Geografické informační systémy

Ukázka skládání jednotlivých vrstev

Geografický informační systém (GIS) Anglicky Geographic information system, je počítačový systém vytvořený pro zpracování prostorových dat. Mezi zpracování patří získávání, ukládání, analyzování, filtrování, zobrazování a sdílení dat. Žádný GIS se neobejde bez programového vybavení software, hardware počítače, serveru a databáze. Přístup k informacím uloženým v GIS nám zajišťuje počítačová síť a internet.Dnes se můžeme setkat s GIS u většiny oblastí lidské činnosti.

GIS vlastně vytváří model našeho Reálného světa. Vytvořený celek se skládá z jednotlivých vrstev. Pro každou jednotlivou vrstvu je také vytvořen popis objektu a poloha. Tyto doplňující informace se uchovávají ve formátu zvaném metadata.

Definice

Definic pro GIS je více. Každý odbor využívající GIS má vlastní definici vycházející z vlastních potřeb. Nejvhodnější obecnou definicí je tato:

„Geografický informační systém je organizovaný souhrn počítačové techniky, programového vybavení, 'geografických dat a zaměstnanců navržený tak, aby mohl efektivně získávat, ukládat, aktualizovat, analyzovat, přenášet a zobrazovat všechny druhy geograficky vztažených informací“

Historie mapování na našem území

Ukázka mapování (1918-1945). Vojenský zeměpisný ústav v Praze, Republika Československá. Mapa hor a řek.

• První pokus o zachycení a zobrazení krajiny v podobě rytiny na mamutím klu pocházejí z doby 23. tisíciletí pr. n. l. Pravděpodobně jde o meandry řeky Dyje.
• První zmapování českého území bylo až v 16.stol
  • 1. mapa Čech vznikla v roce 1518
  • 1. mapa Slezka vznikla v roce 1561
  • 1. mapa Moravy vznikla v roce 1569
• Prvním významným krokem vývoje geografického zachycení krajiny je přesnější provedení vycházející z vojenského mapování.
  • 1.vojenské mapování v 1763-1772 - nepřesné provedení dokreslením do předchozích map
  • 2.vojenské mapování dokončeno 1865 - zastaralé pro dlouhý vývoj, nepřesné výškové body,
  • 3.vojenské mapování 70. léta 19.stol - přesné, metrické jednotky, používané až do poloviny 20. stol
• Velkým přínosem české i zahraniční kartografie byl až Atlas Republiky československé vydaný Českou akademií věd a umění v roce 1935.
• Další vojenské mapování v 50.letech 20.stol, 1. československé celostátní mapové dílo., Aktualizované a vydávané dodnes.(Vojenský geografický a hydrometeorologický úřad Dobruška)
• od 40let 20.století, kdy se zavádějí 1. počítače se rodí také myšlenka ukládat a organizovat geoinformace v počítacích.
• až v 60 letech 20. století vznikají v severní Americe první jednoduché GIS. Např to byly organizace. U.S. Bureau of the Census, U.S. Geological Survey, Harward Laboratory for Computer Graphics a Experimental Cartography Unit. Vývoj znažně urychlil především komerční sektor. V roce 1969 vzniká např. společnost ESRI (Environmental system Research Institute), působící v oblasti GIS dodnes. Další nasledovali např. ComputerVision a Synercom.
• Na přelomu 70. a 80. let začalo vlastní formování vědního oboru GIS. Ve většině oblastí se GIS začal zavádět do praxe.

Příklad použití GIS

• Veřejná správa
  • Český úřad zeměměřický a katastrální (ČÚZK)
    • mapa katastru nemovitostí se zobrazením záplavového území: http://www.ikatastr.cz
    • plánování výstavby
  • Ministerstvo životního prostředí
    • Agentura ochrany přírody a krajiny České republiky využívající GISOP (geografický informační systém ochrany přírody)
    • Česká geologická služba (ČGS) využívajíc několik GISů http://www.geology.cz/extranet/sluzby/aplikace/sgs
  • Český statistický úřad (ČSÚ)
    • Územně analytické podklady (ÚAP) - stav a vývoj území,
    • mapy osídlení obyvatelstvem, mapa zaměstnanosti
    • sčítání obyvatelstva dle regionů, statistiky
• Systém rychlého zásahu
  • Integrovaný záchranný systém ČR (IZS)
  • tísňové tel. linky 112, 150, 155 a 158 určí vaší polohu dle čísla na štítku lampy veřejného osvětlení, nebo dle čísla železničního přejezdu
  • tvorba evakuačních plánů (krizové štáby např. v případě živelné pohromě)
  • mapování kriminality (Policie ČR): http://www.mapakriminality.cz/
  • možnost zaměření pohřešované osoby dle mobílního signálu (možné pouze po soudním rozhodnutí)
• Kartografie
  • Elektronická turistická mapa ČR a většiny ostatních zemí i mimo EU: https://mapy.cz
  • Mapy se zobrazením 3D objektů: např model Prahy: https://app.iprpraha.cz/apl/app/model3d/
  • Mapy se zobrazením historických leteckých snímků
  • Propojení historických digitalizovaných map se současnými geografickými podklady
• Obrana
  • Vojenské mapy s neveřejnými strategickými body
  • zobrazení terénu bojiště
  • plánování a rozhodování, strategie
  • okamžitá poloha mobilních jednotek v terénu
  • aktuální družicové snímky
• Doprava
  • veřejně dostupná aktuální informace o hustotě provozu a následné plánování rychlejší cesty https://www.google.cz/maps, https://www.mapy.cz
  • Plánování trasy s elektronickou mapou a s určením polohy dle satelitních navigařních systémů GPS/GLONASS/Galileo
  • Sledování vozidel a řidičů při odchýlení z trasy(dálková přeprava), dodržování jízdních řádů (MHD)
  • Sledování zásilek za pomocí satelitní navigace a pozemního datového signálu (GSM, LTE, SigFox, LoRA, NB-IoT)
  • Možnost si prohlédnout ulice ve spojení fotografiemi a mapou. https://www.google.com/streetview, https://www.mapy.cz
• Vzdělávání
  • akademické práce studentů
  • proškolování zaměstnanců pro obsluhu GIS
  • GIS pro lepší výuko dějepisu na ZŠ

Příklad vědních oborů, kde se využívá GIS

• geografie(studující prostorové rozšíření jevů na Zemi, jejich vzájemnou interakci a vývoj v čase)
• geologie(mapování výskytu nerostných surovin, složení půdy, geofyzika -chování podloží apod.)
• klimatologie a meteorologie(předpověď počasí, varování před lokálními povětrnostními podmínkami)
• biologie(zmapování výskytu fauny a flóry na určitém území)
• ochrana životního prostředí(posouzení vývoje krajiny, posouzení vlivu staveb na životní prostředí).

Geografická data

Ukázka vektorového provedení mapy.Rozdíl patrný při zoomování.

Ukázka rastrového provedení mapy.Rozdíl patrný při zoomování.

• Grafická
  • Geometrická (určují informace o poloze a tvaru objektu)
  • Topologická (určují vztahy mezi objekty: spojení, dotyk, vnoření)
• Negrafická (popisné údaje o objektech)

• Typy grafických dat
  • vektorová
    • obraz je tvořen geometrickými objekty, body, přímkami, definičních bodů polohy
    • při zobrazení v různém měřítku se vždy vypočítá a vykreslí přesný a ostrý obraz
    • používají se pro překryvné vrstvy
    • vykreslení rozsáhlých map je náročnější na výpočetní výkon
  • rastrová
    • obraz je tvořen pixely, často v omezeném velikosti a kvalitě závislé na Rozlišení obrazových informací zdrojových dat
    • prohlížení "zoomování" mapy je možné jen v rozsahu rozlišení obrazových dat. Jinak dochází k rozpadu obrazu na pixely.
    • často slouží jako podkladová nebo doplňující mapa (např.letecké snímky)
    • tato vrstva lze někdy převést do vektoru - vektorizování - zpravidla ručně nebo poloautomaticky

Rozdělení GIS software dle licence

• Komerční software

Komerční software je program, které je autorem distribuován za poplatek. Dílo je chráněno autorským zákonem a není možné ho svévolně používat a kopírovat. Licenční smlouva upřesňuje způsob použití software a se uzavírá mezi autorem a uživatelem.

• Freeware

Freeware je volně šiřitelný software, pro který autor nevyžaduje za užívací licenci poplatky. Autor si nejčastěji nechá autorská práva, nedovoluje úpravy programu, a šíření za úplatu a nezveřejní zdrojový kód. A v omezuje bezplatné použití jen pro nekomerční účely nebo soukromé použití. V licenční smlouvě jsou uvedeny přesné podmínky pro použití aplikace. Licence se pro různý freeware mohou lišit.

• Open Source

Open Source je software s otevřeným zdrojovým kódem. Licence nikoho neomezuje pro doplňkový prodej služeb, distribuci aplikace. Nevyžaduje žádné autorské poplatky za samotnou aplikaci. Program musí obsahovat zdrojový kód, nesmí být diskriminační pro žádné osoby. Užívací Práva k aplikaci musí platit pro všechny (komerční i soukromé použití). Open Source aplikace nohou být měněny dle volného zdrojovému kódu. Což nejčastěji vede k jejich vylepšení (jiným programátorem).

Příklady GIS komerčního software

Mapa slunečního záření pro Českou republiku.Roční souhrn.SolarGIS, GeoModel Solar s.r.o.

• LizardTech, Inc.
  • GeoExpress with MrSID, Formát MrSID pro extrémně rozsáhlé soubory (řádově v GB a TB).
  • GeoExpress View, umožňuje formát MrSID prohlížet a konvertovat do jiných formátů
• Leica Geosystems
  • pro zpracování dat dálkového průzkumu Země (DPZ).
• ESRI, Inc.
  • ARC/INFO ArcGIS - soubor produktů pro komplexní GIS
  • GIS ArcExplorer - jednoduchý desktop prohlížeč geografických dat (Zdarma)
• SolarGIS, GeoModel Solar s.r.o.
• MapInfo Corporation
  • MapInfo Professional
• Leica Geosystems
  • ERDAS
• Clark Labs
  • IDRISI

Součásti internetového GIS

• Klient
  • Klient je rozhraním mezi GIS aplikací a uživatelem. Pomocí klienta uživatel ovládá aplikaci a na stejném místě je mu potom zobrazován výstup. Internetové GISvětšinou jako klienta používají webový prohlížeč, případně jeho doplňky a rozšířeníZŠ
• Webový server s aplikačním serverem
  • Webový server je program, který nepřetržitě běží na serverovémstroji a čeká na požadavky webových klientů. Jakmile webový server obdrží požadavek, vyhodnotí jej a podle toho, o jaký požadavek se jedná, dále reaguje.
• Mapový server
  • Mapový server je základním kamenem internetového GIS. Přes webový server přijímá a plní požadavky od klienta - vyhodnocuje prostorové dotazy, získává data, sestavuje mapu a předává ji směrem ke klientu - většinou jako hotový obrázek v rastrovém formátu (PNG, GIF, JPEG).
• Datový server
  • . Data pro internetový GIS mohou být uložena v souborech nebo databázích. Uložení dat v souborech se používá jen u malých projektů, větší projekty většinou spoléhají na databáze, z důvodu mnoha výhod, které databázové systémy nabízejí. Komponentou, která zajišťuje ukládání, uchovávání a přístup ke geodatům v databázové struktuře, je datový server.

Odkazy

Externí odkazy

• Geografický informační systém na Wikipedii
• GIS Libereckého kraje
• manuál GISOP geografický informační systém ochrany přírody
• Mendělova univerzita v Brně Interaktivní pomůcka pro výuku krajinné ekologie
• Přírodovědecká fakulta UK, Rozcestník pro mapové servery
• Mapy od Google s překryvnými vrstvami (informace o aktuální dopravě, terén, satelitní snímky, sdílení polohy)
• Mapy od Seznam.cz s překryvnými vrstvami (3d pohled, panorama, letecké snímky, zimní mapa, turistická mapa)
• Aktuální poloha, jízdní řády a zpoždění tramvají v Praze.

• ZRZAVECKÁ, Lada. Geografické informační systémy v oblasti životního prostředí a ochrany přírody. Praha, 2011, 66 s. Dostupné také z: https://is.cuni.cz/webapps/zzp/detail/97073/. Bakalářská práce. Univerzita Karlova v Praze, Filozofická fakulta, Ústav informačních studií a knihovnictví. Vedoucí práce Mgr. Libor Bravený.

• HOUŠKA, Václav. Geografické informační systémy. České Budějovice, 2010, 56 s. Dostupné také z: https://theses.cz/id/vz2p89/downloadPraceContent_adipIdno_13884. Bakalářská práce. Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích, Pedagogická fakulta, Katedra fyziky. Vedoucí práce Ing. Václav Novák, CSc.

Související články

Informační systém Metadata Informační služby a informační zdroje v oblasti životního prostředí Rozlišení obrazových informací

Klíčová slova

Geografický informační systém, GIS, informační systém, metadata, geografické informační systémy, geografická data, geografické informace, geoinformace, implementace, mapové servery, technologie, software