
- Haldus- ja asustusjaotuse kaardirakendus
- Geoloogia kaardirakendus ja Maardlate kaardirakendus
- Maanteeameti kaardirakendus
- Mullakaardi kaardirakendus
- Nitraaditundliku ala kaardirakendus
- Pärandkultuuri rakendus
- EMK metsatoetuse rakendus
- Maainfosüsteemi avalikud teenused
- Teenuste kasutamisel saadav info on informatiivne ega ole ametlik
- Katastri ametlikuks väljavõtteks katastripidaja pitsati ja allkirjaga tõestatud õiend maaüksuse registreerimise kohta maakatastris.
- Teenuse kaudu tehtavate kaardi väljavõtete kasutamisel peab ära märkima nende päritolu
- Ajalooliste kaartide kaardirakendus – SVG formaat
- WAP teenus
- CORINE
- EELIS
- ITK andmekogud
- KOV
- www.stat.ee
- Kaitsevägi ja Piirivalve
- TÜ ÖMI/geograafia osakond
- Riiklikud andmekogud kasutamiseks õppe- ja teadustöös
- Seal loodud andmekihid: ruutkilomeetri andmebaas; Mullakaart 1 : 200 000; Paigastikud
- Kartograafiline pärandkogu
- GIS Web Server
- Plutof
50 punkti
Autor soovib selle materjali allalaadimise eest saada 50 punkti.
~ 16 lehte
Lehekülgede arv dokumendis
2010-10-22
Kuupäev, millal dokument üles laeti
231 laadimist
Kokku alla laetud
6 arvamust
Teiste kasutajate poolt lisatud kommentaarid
martha0
Õppematerjali autor
annaabi.ee 
Kõik kommentaarid