PRÁCE S RASTRY část 1 : ZDROJE DAT · PRÁCE S RASTRY -Zdroje dat a načtení rastru • Co...
Transcript of PRÁCE S RASTRY část 1 : ZDROJE DAT · PRÁCE S RASTRY -Zdroje dat a načtení rastru • Co...
RASTRPRÁCE S RASTRY
část 1 : ZDROJE DAT
SPŠS Č.Budějovice
Obor Geodézie a Katastr nemovitostí
Ing. Jana Marešová, Ph.D.
2018/2019
RASTROVÁ DATA
RASTROVÁ DATA
Dělení prostoru:
• pravidelné (regular) - tvar buněk je přesně definovaný (čtverec, trojúhelník, šestiúhelník). Dále je dělíme na mozaiky:
• se stejnou rozlišovací úrovní - stejně velké buňky
• s odlišnou ... nebo hierarchické - změny jsou definované
• nepravidelné (irregular) - buňky různých tvarů a velikostí
Praxe: pravidelné tesselace, stejná rozlišovací schopnost, čtverce – DPZ, FTM,…
nepravidelné trojúhelníkové tesselace TIN (Trianguled irregular networks) - DMT
pravidelné tesselace nepravidelné tesselace
PRÁCE S RASTRY
V průběhu tohoto bloku se budeme věnovat následujícími oblastmi práce s rastrovými daty
Zdroje dat a načtení rastru do Geodatabáze
Transformace rastru
Vektorizace rastru
Převod VEKTOR → RASTR a RASTR → VEKTOR
PRÁCE S RASTRY - Zdroje dat a načtení rastru
Vstup údajů, naplňování databáze
Nejnáročnější a nejnákladnější část práce.
• Autorská práva, obchodovaní s daty, státní správa…
• Primární (vlastní měření) a sekundární (využití již stávajících dat) zdroje.
• Vhodny pracovni postup, technicka zařizeni
Různe zdroje udajů
• Mapy – digitální (ZABAGED, DKM...), papírové, historické... (ČÚZK)
• Výkresy – technické (CAD, Microstation apod.), netechnické (skicy)...
• Fotogrammetrické zdroje (FTM) – Ortofoto, LMS (letecké měř.snímky), vlastní letecké snímky (DRONY)…
• LSS – Laserové skenovací systémy, LIDAR
• DMT – Digitální model terénu, DMR – Digitální model reliéfu, DMP – Digitální model povrchu – poskytovatel ČÚZK
• DPZ – Dálkový průzkum Země - Landsat, SPOT, SENTINEL (COPERNICUS)
• Geodetická nebo GIS měření – vlastní sběr dat
• Statistické údaje a grafické údaje – využití dat ze STÚ (Statistický úřad), CHMI (Český hydrometeor. ústav), CENIA (Česká inform. agentura životního prostředí)…
PRÁCE S RASTRY - Zdroje dat a načtení rastru
• Co chceme zaznamenávat:
• Geometrie – tvar, umístění a velikost
• Topologie – vzájemný vztah mezi prvky
• Atributy – vlastnosti, popisové informace - přímé zjišťování, měření, statistiky
• Zaznamenávání údajů:
• cílem je dlouhodobé uchování naměřených/zjištěných hodnot o ...
• typ záznamu:
• analogový záznam (zápisník, papírová mapa, papírové seznamy apod.)
• digitální záznam (vše v digitální formě – textové a grafické soubory)
• digitalizace, strukturování informace – způsoby digitalizace (manuální, poloautomatický, automatický)
DIGITALIZACE = ANALOG → DIGITAL
PRÁCE S RASTRY - Zdroje dat a načtení rastru
• Získávání údajů
• Přímé měření - měří se prostorové a časové fenomény pomocí vhodné
škály (počet, výskyt, ...) - měření počtu entit nějakého rostlinného druhu v
dané lokalitě, množství srážek (nádobou)
• Nepřímé měření - měří se prostřednictvím chemických, fyzikálních nebo
biotických znaků (spíše jevy) – měření teploty přes jev roztahování rtuti ve
sloupci, měření intenzity záření přes vybuzené napětí ve fotobuňce
U MĚŘENÍ GEODAT PŘEVAŽUJÍ NEPŘÍMÉ ZPŮSOBY MĚŘENÍ
PRÁCE S RASTRY - Zdroje dat a načtení rastru
MAPY – DATOVÉ SADY CÚZK ZDROJE DAT
Poskytovatel dat:
• ČÚZK – Český úřad zeměměřický a katastrální
• ZÚ – Zeměměřický úřad
Datové sady jsou poskytovány v digitální podobě a to ve formě typu služby:
• vyhledávací, umožňující vyhledání souborů prostorových dat a služeb
• prohlížecí, umožňující zobrazit, procházet, přiblížit/oddálit, apod. soubory prostorových dat –WMS služby, Esri ArcGIS Server
• stahovací, umožňující stažení úplných souborů prostorových dat nebo jeho částí - WFS služby
• geoprocessingové, umožňující provádět prostorové analýzy nad zdrojovými daty
• a další
https://geoportal.cuzk.cz/
PRÁCE S RASTRY - Zdroje dat a načtení rastru
MAPY – DATOVÉ SADY ČÚZK ZDROJE DAT
Načtení WMS služby do ArcGIS PRO
Pozn. Před načtením nastavte projekt na souřadnicový systém „S-JTSK Krovak EastNorth” (v Možnostech)
https://geoportal.cuzk.cz/
• http://geoportal.cuzk.cz/WMS_ORTOFOTO_PUB/WMService.aspx
• http://ags.cuzk.cz/arcgis2/services/dmr5g/ImageServer/WMSServer
• http://geoportal.cuzk.cz/WMS_BODPOLE/WMService.aspx
• http://geoportal.cuzk.cz/WMS_ORTOFOTO_ARCHIV/WMService.aspx?
• http://geoportal.cuzk.cz/WMS_ORTOFOTO_CIR/WMService.aspx?service=WMS&request=GetCapabilities (Color InfraRed)
• http://services.cuzk.cz/wms/local-KM-wms.asp?service=WMS&request=getCapabilities
• http://services.cuzk.cz/wms/wms.asp
další na
PRÁCE S RASTRY - Zdroje dat a načtení rastru
MAPY – DATOVÉ SADY ČÚZK ZDROJE DAT
Úloha č.1: Načtení WMS služby do ArcGIS PRO
Pozn. Před načtením nastavte projekt na souřadnicový systém
„S-JTSK Krovak EastNorth” (v Možnostech)
Zadání:
1. Načtěte si WMS službu ORTOFOTO a ORTOFOTO CIR
2. Vyberte si nějaké území (bylo by vhodné aby tam byly vidět řepková pole a nějaké rybníky)
3. Protože si nebudeme objednávat data z ČUZK, vytvoříme si pro naše studijní potřeby rastry „sejmutím” obrazovky. Vytvořte si 2 obrázky pomocí Print Screenu – stejný výřez a pokud možno i totožný výřez (počet pixelů musí být totožný – kdyžtak upravíme v Malování)
4. Obrázky si uložte do Dokumentů – založte si novou složku „Rastr_data”. Nazvěte je rastr_2017_RGB.xxx a rastr_2017_CIR.xxx
5. Stáhněte si z S:/GIS_3 připravený dokument pro vyhotovení výstupního souboru - GIS_3_08_Rastrová data_vzor.docx. Přejmenujte jej na JMENO_rastr_data.doc – uložte do něj výsledky úlohy č.1 – tento soubor se bude odevzdávat
https://geoportal.cuzk.cz/
PRÁCE S RASTRY - Zdroje dat a načtení rastru
MAPY – DATOVÉ SADY ČÚZK ZDROJE DAT
Úloha č.2: Prohlížení archivních map na www.cuzk.cz
Zadání:
1. Na https://archivnimapy.cuzk.cz/ prostudujte strukturu veřejně dostupných archivních map
2. Najděte si mapu stabilního katastru nějaké obce
3. Obrázky si uložte do Dokumentů/Rastr_data
• stabilni_katastr_Obec.xxx
4. Výsledek uložte do výstupního souboru
JMENO_rastr_data.doc
https://geoportal.cuzk.cz/
PRÁCE S RASTRY - Zdroje dat a načtení rastru
FOTOGRAMMETRICKÉ ZDROJE ZDROJE DAT
Fotogrammetrie je obor a věda, která se zabývá rekonstrukcí tvaru, velikosti a polohy předmětů zobrazených na fotogrammetrických snímcích (základem je snímek).
Jedná se o primární zdroj a nepřímou metodu.
Pro GIS aplikace je nejvíce využívána letecká fotogrammetrie (FTM) a to její výsledky jako je klasický LMS (letecký měřický snímek) a OTROFOTO x trueorto, který je v současnosti asi nejvýznamnější produkt digitální fotogrammetrie.
Výsledky letecké FTM jsou používány též pro tvorbu DMT (digitálního modelu terénu)
„kácení“ budov v klasickém ortofoto v tzv. „trueorto“ jsou tyto deformace upraveny
PRÁCE S RASTRY - Zdroje dat a načtení rastru
FOTOGRAMMETRICKÉ ZDROJE ZDROJE DAT
Letecká fotogrammetrie
• snímky jsou pořízeny z pohybujícího se nosiče (letadlo, vrtulník, balón)
• výhodou je velká plocha zobrazená na snímku
• využití - topografické mapování, archeologie, pozemkové úpravy, ortofotomapa...
PRÁCE S RASTRY - Zdroje dat a načtení rastru
FOTOGRAMMETRICKÉ ZDROJE ZDROJE DAT
Poskytovatel dat je opět ČÚZK
https://geoportal.cuzk.cz/ https://lms.cuzk.cz/lms/lms_prehl_05.html
PRÁCE S RASTRY - Zdroje dat a načtení rastru
FOTOGRAMMETRICKÉ ZDROJE ZDROJE DAT
Úloha č.3: Prohlížení aktuálních a archivních leteckých měřických snímků a ortofoto na www.cuzk.cz https://geoportal.cuzk.cz/ https://lms.cuzk.cz/lms/lms_prehl_05.html
Ukázka rastrových dat LMS – 4 letecké snímky
Zadání:
1. Prostudujte strukturu veřejně dostupných archivních LMS
2. Vyberte si nějakou oblast a vytvořte si obrázkouvou galerii s popisem vývoje této oblasti ve WORDu – název dokumentu k odevzdání
3. Obrázky (resp. výřezy vybrané oblasti) si uložte do Dokumentů/Rastr_data -nazev_rok.xxx
4. Vytvořte si přehled ve Vašem souboru JMENO_rastr_data.doc
PRÁCE S RASTRY - Zdroje dat a načtení rastru
FOTOGRAMMETRICKÉ ZDROJE ZDROJE DAT
Další možností jak získat fotogrammetrická data jsou využití vlastních zdrojů. V současnosti je využívána blízká letecká fotogrammetrie za využití dronů a malých modelů letadel.
ortofoto Alžbětiny Lázně Karlovy Vary
nalétnutí dronem
dron s digitální kamerou
dron UAS TRIMBLE UX5
PRÁCE S RASTRY - Zdroje dat a načtení rastru
DMT – DIGITÁLNÍ MODELY TERÉNU ZDROJE DAT
Trojrozměrné digitální modely terénu (souhrnně označované zkratkou DMT) jsou výsledkem
prostorového mapování lokality. Využití nacházejí především při vytváření 3D modelů měst a
krajiny, při přípravě názorných vizualizací a v nejrůznějších aplikacích v GIS. Zaměření většinou
probíhá na základě leteckých měřických snímků nebo pomocí laserového skenování. Je
možné použít i metod klasické geodézie nebo GPS.
Digitální modely terénu se
mohou lišit v množství zachy-
cených detailů, kromě toho
existují rozdíly také ve způsobu
prezentace terénu.
https://geoportal.cuzk.cz/
PRÁCE S RASTRY - Zdroje dat a načtení rastru
DMT – DIGITÁLNÍ MODELY TERÉNU ZDROJE DAT
Je třeba rozlišovat mezi:
• digitálním modelem reliéfu (DMR) – (digital terrain model (DTM), digital elevation model (DEM) – pracující výhradně s nadmořskými výškami bodů) se zaměřuje pouze na průběh topografických ploch, jsou odfiltrovány veškeré nadbytečné prvky nesouvisející s průběhem georeliéfu (například budovy, vegetace…). Využití pro pro hydrologické, geologické a archeologické aplikace v GIS.
• digitálním modelem povrchu (DMP) – (digital surface model (DSM)) představuje věrnou kopii území. Průběh georeliéfu je doplněn o všechny přírodní i umělé prvky, které jsou s terénem spojeny (stromy, vegetace, budovy a jiné stavební objekty…). Využití zejména při 3D modelování měst a krajiny nebo při analýze viditelnosti v GIS.
PRÁCE S RASTRY - Zdroje dat a načtení rastru
DMT – DIGITÁLNÍ MODELY TERÉNU ZDROJE DAT
Zadání:
1. Prostudujte strukturu poskytovaných výškopisných dat na ČÚZK – viz ZABAGED® -výškopis
2. Vytvořte si přehled jednotlivých DMT různé generace – popište si jejich základní parametry, metodu pořízení a ev. i připojte nějaké obrázky z následujícího bodu
3. Načtěte si pomocí WMS služby DMR5 apod. do ArcGIS Pro
4. Popisné informace a obrázky (resp. výřezy vybrané oblasti) si doplňte do Vašeho souboru JMENO_rastr_data.doc
Úloha č. 4 Vytvořte přehled dostupných DMR, DMP nawww.cuzk.cz s jejich popisem a základními parametry
PRÁCE S RASTRY - Zdroje dat a načtení rastru
DPZ – DÁLKOVÝ PRŮZKUM ZEMĚ ZDROJE DAT
Def.: Dálkový průzkum Země je věda i umění získávat užitečné informace o objektech, plochách či jevech prostřednictvím dat měřených na zařízení, která s těmito zkoumanými objekty, plochami či jevy nejsou v přímém kontaktu. (Lillesand, Kiefer)
Pro sběr dat se používá senzorů umístěnými na palubách letadel nebo družic.
Základním principem DPZ je měření množství elektromagnetického záření odraženého nebo vyzařovaného zemským povrchem.
• LANDSAT - Družice Landsat patří mezi nejznámější družice. Pořizuje data středního prostorového rozlišení a jejich historie sahá až do roku 1972, kdy byl na oběžnou dráhu vynesen první z dnes již osmidílné sady satelitů.
• COPERNICUS - Evropský program pozorování Země Copernicus (dříve GMES) je evropský program pro monitorování životního prostředí a bezpečnosti, jehož cílem je poskytování včasných a přesných informací pro podporu rozhodování v této oblasti. Funguje od r.2012. Copernicus tvoří pět řad družic Sentinel, které doplňují další družice tzv. přispěvatelských misí.
• Řada dalších....http://copernicus.gov.cz/copernicus
https://www.arcdata.cz/produkty/geograficka-data/druzicova-data
PRÁCE S RASTRY - Zdroje dat a načtení rastru
DPZ – DÁLKOVÝ PRŮZKUM ZEMĚ ZDROJE DAT
Pro DPZ se využívá jen část
elektromagnetického spektra a to:
• UV záření
• viditelnou část spektra
• infračervené záření
• mikrovlny
• speciálně i radiové vlny (radary)
pro DPZ jsou využívány vlnové délky cca 300 nm - 1 m
Při použití dalších vlnových délek je možné sledovat daleko více charakteristik
povrchu. Např. vegetace má v infračervené části spektra daleko výraznější projev
než ve spektru viditelném, na infračervených snímcích je tak daleko lépe
odlišitelná od ostatních povrchů.
1 nm = 1 / 1.000.000.000 m = 0,000 000 001 mm
PRÁCE S RASTRY - Zdroje dat a načtení rastru
DPZ – DÁLKOVÝ PRŮZKUM ZEMĚ ZDROJE DAT
Úloha č. 5 Zapněte si SENTINEL EXPLORER - Budete se muset přihlásit stejným heslem jako do ArcGIS Online.
Prohlížeč a propojení dat z družic Sentinel: https://sentinel2explorer.esri.com/
Zadání:
1. Prohlédněte si informativně Sentinel Explorer
2. Prohlédněte a porovnejte sněhovou pokrývku ve vybrané oblasti pro datumy 19. ledna 2019 a 5. února 2019.
3. Popisné informace a obrázky (resp. výřezy vybrané oblasti) si doplňte do Vašeho souboru s doplňovými inforamcemi.
PRÁCE S RASTRY
Tímto bychom ukončili část bloku, který se zabýval zdroji dat.
Rekapitulace:
• wms služby – georeferencované prohlížecí služby - katastrální mapa, ortofoto, bodové pole, apod.
• archivní mapy – císařské otisky stabilního katastru
• fotogrammetrické zdroje – archivní letecké snímky LMS, ortofoto, vlastní letecké snímky
• DMT – digitální modely terénu, DMR5, DMP1
• DPZ – Dálkový průzkum Země – COPERNICUS, LANDSAT
Následuje druhý blok práce s rastry, kde se budeme zabývat:
• Transformací rastru
• Vektorizací rastru
• Převodem VEKTOR → RASTR a RASTR → VEKTOR