Your SlideShare is downloading. ×
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Geografická data v informační společnosti
Upcoming SlideShare
Loading in...5
×

Thanks for flagging this SlideShare!

Oops! An error has occurred.

×
Saving this for later? Get the SlideShare app to save on your phone or tablet. Read anywhere, anytime – even offline.
Text the download link to your phone
Standard text messaging rates apply

Geografická data v informační společnosti

6,574

Published on

Na základě dohody řešitelských pracovišť, vydavatele editorů a spoluautorů jsme přistoupili k uveřejnění digitální kopie knihy GEOGRAFICKÁ DATA v informační společnosti. Domníváme se, že přesto že …

Na základě dohody řešitelských pracovišť, vydavatele editorů a spoluautorů jsme přistoupili k uveřejnění digitální kopie knihy GEOGRAFICKÁ DATA v informační společnosti. Domníváme se, že přesto že tato kniha vyšla již před třemi roky, obsahuje řadu faktů, která jsou obecně platná i dnes. A jelikož na našem trhu obdobné publikace chybí, domníváme se, že publikace může být například dobrou pomůckou pro středoškolské učitelé, ale může pomoci k objasnění základních pojmů i odborníkům z dalších oborů.
Pokud se domníváte, že tato publikace může být užitečná i pro vaše kolegy a známé pošlete jím informaci, že si mohou publikaci volně stáhnout.

Published in: Education
0 Comments
2 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

No Downloads
Views
Total Views
6,574
On Slideshare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
1
Actions
Shares
0
Downloads
37
Comments
0
Likes
2
Embeds 0
No embeds

Report content
Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
No notes for slide

Transcript

  • 1. Výzkumný ústav geodetický, topografický a kartografický, v.v.i. Geografický ústav, Přírodovědecká fakulta Masarykovy univerzity Lesprojekt Služby, s.r.o.Ročník 53 Publikace č. 43 Geografická data v informační společnosti Karel Charvát Milan Kocáb Milan Konečný Petr Kubíček Zdiby 2007
  • 2. Recenzenti:Prof. RNDr. Jiří Hřebíček, CSc., Masarykova univerzita v BrněProf. Ing. Bohuslav Veverka, DrSc., Fakulta stavební ČVUT v PrazeISBN 978-80-85881-28-8
  • 3. AKADEMIE VĚD ČESKÉ REPUBLIKYTato publikace byla vydaná na základě výsledků řešení projektů Akademie věd Českérepubliky „Informační společnost“ tematického programu „ II. Národní program výzkumu– TP2“ (2004 – 2007):• Management geografických informací a znalostí (Reg.č.T206030407)Cílem projektu bylo vytvoření uceleného systému managementu geografických informacía znalostí a jejich uplatnění v praktických aplikacích.Řešitel: Ing. Milan Kocáb, MBASpoluřešitelé: Ing. Stanislav Holý, Doc. RNDr. Milan Konečný, CSc.• Mobilní sběr prostorových dat pro mapovaní v reálném čase (Reg.č. T101630421)Cílem řešeného projektu bylo vytvořit základní infrastrukturu pro on-line vkládáníprostorových dat zájmovými skupinami prostřednictvím mobilních zařízení.Řešitel: Doc. RNDr. Milan Konečný, CSc.Spoluřešitelé: Ing. Milan Kocáb, MBA, Ing. Jiří Krejza• Navigační a logistické systémy (Reg.č.T109890411)Základním cílem projektu bylo vyvinutí modulárního logistického GIS systému.Řešitel: Ing. Zbyněk KřivánekSpoluřešitelé: Ing. Jaroslav Jansa, Ing. Milan Kocáb, MBA• Systém přenosu dokumentačních dat pro aktualizaci informačního systému státní správy zeměměřictví a katastru (Reg.č.1ET206030506)Cílem projektu byl rozvoj informačních technologií ve sféře tvorby aktualizačních souborůpro státní správu zeměměřictví a katastru.Řešitel: Ing. Milan Kocáb, MBASpoluřešitelé: Ing. Stanislav Holý, Ing. Pavel Kosta
  • 4. KOLEKTIV AUTORŮ: Lesprojekt Služby, s.r.o., Kostelec nad Labem: RNDr. Karel Charvát Výzkumný ústav geodetický, topografický a kartografický, v.v.i., Zdiby: Ing. Milan Kocáb, MBA Geografický ústav, Přírodovědecká fakulta Masarykovy univerzity v Brně: Doc. RNDr. Milan Konečný, CSc. Geografický ústav, Přírodovědecká fakulta Masarykovy univerzity v Brně: RNDr. Petr Kubíček, CSc. Seznam pracovníků, kteří se dále podíleli na zpracování publikace:Brázdilová J. (MU Brno), Cajthaml T. (VÚGTK), Čepický J. (HSRS), Drbal A. (VÚGTK),Dutka M. (VÚGTK), Dvořák P. (Wirelessinfo), Friedmannová L. (MU Brno), Gnip P.(Wirelessinfo), Holý S. (HSRS), Horák P. (HelpForest), Ježek J. (HSRS), Kafka Š. (HSRS),Karavdić J. (VÚGTK), Kosta P. (GESKO), Krejza J. (LESP), Křivánek Z. (LESP), Musil M.(Wirelessinfo), Řezník T. (MU Brno), Stachoň Z. (MU Brno), Staněk K. (MU Brno), StřelkováJ. (VÚGTK), Talhofer V. (MU Brno), Tryhubová P. (VÚGTK), Valdová I. (VÚGTK, ČÚZK),Vaniš P. (VÚGTK), Vlk M. (Wirelessinfo), Zaoralová J. (VÚGTK), Zbořil J. (MU Brno) Odborná redakce Petr Kubíček Technická redakceAlexandr Drbal, Václav Nejedlý, Filip Antoš, Jaroslava Matesová, Ivana Skulínková,Václava Skulínková, Štěpán Böhm, Helena Vovsová
  • 5. OBSAHÚvod 9Použitá terminologie 13Hlavní používané zkratky 15ČÁST I SPRAVADATKapitola 1: SPRAVADAT 21Kapitola 2: GEOGRAFICKÉ INFORMAČNÍ SYSTÉMY V NÁRODNÍ GEOINFORMAČNÍ INFRASTRUKTUŘE 23Kapitola 3: METADATA, TEZAURY A KATALOGOVÉ SLUŽBY 29Kapitola 4: INTEROPERABILITA, DATOVÉ MODELY A GENERALIZACE DAT 49Kapitola 5: ARCHITEKTURA PRO SDI A JEDNOTLIVÉ STANDARDY PRO JEJÍ PODPORU 63Kapitola 6: SDÍLENÍ PROSTOROVÝCH DAT A SLUŽEB A MOŽNÉ OBCHODNÍ MODELY 69Kapitola 7: VYBRANÁ PILOTNÍ ŘEŠENÍ PROJEKTU SPRAVADAT 85ČÁST II MOBILDATKapitola 1: VYBRANÉ PROBLÉMY MOBILNÍHO SBĚRU GEODAT 99Kapitola 2: HLAVNÍ ČINNOSTI PŘI VKLÁDÁNÍ GEODAT V MOBILNÍM PROSTŘEDÍ 105Kapitola 3: VYUŽITÍ WEBOVÝCH SLUŽEB PRO MOBILNÍ SBĚR GEODAT 113Kapitola 4: ARCHITEKTURA SYSTÉMU MOBILDAT 121Kapitola 5: METADATOVÉ PROFILY V MOBILNÍM MAPOVÁNÍ 125Kapitola 6: NÁČRTOVÝ SYSTÉM A JEHO VYUŽITÍ V MOBILNÍM MAPOVÁNÍ 131Kapitola 7: TEMATICKÉ MOBILNÍ MAPOVÁNÍ - ZKUŠENOSTI Z PILOTNÍHO PROJEKTU 141Kapitola 8: VELKOMĚŘÍTKOVÉ MOBILNÍ MAPOVÁNÍ - ZKUŠENOSTI Z PILOTNÍHO PROJEKTU 149
  • 6. ČÁST III NAVLOGKapitola 1: NAVLOG 157Kapitola 2: METODIKA TESTOVÁNÍ INTEGROVANÉHO PŘIJÍMAČE GPS EGNOS 161Kapitola 3: PŘEHLED SOUČASNÝCH METOD URČOVÁNÍ POLOHY 169Kapitola 4: MOŽNOSTI MOBILNÍHO PŘENOSU DAT A VÝVOJ KOMUNIKAČNÍHO MODULU 177Kapitola 5: JAK ŘEŠIT NAVIGAČNÍ A LOGISTICKÉ ÚLOHY NA ZÁKLADĚ STANDARDŮ OGC/SERVEROVÉ ŘEŠENÍ NAVIGAČNÍCH A LOGISTICKÝCH ÚLOH 189Kapitola 6: IMPLEMENTACE KLIENTSKÝCH ŘEŠENÍ 203ČÁST IV GEOPLANKapitola 1: GEODATA PRO AKTUALIZACI INFORMAČNÍHO SYSTÉMU ZEMĚMĚŘICTVÍ A KATASTRU 215Kapitola 2: DATA GEOMETRICKÉHO PLÁNU OBSAŽENÁ VE VÝMĚNNÉM FORMÁTU 223Kapitola 3: VYUŽITÍ PŘÍMÉHO PŘÍSTUPU KE GEODATŮM V ZEMĚMĚŘICTVÍ 229Kapitola 4: KOMUNIKAČNÍ SÍTĚ VHODNÉ PRO ZEMĚMĚŘIČE 235Kapitola 5: ÚLOHA NÁČRTŮ V NOVÉM MAPOVÁNÍ A PŘI TVORBĚ GEOMETRICKÝCH PLÁNŮ 245Kapitola 6: ZPRACOVÁNÍ GEOMETRICKÝCH PLÁNŮ PROSTŘEDNICTVÍM WEBOVÉ APLIKACE 255Doslov 269Literatura 271
  • 7. ÚVOD Po až hvězdném a zejména úspěšném období zavádění geografických informačníchsystémů (GIS) do každodenního života se komunita specialistů, ale i laických uživatelůzabývajících se či využívajících geografickou (prostorovou informaci), vrátila jako byzpět, právě k ní. Zatímco v počátcích využití GIS se hodila veškerá data a informace, která bylav digitální formě k dispozici, a ne vždy byla kombinována a spojována oprávněně, vpozdějším období se jasně ukázalo, že geografická data bez standardů a metadatovýchslužeb, bez zajištění harmonizace a interoperability nejsou to, co by nám pomáhalo naléztpravdivou a správnou informaci pro naše řešení. Svět kolem nás také nezůstal stát a výrazně se změnil od doby, kdy kanadský vědecRoger Tomlinson přišel poprvé s teorií a praxí GIS. Postupně přicházely nové informačnía komunikační technologie, nejprve malé počítače, posléze laptopy. Vzrůstala i nabídkanových podrobných zdrojů prostorových dat, které již nevznikaly pouhou digitalizacímap, ale stále více přicházejí ze satelitů, digitálních fotogrammetrických snímků, radarůči skenerů umístěných na letadlech. Přenosu a využití dat napomohl i nárust paměťovýchdatových medií a zejména nové, progresivně se rozvíjející možnosti internetu a Webu(obě média nebyla ještě ani počátkem 80.let v učebnicích GIS vůbec zmiňována). I díkyinternetu se objevují a stávají populárními mezi širokou veřejností nové typy vyhledávačůpracujících s geografickými daty, jakými je například Google. Ve všech těchto procesechhrají významnou úlohu GIS, čímž došlo k obrovskému navýšení potenciálu jejich využití. Technologie se nevyvíjejí ve vzduchoprázdnu a jejich úspěšnost je závislá také natom, jak napomáhají řešení každodenních problémů. Svět se v minulých letech globalizoval,kdysi industriální společnost se v rozvinutých a ekonomicky silnějších zemích změnilana společnost informační s ambicemi směřujícími ke společnosti znalostní. A právěpožadavek znalostní společnosti směřuje opět k datům a informacím, či na vyšší úrovniznalostem, které budeme pomocí nových technologií doručovat našim uživatelům, ať užv rámci e-governmentu, e-commerce, realizací projektů jako je Digitální Země, e-Europe,či dalších. Ve své památné prezidentské řeči na kongresu ICA v Barceloně v r. 1995 tehdejšíprezident Mezinárodní kartografické asociace (ICA) Joel Morrison upozornil, že uplatněnígeografických informací v tehdejší době záleželo na rozvoji geografického myšlení,které je výrazně pomalejší, než druhá složka procesu, rozvoj moderních technologií.V té době často docházelo k diskuzím, jak nejlépe využít rychle se rozvíjející technologie.Podíváme-li se několik let zpátky na projevy představitelů největších firem, skutečnýchleaderů v oblasti GI byznysu, jakými jsou americké globálně operující firmy Intergraph,ESRI či Bentley, zjistíme, že i v této oblasti se situace změnila. S prudkým rozvojeminformační společnosti, zejména v ekonomicky rozvinutých zemích, vidíme, že řadanových požadavků společnosti si přímo vynucuje použití geografických informací.Elektronické vládnutí (e-government) nebo požadavky na kontrolu kvality životníhoprostředí, inteligentní dopravu, moderní zbrojní systémy atp., nelze bez prostorové složkyuspokojivě řešit.
  • 8. Nejnovějším příkladem, který znamená výrazný obrat v přístupu k prostorovýmdatům, byla několikaletá diskuze o evropské iniciativě, později legislativní směrniciINSPIRE (Infrastructure for Spatial Information in Europe). Po dřívějších neúspěšnýchpokusech vybudovat geoinformační infrastrukturu v Evropě (GII resp. SDI) se vnávaznosti na iniciativy přicházející z oblasti životního prostředí, zejména snahu pokrytípožadavků na neustálou informovanost o stavu životního prostředí pro evropské obyvatelekdykoliv a kdekoliv, se země Evropské unie sice obtížně, ale nakonec přece jenomdohodly na vybudování zmíněné informační infrastruktury. Ta by měla navazovat na jiždříve uskutečněné kroky nejen v rámci Společenství, ale i v jednotlivých zemích. Jednímz klíčových předpokladů, jež jsou také diskutovány v této knize, je interoperabilita. Řadavýznamných aktivit vychází z tzv. Evropského interoperabilního rámce. Evropský interoperabilní rámec (IDABC; Interoperable Delivery of EuropeaneGoverment Services to Public Administrations, Businesses and Citizens) představujevyužití informačních a komunikačních technologií pro podporu přeshraničních služebveřejného sektoru pro všechny občany a společnosti. Tato iniciativa by tak měla zajistitkvalitní elektronické služby veřejné správy pro všechny koncové uživatele. Konkrétně sejedná o zajištění konzistentních elektronických služeb v oblastech zemědělství, vzdělávání,zaměstnanosti, sociálních věcí, životního prostředí, statistik či výběrových řízení. Jednímze základních kamenů implementačních projektů je zapojení Open Source software.Výsledkem aktivit budou certifikované služby IDABC v roce 2009. Vznik SDI, v našem případě INSPIRE, je předpokladem pro nový rozvoj vědeckýchdisciplín, například kartografie. V současnosti je prostřednictvím inteligentního přístupu dodatabází a interaktivní uživatelské podpory možné nejen nalézt vhodné mapy na Internetu,ale také je vytvářet a modifikovat podle specifických a individuálních požadavků. Namístopouhého užití map, které byly někým vytvořeny předem, dovolují tyto nové výzkumnémožnosti jednotlivcům využívat kartografii interaktivně, na základně přání individuálníhouživatele, zkoumat a reprezentovat prostorové informace. Nové technologie umožňují “živéspojení” mezi instinktivní vnitřní sférou naší prostorové kognice prostřednictvím příméinterakce s novou generací kartografických vizualizací, a tím i s potenciálně nekonečnýmizdroji na Internetu. Uvedené příklady dokumentují, že dochází k progresivnímu rozvoji sběrua dostupnosti geografických dat a informací. Ty jsou pomocí nových technologiízpracovávány a vizualizovány pro potřeby co nejširšího okruhu uživatelů. V souvislosti stím je také potřeba zásadně řešit složitou problematiku zapojení geografických informacído širokého proudu informačních a komunikačních technologií a jejich aplikací a naopak,aplikovat vlivy rozvoje informační společnosti na celou oblast geografických informací. V tomto duchu byly formulovány a řešeny i projekty, jež jsou popisovány vpředkládané knize. Všechny byly financovány Grantovou agenturou Akademie věd Českérepubliky v rámci programu Informační společnost, tématického programu”II. Národníprogram výzkumu - TP2. Jde o následující: • Management geografických informací a znalostí (SPRAVADAT). Jeho cílem bylo vytvoření uceleného systému managementu geografickýchinformací a znalostí a jejich uplatnění v praktických aplikacích. Jde o vyřešení tvorby,uložení a distribuci velkých datových souborů typu katastr nemovitostí, Státní mapa 1 :5000, báze geografických dat apod.
  • 9. • Mobilní sběr prostorových dat pro mapovaní v reálném čase (MOBILDAT). Cílem projektu bylo vytvořit základní infrastrukturu pro on-line vkládáníprostorových dat zájmovými skupinami prostřednictvím mobilních zařízení. Řešitelévytvořily serverovou služby, které bude tvořit rozhraní mezi distribuovaným GIS amobilním zařízením uživatele. Služba také poskytuje možnost interaktivních korekcívkládaných údajů přímo v terénu a výrazně usnadní a zrychlí proces aktualizace dat vGIS. • Navigační a logistické systémy (NAVLOG). Základním cílem projektu bylo vyvinutí modulárního logistického GIS systému,sloužícího pro potřeby českého aplikovaného a průmyslového výzkumu a pro výběroptimálních praktických řešení pro energetiku a dopravní telematiku. • Systém přenosu dokumentačních dat pro aktualizaci informačního systému státní správy zeměměřictví a katastru (GEOPLAN) Cílem projektu byl další rozvoj informačních technologií ve sféře tvorbyaktualizačníchsouborů pro státní správu zeměměřictví a katastru. Vyřešení podmínek přímé datovéaktualizace souborů informačního systému katastru nemovitostí s využitím jak výměnnýchformátů dat, tak i nových webových technologií. Řada tezí a výstupů z výše uvedených projektů byla ověřována i v rámci výzkumnéhozáměru MŠMT ČR, projekt MSM0021622418 s názvem „Dynamická geovizualizace vkrizovém managementu“. Autoři knihy nemají ambici popsat podrobně všechny otázky související s řešenýmiprojekty. Řada z nich je v široké vědecké komunitě otevřena a zatím nedořešena. Ambicíautorů je ale ukázat, na jaké úrovni vývoje je výzkum v České republice resp. v EU a vesvětě v uvedených oblastech a tam, kde jsou nedořešené otázky, ukázat, jaké směry řešenív budoucnosti vidí. Vzhledem k omezenému rozsahu publikace byla pro potřeby čtenářů na adresewww.spravageodat.cz vytvořena doplňková informační stránka o výše zmíněnýchprojektech, barevné verze obrázků a další důležité veřejné výstupy. MILAN KONEČNÝ
  • 10. POUŽITÁ TERMINOLOGIE Následující výčet obsahuje vysvětlení vybraných terminologických výrazů zpublikace. Pro ucelenější přehled a vysvětlení odborných termínů v oblasti geoinformačníchtechnologií odkazujeme na Terminologický slovník VÚGTK [160] a oborovou normu– překlad odpovídajících CEN norem.Ambiguita Neznámý počet celých vlnových délek nacházejících se mezi družicemi GPS a přijímačem, nejednoznačnost.Bezdrátové sítě Bezdrátový typ počítačové sítě, která jako přenosové médium používá elektro- magnetické rádiové vlny v pásmech řádu GHz (gigahertzů).Digitální náčrt Náčrt v digitálním vyjádření obsahu předmětů a šetření pro potřebu velkoměřítkového mapování a katastru.Gazeteer, prostorový tezaurus Seznam toponym seřazený dle abecedy nebo jinak, určující polohu a přednostně též variantní jména, typ objektu a další informace.Geodata 1: data s implicitním nebo explicitním vztahem k místu na Zemi 2: počítačově zpracovatelná forma informace týkající se jevů přímo nebo nepřímo přidružených k místu na Zemi 3: data identifikující geografickou polohu a charakteristiky přírodních a antropo- genních jevů a hranic mezi nimi.Geodetický systém Společný název pro souřadnicový, výškový a tíhový systém.Geometrický plán Je grafickou částí listin, podle nichž má být proveden zápis do katastru nemovi- tostí. Vyhotovuje se vždy na základě výsledků geodetických prací v terénu a obsahuje grafické zobrazení nemovitosti před změnou a po ní a další údaje podle stanovených požadavků.Geoprvek Modelový obraz lokalizovatelného objektu reálného světa, který je dále nedělitelný na jednotky stejné třídy a který zahrnuje lokalizaci.INSPIRE INfrastructure for SPatial InfoRmation in Europe je iniciativou Evropské komise. Stejnojmenná směrnice Evropské komise a Rady si klade za cíl vytvořit evropský legislativní rámec potřebný k vybudování evropské infrastruktury prostorových informací. Hlavním cílem INSPIRE je poskytnout větší množství kvalitních a standardizovaných prostorových informací pro vytváření a uplatňování politik Společenství na všech úrovních členských států.Integrace geodat Spojování a kombinace geodat z různých zdrojů, v poslední době především v kontextu s využitím webových XML služeb.Internetová síť Světová komunikační síť, umožňující připojeným počítačům komunikovat s ostatními veřejnými segmenty napojenými na tuto síť.Interoperabilita geodat 1: schopnost komunikovat, realizovat programy nebo přenášet data mezi různými funkčními jednotkami způsobem, který vyžaduje od uživatele malé nebo žádné znalosti o jednotlivých charakteristikách těchto jednotek 2: schopnost technického zařízení či softwaru od různých výrobců spolu úspěšně komunikovat a spolupracovat.Kálmanův filtr Filtr, který odhaduje stav pohyblivého systému ze série neúplných a rušených měření.Katastrální operát 1: souhrn měřického a písemného operátu pozemkového katastru 2: souborné označení pro dokumentační materiály potřebné pro vedení a obnovu katastru nemovitostí ČR (soubor geodetických informací katastru nemovitostí, soubor popisných informací katastru nemovitostí, souhrnné přehledy o půdním fondu z katastru nemovitostí, dokumentace výsledků šetření a měření pro vedení a obnovu souboru geodetických informací, sbírka listin).Metadata Data popisující a dokumentující data, data o datech.
  • 11. Místopisný náčrt Náčrt situace umístění bodu bodového pole vzhledem k okolním objektům, součást formuláře geodetických údajů.Mobilní klient Klientská část v architektuře klient-server, která je součástí přenosného zařízení (např. PDA, mobilního telefonu apod.).ON LINE přístup ke Zpřístupnění ke geodatům formou webových XML služeb nebo webovýchgeodatům aplikací.Open Source Způsob distribuce programů, dat apod., která splňují jak otevřenost zdrojového kódu, tak umožnění jeho dalšího šíření a úprav.Pilotní studie Primární studie užitá pro ověření fungování systému.Případová studie Vzorové zpracování zadaného tematu.Scénář Podrobný technický popis postupu.Senzor Prvek nebo zařízení určené k měření fyzikální veličiny.Souřadnicový systém 1: systém, určený údaji o referenční ploše, orientaci sítě na ni, jejím měřítku, referenčním bodu a užitém kartografickém zobrazení 2: sada matematických pravidel pro specifikování způsobu, jakým jsou souřadnice přiřazovány k bodům (ČSN ISO 19111).Standardizace geodat Soubor opatření zabezpečující jednotnou podobu geografických dat.Státní souřadnicový systém 1: systém, určený údaji o referenční ploše, orientaci sítě na ni, jejím měřítku, referenčním bodu a užitém kartografickém zobrazení 2: sada matematických pravidel pro specifikování způsobu, jakým jsou souřadnice přiřazovány k bodům (ČSN ISO 19111) 3: systém, určený pro specifické práce v určeném prostoru v rámci státu.Tablet Zařízení na převod obrazu do digitální formy ; skládá se z pevné podložky obsa- hující elektronické zařízení generující elektromagnetické pole a z pohyblivého snímacího zařízení v podobě pera nebo grafického kurzoru se záměrným křížem a lupou.Telematika Obor zaměřující se na určování polohy pohybujícího se objektu.Tenký klient Klientský software v architektuře sítě klient-server, jehož funkčnost je závislá na centrálním serveru.Tezaurus Hierarchicky uspořádaný terminologický slovník lexikálních jednotek obsahu- jící popisovače a vztahy mezi nimi.Tlustý klient Klientský software v architektuře sítě klient-server, který pracuje nezávisle na centrálním serveru. Obvykle poskytuje větší funkcionalitu než tenký klient.Triangulační list Plošná evidenční jednotka v bývalé československé trigonometrické síti.Výměnný formát geodat Kódový záznam dat, který se používá k přenosu mezi jednotlivými programy nebo zařízeními.Vzhled jevu Abstrakce jevů reálného světa, překlad termínu feature v ČSN ISO normách řady 19100, ekvivalent k pojmu geoprvek.Webové mapové služby Poskytování mapových výstupů prostřednictvím internetu bez nutnosti přenosu zdrojových souborů dat.Webové služby Systém umožňující součinnou spolupráci počítačů v síti. Poskytovatel služby nabízí prostřednictvím standardních rozhraní určitá data a služby. Klient najde adresu služby v registru webových služeb, načte si její popis a využívá ji.
  • 12. HLAVNÍ POUŽÍVANÉ ZKRATKYA-GPS Asistované GPSAGS Astronomicko-geodetická síťAJAX Asynchronous Javascript And XMLANSI American National Standards InstituteAOA Angle Of ArrivalAP Access PointAST position paper Architecture & Standards Position PaperAV ČR Akademie věd České republikyBBWA Broadband Wireless Access (bezdrátové metropolitní sítě)BIH Bureau International de I’HeureBPEJ Bonitní půdně ekologická jednotkaBpv Výškový systém baltský - po vyrovnáníBSS Basic Service SetCAGI Česká asociace pro geoinformaceCBCH Cell Broadcast ChannelCDMA Code Division Multiple AccessCLI Command Line InterfaceCORBA Common Object Request Broker ArchitectureCTRS Konvenční terestrický systémCQL Common Query LanguageCSMA/CA Carrier Sense Multiple Access With Collision AvoidanceCSW Catalogue Services for the WebCZEPOS Česká permanentní síť pro určování polohyČR Česká republikaČSJNS Československá jednotná nivelační síťČSN České technické normyČSÚ Český statistický úřadCSV Comma Separated Value(s) (importní/exportní formát do databáze)ČÚZK Český úřad zeměměřický a katastrálníDBU Deutsche Bundesstiftung UmweltDCMI Dublin Core Metadata InitiativeDGN Design (formát výkresů v produktech firmy Bentley Systeme)DGPS Diferenční GPSDKM Digitální katastrální mapaDIKAT Systém pro tvorbu a vedení informačních systémů o území a automatizované vyhotovení geometrického plánuE-CGI Enhanced Cell Global IdentityE-OTD Enhanced Observed Time DiferenceebRIM Electronic Bussiness Registry Information ModelEGM Earth Gravity ModelEGNOS European Geostationary Navigation Overlay ServiceEPSG European Petroleum Survey Group
  • 13. ESS Extended Service SetETRF European Terrestrial Reference Frame (Evropský terestrický referenční rámec)ETRS European Terrestrial Reference System (Evropský terestrický referenční systém)ETSI European Telecommunications Standards InstituteEUREF European Reference Organisation for Quality Assured Breast Screening and Diagnostic ServicesEVRF European Vertical Reference SystemEXIF EXchangeable Image File FormatFHSS Frequency Hopping Spread SpectrumFKP FlächenkorrekturparameterFTP File Transfer ProtocolFSC Fujitsu-Siemens ComputersFSÚ Federální statistický úřadGALILEO Evropský družicový navigační systémGDAL Geospatial Data Abstraction LibraryGDI Geographic Data InfrastructureGeoSl AČR Geografická služba Armády ČRGFM General Feature ModelGII Geospatial Information InfrastructureGIS Geografický informační systémGLONASS GLObaľnaja NAvigacionnaja Sputnikovaja Sistěma (ruský družicový navigační systém)GML Geography Markup LanguageGNSS Global Navigation Satellite SystemGP Geometrický plánGPL General Public Licence (všeobecná veřejná licence)GPRS General Packet Radio ServiceGPS Global Positions System (americký družicový navigační systém)GRASS Geographic Resources Analysis Support SystemGSM Mobilní bezdrátové sítě (GPRS, UMTS)GUI Graphic User InterfaceIAPP Inter-Access Point ProtocolIBO Information Bearing ObjectsICAO International Civil Aviation OrganisationIEEE Institute of Electrical and Electronical EngineersIERS International Earth Rotation Service (Mezinárodní služba rotace Země)IIM Information Interchanges ModelIMO International Maritime OrganisationINSPIRE INfrastructure for SPatial InfoRmation in EuropeIPR Intellectual Property RightsIPTC International Press and Telecommunications CouncilIrDA Infrared Data AssociationIS Informační systémISO International Organisation for StandardisationISKN Informační systém katastru nemovitostí v ČRISM Industry, Science, Medical
  • 14. ITRF International Terrestrial Reference SystemETRS European Terrestrial Reference System (uživatelský geocentrický souřadnicový systém)ITU-T International Telecommunications Union - Telecommunications Standardization SectorKM-D Katastrální mapa v digitální forměKN Katastr nemovitostiLADGPS Local Area DGPSLAN Local Area Network (místní síť)LMU Location Measurement UnitMAC Media Access ProtocolMetaIS Metainformační systémMLC Mobile Location CenterMMC MultiMedia ComputerMS Mobilní staniceMT Mobile TerminalN.N. Normal NullNAA Newspaper Association of AmericaNATO North Atlantic Treaty Organisation (Organizace Severoatlantické smlouvy)NavLog Navigation LogNGII Národní geoinformační infrastruktura ČRNMEA National Marine Electronics AssociationNNSS Navy Navigation Satellite System (Námořní navigační družicový systém)NVF Nový výměnný formát KNOGC Open Geospatial ConsortiumPBPP Podrobné body polohového polePC Výpočetní technika, komunikační technikaPDA Personal Data AssistantPDOP Position Dilution of PrecisionPII Prostorová informační infrastrukturaPKMP Prvky katastrální mapyPOS Personal Operating SpacePPP Public Private PartnershipPROJ Cartographic Projections LibraryPRS Pseudoreferenční stanicePyWPS Python Web Processing ServiceQoS Quality of ServiceRDF Resource Description FrameworkRINEX Receiver Independent ExchangeRTK Real Time KinematicRETM Rastrové ekvivalenty topografických mapS-42 Souřadnicový systém 1942S-Gr95 Tíhový systém 1995S-JTSK Státní souřadnicový systém jednotné trigonometrické sítě katastrálníS-SK Souřadnicový systém stabilního katastruSDI Spatial Data Infrastructure
  • 15. SGI Soubor geodetických informacíSGS Srovnávací grafický souborSIG Special Industry GroupSLD Styled Layer DescriptorSLR Satellite Laser RangingSMLC Serving Mobile Location CenterSMPS Simple Mobile Positioning SystemSPI Soubor popisných informacíSQL Structured Query Language (strukturovaný dotazovací jazyk)SW SoftwareSWOT Strengths, Weaknesses, Opportunities, ThreatsTDD Time-Division DuplexTS AČR Topografická služba Armády ČRUML Unified Modeling Language (grafický jazyk pro vizualizaci, specifikaci, navrhování a dokumentaci programových systémů)UMTS Universal Mobile Telecommunications System (Universální mobilní telekomunikační systém)UTM Universal Transversal MercatorVFK Výměnný formát katastruVGA Video Graphics Array (grafický adapter pro PC)VPN Virtual Private NetworkVÚGTK Výzkumný ústav geodetický, topografický a kartografickýWADGPS Wide Area DGPSWCS Web Coverage ServiceWECA Wireless Ethernet Compatibility AlianceWEP Wired Equivalent PrivacyWEP Wireless Encryption ProtocolWFS Web Feature ServiceWGS 84 World Geodetic System 1984 (Světový geodetický systém 1984)WiFi Wireless FidelityWirelessinfo Virtuální výzkumné a inovační centrum se zaměřením na GISWLAN Wireless Local Area NetworkWMC Web Map ContextWMS Web Map ServiceWPAN Wireless Personal Area NetworkWPS Web Processing ServiceWWW World Wide WebXML eXtensible Markup Language (rozšiřitelný značkovací jazyk)XMP eXtensible Metadata PlatformZABAGED Základní báze geografických datZÚ Zeměměřický úřadZHB Zhušťovací bodZPH Zjišťování průběhu hranicZPMZ Záznam podrobného měření změn
  • 16. ČÁST ISPRAVADAT
  • 17. 20
  • 18. Kapitola 1: SPRAVADATMILAN KONEČNÝ, PETR KUBÍČEK, KAREL CHARVÁT1. Úvod Cílem projektu SpravaDat - Management geografických informací a znalostí bylonapomoci rozvoji geoinformační infrastruktury (SDI) v ČR a přispět k řešení otázkykomercializace prostorových (geografických) dat. Hlavním úkolem projektu SpravaDatbylo navrhnout a implementovat takové modely využívání prostorových dat, které umožníjejich co nejširší využití. Projekt výrazně napomohl analyzovat současnou situaci a vytvořit podmínky vedoucík zavádění INSPIRE v ČR. Tým autorů se podílel i na formování národního stanoviskak některým dokumentům INSPIRE a jeho výsledky jsou dnes již přímo součástí postupněvytvářené Národní geoinformační infrastruktury (NSDI) pro implementaci INSPIRE.Projekt ale nebyl přímo svázán s praktickým zaváděním INSPIRE a jelikož se jednaloo projekt výzkumný, v některých částech výrazně překračoval i rámce dané INSPIRE. Jak již bylo řečeno, hlavním cílem projektu bylo napomoci lepšímu využíváníprostorových dat. V posledních letech byly v ČR pilotně implementovány i standardizovanétechnologie umožňující vytváření skutečného trhu s daty a prostorové infrastruktury.Přesto se však ještě nedá plně hovořit o existenci národní prostorové infrastruktury a jižvůbec ne o plně rozvinutém trhu s geoprostorovými daty. Existuje zde jednak výraznápoptávka po efektivnější práci s daty v oblasti státní správy a samosprávy, a to předevšímv oblasti přístupu k datům a jejich sdílení (náznak řešení demonstruje kraj Vysočina), alei rozsáhlý tržní potenciál pro využívání prostorových dat jak jednotlivci, tak i organizacemi.V budoucnosti bude vzrůstat požadavek na poskytování dat pomocí integrovanýchslužeb (viz kapitola 6, 7). Zkušenosti v Evropě i u nás ukazují, že budoucnost v práci sprostorovými daty je v prostředí Webu. Plnému rozvití však dosud bránila řada faktorů.Jako hlavní lze zmínit:• Nevyjasnění některých legislativních otázek v oblasti přístupu k prostorovým datům v rámci státní správy a samosprávy (zde již dochází k výraznému posunu především zásluhou činnosti Nemofora).• Vysoká cena geoprostorových dat, která je obvykle dána dvěma hlavními faktory: · Současné modely nabízení dat jsou orientovány především na nabízení ucelených datových setů, které jsou pro mnoho uživatelů cenově nedostupné. To na druhou stranu ovlivňuje, že neexistuje dostatečně velká poptávka po datech, která by pak umožnila tato data zlevnit. · Na trhu jsou nabízena obvykle data, ne služby. Velká většina budoucích potenciálních zákazníků bude požadovat informační a znalostní služby, ne primární data.• Nedostatečná informovanost mezi uživateli i poskytovateli prostorových dat o nejnovějších standardech a technologiích v oblasti sdílení geoprostorových dat a služeb. 21
  • 19. • Nedostatečná podpora těmto technologiím a standardům ze strany vývojářských týmů. Projekt SpravaDat se snažil reagovat na tyto překážky a poskytl jak teoretickéanalýzy, tak prakticky prezentoval výsledky výzkumu vedoucí k překonání těchto bariér. Následující text je rozčleněn do kapitol, které v jistém smyslu kopírují organizacipracovních týmů INSPIRE. I přesto, že v publikaci popsané výsledky projektů se někdyliší od doporučení týmů INSPIRE (doporučení pracovních týmů a výzkumy v rámciSpravaDat probíhaly paralelně), domníváme se, že toto členění může napomoci čtenářůmlépe pochopit a implementovat doporučení, která z INSPIRE přicházejí. BudováníNSDI bude na jedné straně plně v souladu s požadavky INSPIRE, ale na druhé straněbude postihovat i národní specifika. Možné odlišnosti oproti doporučením pracovníchtýmů INSPIRE mohou vycházet i z toho, že především v oblasti budování technologickéinfrastruktury pro SDI je Česká republika výrazně nad průměrem Evropy. Členění kapitoly věnované projektu SpravaDat je následující: · GIS v národní geoinformační infrastruktuře. · Metadata a katalogové služby. · Interoperabilita, datové modely a generalizace dat. · Architektura pro SDI a jednotlivé standardy pro její podporu. · Sdílení prostorových dat a služeb a možné obchodní modely. · Popis konkrétních pilotních řešení, která jsou výstupem z projektu SpravaDat. 22
  • 20. Kapitola 2: GEOGRAFICKÉ INFORMAČNÍ SYSTÉMYV NÁRODNÍ GEOINFORMAČNÍ INFRASTRUKTUŘEPAVLA TRYHUBOVÁ1. Národní geoinformační infrastruktura (NGII) Bez prostorových dat si dnes nedokážeme život představit. Každý z nás v životě užněkdy něco hledal nebo hledá a geodata mu pomohou najít správný směr, ať už použijeklasickou papírovou mapu nebo moderní GPS navigaci. Problém nastává, když chcemenajít „správnou“ klasickou mapu nebo „správná“ data pro GPS navigaci. Prostorová data hrají důležitou roli nejen při hledání cest, ale i při rozhodovánívládních složek a organizací. Vláda plánuje politiku pro zemědělství, průmysl, regionálnírozvoj, dopravu a bezpečnost, sleduje postup řešení své strategie a ověření dosaženýchvýsledků. Kvalitní geodatové a mapové podklady jsou důležité pro efektivní vývoj tržníhohospodářství. Podobné příklady můžeme uvést i z dalších evropských zemí, napříkladpři navrhování dopravní sítě nebo sledování znečištění životního prostředí. Zvládat tytoprocesy na evropské úrovni ale není možné bez určité úrovně integrace, harmonizacea interoperability dat (Pauknerová, Tryhubová [140]). Díky těmto požadavkům je v současné době vyvíjena řada aktivit na globální,evropské i národní úrovni s cílem zabezpečit tyto podmínky pomocí jednotné infrastrukturyprostorových informací, která je často označována dalšími termíny, např. infrastrukturaprostorových dat, prostorové informační infrastruktury (PII), v globálním kontextu známéjako SDI (Spatial Data Infrastructure), či GDI (Geographic Data Infrastructure). V tétoknize je použit termín GII - Geospatial Information Infrastructure. Zimová [179] uvádí,že více než polovina z celkového počtu zemí světa deklaruje své aktivity v nějaké forměbudování SDI. Funkční geoinformační infrastruktura se stává přirozeným požadavkem informačníspolečnosti, a proto v řadě významných dokumentů z poslední doby - z oblasti veřejnésprávy i z profesní sféry - je vyjádřena nutnost formulovat strategii vytváření národnígeoinformační infrastruktury v podmínkách České republiky a určit cíle a projekty, kterévedou k její realizaci. Specifikace programu Národní geoinformační infrastruktury Českérepubliky (NGII) je součástí cílů uvedených v dokumentech Státní informační politika,Koncepce budování informačních systémů veřejné správy a Akční plán realizace státníinformační politiky. Národní geoinformační infrastrukturu České republiky lze popsat jako souborvzájemně provázaných podmínek, které v prostředí ČR umožňují zajistit a zpřístupnit conejvětšímu okruhu uživatelů širokou škálu geoinformací uživatelsky vhodnou formou připlném využití potenciálu moderních (geo)informačních a komunikačních technologií.[117] 23
  • 21. 2. Podmínky pro fungování NGII Shrňme si základní podmínky pro fungování NGII - existence geodat a geoinformací,harmonizace a interoperabilita dat, jejich snadná dostupnost a znalost podmínek, za kterýchmohou být využívána. Aby výše uvedené podmínky byly splněny, musíme znát vlastnostigeodat a způsoby jejich využívání. Z vlastností jsou to především dva možné modely dat: vektorový a rastrový modeldat. V GIS mohou být také použity snímky a obrázky (mapky, letecké snímky) nebosoubory vektorových dat stažitelné ve formátech SHP, DGN a podobně. Výrazně seprosazuje používání internetu. Internetové stránky umožňují kopírovat databáze a nebovýpisy z informačních systémů využitelné v GIS. V informačních systémech jsou použitytextové formáty dat nazývané registry a číselníky. Data jsou doplněna údaji o geografickélokalizaci, kterou mohou být gegrafické souřadnice místa, nebo přesná adresa, označeníurčitého regionu, a podobně. Statistické klasifikace a číselníky vyhlašuje Český statistickýúřad. Číselníkem se rozumí uspořádaný seznam kódů a jim přiřazených významů.Číselníky jsou součástí statistického informačního systému. Statistická data lze zejménapoužít v tematickém mapování, při tvorbě kartogramů, kartodiagramů a podobně. Českýstatistický úřad vede registr ekonomických subjektů a registr sčítacích obvodů. Umístění geodat na webové stránky skrývá několik úskalí souvisejících s jejichobjemem a rozsahem. Některé zdroje nabízejí pokrytí celé České republiky, jiné pouzeurčité zájmové oblasti. Příkladem jsou ortofotomapy nebo již existující tematické mapy.Problémy nastávají tam, kde poskytovatelé geodat nemají dostatečně velký internetovýprostor pro umístění dat nebo nechtějí nabídnout vše zdarma, a tak na webové stránkyumísťují pouze ukázky dat nebo metadata. S tímto problémem úzce souvisí poskytovánígeodat. Poskytovatelé mají dvě možnosti: za úplatu nebo zdarma – většina poskytovatelůnabízí geodata především za úplatu, pokud jsou zdarma ke stažení, tak pouze pronekomerční účely. Další vlastností je dostupnost umístěných geodat. Nejsnadnější, nejrychlejšía nejlevnější dostupnost je pomocí internetu. To znamená stažení geodat přímo zwebových stránek. Tato forma dostupnosti ale není příliš oblíbená mezi poskytovateligeodat. Důvodem je nebezpečí jejich zneužití, které může vést až k nekontrolovanémušíření geodat mezi uživateli a jejich využíváním v komerčním prostředí, a tím i porušováníautorského zákona. Poskytovatelé řeší tuto situaci několika způsoby. Nutnou registracívstupu do informačního systému, ve kterém si lze data vyhledávat, kupovat a stahovat (e-obchod) nebo osobní návštěvou firmy, kdy je potřeba vyplnit formuláře a písemně o datazažádat. Teprve později po vyřízení všech formalit dochází k dodání geodat na CD-ROM.Internet poskytovatelé využívají k poskytování informací o vlastnictví geodat. Z těchto adalších důvodů je důležitou součástí geodat jejich popis. Popis dat je označován obvykle jako metadata a v minulosti byl velmi častopodceňován a opomíjen. Pro informovanost o geodatech jsou metadata důležitousložkou prostorově lokalizovaných dat. Metadata jsou definována jako „data o datech”a v nejrůznějších podobách jsou využívána již poměrně dlouhou dobu v oblastechzabývajících se uchováváním a zpřístupňováním informací a samozřejmě také v GIS. 24
  • 22. Problematika metadat byla diskutována a řešena i v projektu INSPIRE. Detailně danouproblematiku rozebírá a komentuje kapitola 3.3. INSPIRE Iniciativa INSPIRE se stala evropskou směrnicí po jejím schválení Evropskýmparlamentem v listopadu roku 2006. Směrnice INSPIRE a její přijetí představuje klíčovýmoment pro budoucnost tvorby infrastruktury prostorových informací v Evropské Unii.INSPIRE podporuje harmonizaci prostorových formátů dat, dostupnost datových sada schopnost vyhledat různé datové sady. INSPIRE je založena na souboru základních principů:• data by měla být sbírána pouze jednou a udržována na té úrovni, kde je sbírání dat nejúčinnější;• mělo by být možné propojit prostorové informace z různých evropských zdrojů a mezi mnoho uživatelů a aplikací;• mělo by být možné pro informace sebrané na jedné úrovni jejich sdílení do všech ostatních úrovní;• na všech úrovních by mělo být dostatečné množství geodat za podmínek, které umožní jejich rozsáhlé použití;• mělo by být snadné najít, která geodata jsou dostupná, která se hodí pro zvláštní použití a za jakých podmínek mohou být získána a používána;• geodata by měla být snadno pochopitelná a interpretovatelná. Směrnice chce zajistit vytvoření evropské prostorové informační infrastruktury,která zpřístupní uživatelům integrované prostorové informační služby. Tyto službyby měly umožnit uživatelům pomoci při vyhledávání a zpřístupňování geografickýchinformací z široké škály zdrojů, od místní úrovně ke globální úrovni, interoperabilnícestou. Uživatelské cíle INSPIRE zahrnují politiky a evropské manažery na národní amístní úrovni, občany a organizace [51]. INSPIRE bude provozován na jednom webovém portálu, kde bude možné naléztexistující data. Jestliže tato data neexistují, členské státy EU budou muset takové datovésady vytvořit. Datové sady musí vyhovovat standardům, které zajistí propojení s datyz jiných zemí a z podkladů různých měřítek. Výhody pro Evropskou unii, jakož i běžnéhoobčana jsou zřejmé. Pokud stát zpřístupní a otevře používání prostorových dat, umožnímimo jiné prostřednictvím internetu jejich kontrolu, například plnění územního plánunebo zapsání osobního vlastnictví, s použitím mobilního telefonu nalezení nejbližší bankynebo zdravotního střediska [162]. 25
  • 23. 3.1 Obsah směrnice INSPIRE Směrnice obsahuje následující kapitoly: Kap. 1 Obecná ustanovení Kap. 2 Metadata Kap. 3 Interoperabilita prostorových datových sad a služeb Kap. 4 Síťové služby Kap. 5 Sdílení dat a znovu využití dat Kap. 6 Koordinace a doplňující opatření Kap. 7 Závěrečná ustanovení Přílohy I, II, III. Konkrétní znění české verze směrnice a aktuální vývoj situace související s jejíimplementací lze nalézt na adrese: http://www.cenia.cz/web/www/web-pub2.nsf/$pid/MZPMSFGR0A25.3.2 Obecné principy se vztahem ke geodatům• Pro geodata zavést koordinační opatření a koordinační struktury na úrovni veřejné správy pro spojení informací a znalostí z různých odvětví, které by zohledňovaly rozdělení pravomocí a odpovědností v členských státech.• Propojení geodat s dalšími informačními oblastmi (školství, vzdělávání a politika).• Data by měla být sbírána jednou a držena na té úrovni, kde je sbírání dat nejefektivnější.• Orgány a instituce Společenství mají mít harmonizované podmínky a integrovaný přístup k souborům prostorových dat a službám zohledňující regionální rozdíly.• Poskytovat o geodatech objektivní, důvěryhodné a srovnatelné informace na úrovni Společenství.• Zajistit propojené síťové služby, které naleznou, transformují, zobrazí a stáhnou prostorová data.• Usnadnit finanční náhrady za využívání prostorových dat a nadstandardních služeb.• Je třeba usnadnit přístup a zajistit možnost opakovaného použití prostorových dat, jež přesahují správní a státní hranice.• Členské státy zajistí přístup ke službám uvedeným prostřednictvím geoportálu Společenství.• Členské státy umožní veřejným orgánům a institucím členských států přístup ke geodatům a zajistí jejich dostupnost bez omezení (transakční, procesní, zákonné, institucionální nebo finanční povahy).• Zajistit snadno použitelné služby pro veřejnost a přístup k nim pomocí komunikačního prostředku. Jde o služby vyhledávací (na základě obsahu metadat), prohlížecí, stahování, transformační a vyvolávací.• Pro účely služeb je třeba zavést několik vyhledávajících kritérií: klíčová slova, třídění prostorových dat a služeb, kvalita a přesnost prostorových dat, úroveň souladu se specifikacemi pro harmonizaci prostorových dat, zeměpisná poloha, podmínky přístupu a použití geodat a služeb, veřejné orgány, které jsou pověřeny vypracováním, řízením, údržbou a šířením souborů prostorových dat a služeb. 26
  • 24. • Členské státy nesmějí omezit přístup k informací o emisích do životního prostředí.• Členské státy zajistí, aby vyhledávací a prohlížecí služby byly veřejnosti přístupné zdarma.• Data mohou být poskytována pomocí prohlížecích služeb ve formě zabraňující opětovnému použití a mohou obsahovat licenční smlouvu.• Vybírají-li orgány veřejné moci poplatky za transformační a vyvolávací služby, musí členské státy zajistit, aby bylo možné použít služeb elektronického obchodu.• Otevřenost národních infrastruktur pro další vlastníky geodat (třetí stranu).• Členské státy přijmou příslušná opatření, aby zabránily narušení hospodářské soutěže.• Zajistit propojení sítí pro zpřístupnění metadat veřejným orgánům a třetím stranám na základě žádosti.• Implementační pravidla stanovující podmínky pro harmonizaci prostorových dat a předpisy pro výměnu prostorových dat zajistí interoperabilitu prostorových dat nebo interakci služeb.• Komise stanoví implementační pravidla tak, aby zvýšila možnost opakovaného využití souborů prostorových dat a jejich služeb třetími stranami. Tato prováděcí pravidla mohou obsahovat zavedení společných podmínek pro udělování licencí.4. Závěr Žijeme v době, kdy kvalita a kvantita informací o světě kolem nás se vyvíjí úžasnourychlostí. Zvyšují se požadavky na uchovávání a zpracovávání informací. V současnosti je vyvíjena řada aktivit na globální, evropské i národní úrovni s cílemzabezpečit výše zmiňované podmínky (harmonizace, informovanost a dostupnost geodat)pomocí jednotné infrastruktury prostorových informací. Jak již bylo řečeno, v INSPIREje řada klíčových doporučení nezbytných pro podporu vysoké úrovně NGII. Odbornákomunita pracující s prostorovými daty věří, že INSPIRE je prvním krokem pro vytvořeníEvropského SDI. Pro realizaci této myšlenky je nutné zvyšovat povědomí o NGII mezivšemi zainteresovanými složkami - poskytovateli ostatních dat, ministerstvy, privátnímsektorem a veřejností. V průběhu posledních let se situace v ČR mění k lepšímu – rozvíjí se informačnísystémy, na webových stránkách přibývají portály. Veřejná správa poskytuje stále víceinformací. Dostupnost geodat se rok od roku zlepšuje. Díky vznikajícím informačnímportálům a geoportálům snadněji vyhledává a má geografické informace k dispozicistále více uživatelů. Česká republika tak vytváří podmínky pro fungování NGII a splňujepožadavky INSPIRE. Menší nedostatky existují v harmonizaci dat, např. chybí národníprofil metadat. Dalším krokem na cestě k úspěšnému vybudování NGII bude naplněnípožadavků směrnice INSPIRE. 27
  • 25. 28
  • 26. Kapitola 3: METADATA, TEZAURY A KATALOGOVÉSLUŽBYŠTĚPÁN KAFKA, TOMÁŠ ŘEZNÍK, PETR KUBÍČEK, KAREL CHARVÁT, TOMÁŠCAJTHAML1. Metadata Potřeba metadat se objevila již v době, kdy byly pořizovány první rastrové mapovépodklady a digitální data vůbec. Tehdy se začala objevovat i poptávka po informacícho prostorových datech. Tyto informace tak vlastně navazují na mimorámové údaje mapv analogové podobě, zpracovávané v předchozích letech, které poskytovaly obdobnýmzpůsobem zásadní informace o prostorových datech. Metadata lze definovat jako data o datech nebo datových sadách, tedy jako množinuinformací popisujících daná data. Jde o popis obsahu, reprezentaci, geografický a časovýrozsah, prostorové reference, jakost a správu sady geografických dat. Je důležité, že právěmetadata umožňují integrovat geodata z různých datových sad a zdrojů (organizací,segmentů veřejné správy apod.), čímž naplňují jeden z hlavních principů a požadavků nainteroperabilitu dat a informačních systémů (především charakteru GIS). Pro správu metadat se používá metainformační systém. Metainformační systém(MetaIS) je informační systém, který dokáže sofistikovaně pracovat s metadaty a vyřizovatpožadavky na něho kladené. Důležitými charakteristikami MetaIS jsou především tytooperace nad metadaty:• Identifikace metadat (schopnost zpracovat neomezené množství metadat).• Verifikace metadat (ověření správnosti testováním).• Interpretace metadat (zpracování obsahu metadat, validita).• Distribuce metadat (prezentace ve vhodné formě). Uživatelé MetaIS mohou vyhledávat metadata o požadovaných datových sadách svyužitím standardních vyhledávacích mechanismů. MetaIS většinou publikuje svá metadataprostřednictvím služby WWW. Z metadatových standardů relevantních pro projektSpravaDat a i pro budování NSDI je třeba zmínit dva, Dublin Core a ISO19115/19119. Obr. 1: Využití metadat v praxi 29
  • 27. 1.1 Dublin Core - ISO 15836 Dublin Core je standard určený Tab. 1: Dublin Core Metadata Element Setk vytváření metadat dokumentů na Anglicky Českyinternetu. Vychází z knihovních systémů. Title NázevJde o jednoduchý systém složený z Creator Tvůrceněkolika položek s prefixem „DC“. Je Subject Předmětmožno vytvářet další podtřídy rozšířením Description Popispředdefinovaných pomocí tečky. Tato Publisher Vydavatelmetadata je možno vkládat do hlaviček Contributor PřispěvatelHTML dokumentů. Existují vyhledávače, Date Datumkteré je umí zpracovávat a tak poskytovattříděné informace na rozdíl od „textových“ Type Typwebových vyhledávačů. Format Formát Identifier Identifikátor Standard Dublin Core obsahuje Source Zdrojzákladní sadu patnácti prvků (Dublin Core Language JazykMetadata Element Set), z nichž žádný nenípovinný: viz tab. 1. Relation Vztah Coverage Pokrytí Rights Práva1.2 ISO 19115/19119 metadata1.2.1 ISO19115 Norma ISO 19115 standardizuje metapopis prostorových dat. Počítá se s tím, žebude postupně nahrazovat současně používané standardy: FGDC (USA), ANZLIC(Austrálie), CEN (EU). Z informací uveřejněných na internetu vyplývá, že jak výrobcisoftwaru, tak i producenti dat postupně na tuto normu přecházejí. Současné aktivity EU voblasti prostorové infrastruktury (INSPIRE) počítají s touto normou jako jedinou pro popisprostorových dat. V ČR byly zrušeny předběžné normy CEN a do češtiny byla přeloženanorma ISO (překlad dalších souvisejících norem ISO 191xx v současné době postupněprobíhá), která také byla přijata za normu ČSN. Norma byla inspirována stávajícími metadatovými normami, je však značněrozsáhlejší a snaží se implementovat řadu číselníků, které omezují zadávání volného textu.Měla by přispět k ujednocení interpretace jednotlivých položek. Textových položek všaknadále zůstává velké množství. Norma navazuje na další normy série ISO 191xx (ISO19103 Conceptual Schema Language, ISO 19107 Spatial Schema, ISO 19108 Temporalschema, ISO 19109 Rules for Application Schema, ISO 19118 Encoding). Vycházíz jednotného „General feature“ modelu používaného jak OGC tak v rámci norem ISO191xx. Obsahuje povinné, nepovinné a podmíněně povinné položky. Norma také definujejakési jádro metadat (Core metadata), které by mělo být doporučeným základem provšechny metadatové záznamy. Norma předkládá popis struktury metadat ve formě UMLmodelů a datového slovníku metadat, který poskytuje detailnější informace o jednotlivýchpoložkách. Datový slovník obsahuje normalizované krátké a dlouhé jednoznačné názvyjednotlivých položek, které jsou dále používány v návazných normách. 30
  • 28. S použitím této normy se počítá nejen pro popis datových sad, ale také webovýchslužeb (WMS apod.). Základní (implicitní) jednotkou pro metadatový popis je datová sada (dataset).Norma umožňuje také popisovat metadaty jednotlivé třídy geoprvků (feature types), třídyatributů (feature attributes), instance geoprvků (feature instances) a atributů (attributeinstance). Je uplatněn také mechanismus pro popis jednotlivých listů mapového díla (tiles)nebo pro definování vzájemné hierarchie (superset, subset). Pro přehlednost je norma tematicky rozčleněna do 12 balíčků (tab. 2, obr. 2).Tab. 2: Metadatové balíčky Č Název balíčku Obsah 1. MD_Metadata Základní balíček agreguje další balíčky. Dále obsahuje informace o jazyku a znakových sadách dat i metadat, iden- tifikátor metadatového záznamu, datumové razítko apod. 2. MD_Identification Citace, formát dat, ukázka, užití, zda je součástí jiné datové sady (DS) 3. MD_Constraints Omezení použití, autorská práva … 4. DQ_DataQuality Kvalita dat, údaje o historii vzniku apod. 5. MD_MaintenanceInformation Způsob údržby, údaje o aktualizaci 6. MD_SpatialRepresentation Rastr/vektor, geometrie, topologie… 7. MD_ReferenceSystem Souřadnicové systémy, projekce 8. MD_ContentInformation Popis rastrových dat nebo citace katalogu atributů 9. MD_PortrayalCatalogueReference Způsob grafické prezentace dat 10. MD_Distribution Poskytované formáty dat, on-line přístup, ceny apod. 11. MD_MetadataExtensionInformation Uživatelská rozšíření 12. MD_ApplicationSchemaInformation Dokumentace aplikačního schématu DS Obr. 2: UML model metadat na úrovni základních balíčků 31
  • 29. CORE metadata: Standard definuje seznam položek, které tvoří jádro (CORE) metadat (viz tab. 3).Ne všechny položky jsou zde povinné, ale jsou doporučené pro základní popis dat.Tab. 3: CORE metadata (M – povinný, O=volitelný, C = povinný za urč. podmínek) Prvek Povinný Umístění Název datové sady M MD_Metadata > MD_DataIdentification.citation > CI_Cita- tion.title Typ prostorové reprezentace O (MD_Metadata > MD_DataIdentification.spatialRepresen- tationType Referenční kalendářní datum M MD_Metadata > MD_DataIdentification.citation > CI_Cita- datové sady tion.date Referenční systém M MD_Metadata > MD_ReferenceSystem Odpovědná strana O MD_Metadata > MD_DataIdentification.pointOfContact > CI_ResponsibleParty Původ (rodokmen) O MD_Metadata > DQ_DataQuality.lineage > LI_Lineage Geografická poloha datové C MD_Metadata > MD_DataIdentification.extent > EX_Ex- sady (4 souřadnicemi nebo tent > EX_GeographicExtent > EX_GeographicBounding- geografickým identifikátorem) Box or EX_GeographicDescription On-line zdroj O MD_Metadata > MD_Distribution > MD_DigitalTransfer- Option.onLine > CI_OnlineResource Jazyk datové sady M MD_Metadata > MD_DataIdentification.language Identifikátor souboru metadat O MD_Metadata.fileIdentifier Znaková sada datové sady C MD_Metadata > MD_DataIdentification.characterSet Název metadatové normy O MD_Metadata.metadataStandardName Tematická kategorie datové sady M MD_Metadata > MD_DataIdentification.topicCategory Metadata standard version O MD_Metadata.metadataStandardVersion Prostorové rozlišení datové sady O MD_Metadata > MD_DataIdentification.spatialResolution > MD_Resolution.equivalentScale or MD_Resolution.distance Jazyk metadat C MD_Metadata.language Abstrakt (výtah) popisující dato- M MD_Metadata > MD_DataIdentification.abstract vou sadu Znaková sada metadat C MD_Metadata.characterSet Distribuční formát O MD_Metadata > MD_Distribution > MD_Format.name and MD_Format.version Kontaktní místo pro metadata M MD_Metadata.contact > CI_ResponsibleParty Doplňková informace o rozsahu O MD_Metadata > MD_DataIdentification.extent > EX_Ex- datové sady (vertikálním a tent> EX_TemporalExtent or EX_VerticalExtent časovém) Datumové razítko metadat M MD_Metadata.dateStamp Kompatibilita s Dublin Core: Dublin Core (dále DC) je standard pro vytváření metadat pro popis internetovýchzdrojů. Vychází z knihovnických systémů a definuje jen velice omezené množstvízákladních položek s možností jejich další strukturalizace ve stromové struktuře podlepotřeb uživatelů. Položky jsou pouze textového charakteru a pro popis geografických dat 32
  • 30. jsou nedostatečné. Protože jde o normu, která má být používaná i v rámci Informačníchsystémů veřejné správy v ČR, je třeba zhodnotit její kompatibilitu s ISO. Již tvůrci normyISO 19115 deklarují kompatibilitu s DC. Kompatibilita je možná převodem komplexníchpoložek ISO 19115 do Dublin Core. Vzhledem k nižší úrovni strukturovanosti DC ses převodem v opačném směru příliš nepočítá. Tabulka nám ukazuje možnost vzájemnéhomapovaní jednotlivých položek těchto norem (viz tab. 4).Tab. 4: Příklad mapování položek ISO 19115 na DC Dublin Core ISO 19115 DC.Title MD_DataIdentification/citation/title DC.Title.Alternative MD_DataIdentification/citation/alternateTitle DC.Creator.PersonalName MD_DataIdentification/citation/citedResponsibleParty/individu- alName DC.Creator.PersonalName.Address MD_DataIdentification/citation/citedResponsibleParty/con- tactInfo/address DC.Subject.Keywords MD_DataIdentification/descriptiveKeywords DC.Description MD_DataIdentification/abstract DC.Publisher MD_DataIdentification/citation/citedResponsibleParty/organi- sationName DC.Date MD_DataIdentification/citation/date/date DC.Type Dáno kontextem = „Data.Spatial“ DC.Format MD_dataIndentification/resourceFormat DC.Identifier fileIdentifier DC.Source dataSet DC.Language” SCHEME=”ISO639-1” language/isoCode CONTENT=”cz”> DC.Relation” CONTENT=”5468”> parentIdentifier, další vazby v různých částech normy DC.Coverage MD_DataIdentification/extent DC.Rights MD_DataIdentification/citation + MD_DataIdentification/re- sourceConstraints Komunitní profily: Standard ISO jerozšiřitelný. Jeho součástí je postuppro rozšiřování (extensions) akomunitní profily. Profil musívždy obsahovat CORE položky(jádro) a použít další standardnědefinované položky pro účely profilu(viz obr. 3). Teprve nenajde-li seodpovídající položka, je možnovytvářet jednotlivá rozšíření.Vytváření profilů je popsánov normě ISO 19106. Obr. 3: Vytváření komunitního profilu 33
  • 31. Identifikátory: Jednoznačný identifikátor metadatového záznamu je možno volitelně zadatv elementu FileIdentifier. Obsahem může být libovolný řetězec. Identifikátor dat (a dalšíchentit) je možno zadat volitelně v elementu <citation>. Pomocí těchto identifikátorů semohou jednotlivé části metadat na sebe odkazovat (např. v elementu parentIdentifier).Kromě toho je v normě definován typ MD_IdentifierType (obrázek), který je používánv MD_Citation, MD_AggregateInformation apod… Řetězcový kód je zde doplněninformací o zodpovědné autoritě (citací) (viz obr.4). Obr. 4: Struktura MD_IdetifierType Norma dále neřeší způsob vedení a tvar unikátních identifikátorů. Vzhledemk očekávané výměně dat v rámci národní či nadnárodní prostorové infrastruktury je velicedůležité stanovit takové identifikátory, které budou jednoznačné i v takovémto kontextu.Tento problém se řeší v některých systémech přidělením počítačem vygenerovanéhonáhodného řetězce, který je s vysokou pravděpodobností neopakovatelný. Doporučováno je spíše použití způsobu známého k označování tříd v jazyce Javanebo jmenných prostorů v XML schématech, tedy řetězce odpovídajícího URL danéorganizace a další části odpovídající identifikaci v rámci této organizace. Popis struktury dat: Podrobný popis datového modelu vlastních dat je velice důležitý pro jejichpraktické využití. Zatímco norma ISO 19115 umožňuje podrobný popis obsahu rastrovýchdat, vlastní popis struktury vektorových dat zde není řešen (narozdíl od FGDC apod.).K popisu datového modelu mají sloužit normy ISO 19109 – „Rules for application schema“a 19110 – „Feature catalog“. K odkazu na Feature katalog slouží element MD_FeatureCatalogueDescription,v němž je možnost katalog citovat pomocí třídy CI_CitationType. Tato citace je spíšepopisného charakteru a nemá předpoklady pro automatické zpracování (jednoznačnávazba např. pomocí URI apod.) Aplikační schéma je možno zařadit do metadatového záznamu pomocí elementuApplicationSchemaInfo, kde se předpokládá vložení modelu v binárním tvaru tak, jak bylpořízen v některém modelovacím nástroji (UML), a grafické reprezentace tohoto modelu.Vlastní formát těchto dat je ponechán na uživateli. Interoperabilita v tomto případě neníopět příliš zaručena. Z General Feature Modelu (GFM) vyplývá opačná možnost – přiřadit metadata jakojeden z atributů objektů na různých úrovních aplikačního schématu, a to jak třídám prvků 34
  • 32. (features) a atributů, tak jejich jednotlivým instancím. V praxi je také očekáván přístup oddatového modelu směrem k metadatům, nikoli obráceně. I když ve světě existuje řada příkladů použití metadat, autorům není známo řešeníproblematiky popisu datového modelu v návaznosti na metadata. Je však jasné, žek úplnému popisu datové sady potřebujeme popsat datový model (např. pomocí ISO 19190nebo 19110).1.2.2 ISO 19119 metadata Tato norma poskytuje normalizované zásady pro vývoj softwaru podporujícíhouvažované geografické služby, který uživatelům umožní zpřístupnění potřebnýchgeografických dat z rozmanitých zdrojů a jejich zpracování přes generické rozhraníspojující jinak neslučitelné softwarové prostředky. V souvislosti s tím norma podrobně pojednává o architektuře geografických služeba analyzuje výpočetní, informační, inženýrský a technologický pohled na otevřenédistribuované zpracování dat. V jeho přílohách je ošetřena shoda geografických služeb stouto normou, uvedeny jejich příklady, definován datový sborník metadat geografickýchslužeb a popsáno zobrazení do existujících platforem distribuovaného zpracování dat. Dle ISO 19119 jsou instance metadat kategorizovány podle následující taxonomie• Geografické služby pro interakci s uživatelem - Geographic human interaction service.• Geografické služby pro správu informací a modelů - Geographic model/information management services.• Geografické služby řídící návaznost úloh - Geographic workflow/task management services.• Geografické služby pro zpracování prostorových informací - Geographic processing services – spatial.• Geografické služby pro zpracování tematických informací - Geographic processing services – thematic.• Geografické služby pro zpracování časových informací - Geographic processing services – temporal.• Geografické služby pro zpracování metadat - Geographic processing services – metadata.• Geografické komunikační služby - Geographic communication services.• Správa geografických systémů - Geographic system management services.1.2.3 Implementace Vlastní implementaci řeší standard ISO 19139. Jde o soubor XML schémat,která slouží pro definování XML dokumentu s metadaty. Zde jsou provedena některázjednodušení, například všechny odkazy na externí zdroje jsou nahrazeny datovými typy.Jsou zjednodušeny i některé datové typy a vypuštěny elementy popisující dokumentacislužby (MD_ServiceIdentification). Norma je dosud ve stavu draft dokumentu, proto např.ESRI dosud nepodporuje export metadat v tomto formátu. 35
  • 33. 1.2.4 Kritická místa platforem spojená s integrací metadat• Standard je značně rozsáhlý, nesymetrický a nepřehledný (v řadě případů jsou zde zachyceny podrobnosti DS, v jiných chybí potřebné elementy). Je vidět, že šlo o konsensus široké komunity uživatelů vytvářený extenzivním způsobem.• Data jsou uspořádána tak, že některé typy (např. Citation nebo responsibleParty) se vyskytují na různých místech hierarchické struktury metadat v různých kontextech, jejichž význam se může překrývat. Interpretace takovéto struktury nemusí být jednoznačná a různými uživateli může být různě chápána a vyplňována.• Celý standard je spíše postaven na textovém způsobu práce s informací, tedy redundantní textové údaje není možné dekomponovat zpět do relační databáze. Předpokládá se opětovné zadávání např. organizace či adresy na různých místech v textovém tvaru. Výměna metadat mezi systémy bude patrně založena na tomto „textovém“ tvaru. Vlastní popis struktury dat není řešen v rámci standardu (narozdíl např. od FGDCči aplikací ESRI). Předpokládá se datový model mimo tato metadata, ovšem není jasněřečeno vzájemné provázání1.3 Metadatové profily v rámci Evropy V rámci různých projektů vznikla celá řada metadatových profilů, které představujívíceméně podmnožinu položek standardu ISO 19115 (ESA, Evropská vodní směrniceatd.). V rámci projektu INSPIRE vznikl draft metadatového profilu pro vyhledávánía oceňování metadat. Tento profil je nezávislý na standardech, ovšem implementace počítás normou ISO 19115/19119/19139. Výhodou je, že profil je velice úzký (v podstatě málonad rámec jádra ISO. Obsahuje ovšem i elementy potřebné pro popis webových služeb,nikoli pouze dat). V současné době navrhované projekty vycházejí z tohoto standardu(např. eWater [9]).1.4 Metadatové profily v ČR V ČR stále existuje řada aplikací používajících starý standard ISVS. Zaváděnínorem ISO probíhá pomalu. Dosud nebyl stanoven národní profil metadat, spíše se počítás převzetím profilu INSPIRE. Vyplňování dalších položek nad rámec tohoto profilu budena potřebách jednotlivých uživatelů či komunit. Vzhledem k určitým národním potřebám však bude pravděpodobně muset vzniknoutněkolik rozšíření, případně návodů / kuchařek pro vyplňování metadat. Jednak pro kódováníčeských znakových sad (používané windows-1250 není součástí předdefinovanéhočíselníku ISO), jednak bude potřeba definovat použití prostorových identifikátorů, tezaurůapod. V současné době jsou vytvářeny resortní profily Ministerstva životního prostředí(MŽP) a Zeměměřického úřadu (ZÚ). Vycházejí z profilu INSPIRE a budou patrněobsahovat další položky. Autoři systému Micka vytvořili stejnojmenný profil, kterývychází z profilu INSPIRE, z resortního profilu MŽP a je rozšířen o položky na základěpraktických potřeb jednotlivých uživatelů systému. 36
  • 34. 2. Tezaury Systémy pro vyhledávání a třídění informací v počítačovém prostředí procházejív posledních létech bouřlivým vývojem. Původně bylo vyhledávání počítačových informacíkomplikovanou činností, která mohla být vykonávána pouze zaškolenými profesionály.Postupně došlo v souvislosti s technologickým rozvojem k enormnímu nárůstu objemudostupných informací. Kromě nových zdrojů vytvářených přímo v digitálním prostředídochází i k digitalizaci původně jen papírových (analogových) zdrojů dat. S rozvojemInternetu se nárůst objemu dostupných informací týká nejen databází obsahujících vědeckétexty, ale i běžných publikací jako jsou noviny, časopisy, krásná literatura i osobní zápiskyřady lidí ve formě webových stránek. Zvýšený objem dostupných dat výrazně zkomplikoval vyhledávání relevantníchinformací, obzvláště pro běžné koncové uživatele. Objevuje se však řada přístupů, kterérůzným skupinám uživatelů poskytují různě strukturovaný přístup ke zdrojům dat. Jednímz nejčastěji využívaných přístupů k této problematice jsou řízené slovníky (controlledvocabularies), konkrétně pak především tezaury (česky též thesaury, angl. thesaurus, pl.thesauri). Kontrolovaným slovníkem rozumíme seznam dohodnutých termínů převzatýchz běžného jazyka, u nichž je podchycena (kontrolována) gramatická forma (v cizojazyčnýchkontrolovaných slovnících je navíc třeba sjednotit hláskování). V tezaurech jsou tytotermíny navíc uspořádány v hierarchické struktuře, což přináší významné výhody přivyhledávání informací (viz níže). Tezaury lze používat k indexování, ukládání, případněvyhledávání záznamů. Mohou pracovat v kombinaci s řadou různých vyhledávacíchalgoritmů a lze je využít ke zlepšení výsledků vyhledávání v různých typech záznamů (odhledání v strukturovaných indexovaných databázích přes částečně strukturované sady dataž po vyhledávání v heterogenních fulltextových dokumentech). Tezaury se mohou pro zvýšení své využitelnosti různým způsobem sdružovat domultitezaurových systémů, např. do multitezaurových prostředí, přepínacích tezaurovýchsystémů, složených tezaurů apod. Tezaurus lze využít jak k vyhledávání, tak k indexování záznamů. Při indexováníjsou záznamy označovány pomocí řízených termínů. Při vyhledávání může uživatel buďmanuálně zadat všechny vyhledávané řetězce nebo zadá jeden termín a systém automatickyzahrne všechna synonyma a gramatické tvary termínu. Jak již bylo zmíněno, jedním z hlavních rysů tezaurů je využití hierarchickýcha relačních vazeb, konkrétně vztahů označovaných ekvivalence, hierarchie a asociace.Ekvivalence je vztah mezi synonymy. Všechna synonyma mohou být rovnocenná, obvykleje však jeden z termínů zvolen jako preferovaný termín (preferred term), další synonymajsou pak označena jako alternativy k danému termínu. Vyhledávání je pak pro koncovéhouživatele usnadněno tím, že ke vstupu do tezauru může použít kterékoliv z danýchsynonym. Vzácně jsou navíc definovány vztahy mezi pseudosynonymy (quasi-synonyms)– mezi slovy, která mají podobný, ne však totožný význam. Hierarchie (na rozdíl od ekvivalence není symetrická) je v tezaurech vytvořenavymezením vztahů mezi podřazenými pojmy (narrower term) – podtřídami (subclass) 37
  • 35. a nadřazenými pojmy (broader term) – nadtřídami (superclass). Nejčastěji se v tezaurechpoužívá pouze jeden typ této vazby, výjimečně lze definovat více typů hierarchickévazby. Asociace (symetrický vztah) se používá k vytvoření vazby tehdy, pokud mezitermíny existuje sémantický vztah, ale nelze jej označit pomocí ekvivalence ani hierarchie.Pomocí asociace lze například spojit antonyma (slova s opačným významem) apod. V případě multilinguálních (vícejazyčných) tezaurů pak navíc do hry vstupuje dalšívztah – mezijazyková ekvivalence. Ta je obvykle definována pouze mezi preferovanýmitermíny.2.1 Tvorba tezaurů Pokud pomineme možnost převzetí (a případné adaptace) již existujícího tezauru(která bývá obvykle nerealizovatelná, protože drtivá většina tezaurů je vytvářena prospecifickou databázi nebo sadu záznamů, což prakticky vylučuje jejich přenos a použitív jiném než původním systému), je v případě potřeby nutno přikročit k vytvoření vlastníhotezauru. Vytvářením tezaurů se zabývá několik mezinárodních standardů. Mezinárodnístandard ISO 2788 a americký národní standard ANSI/NISO Z39.19 obsahují doporučenípro budování monolinguálních tezaurů, standard ISO 5964 pak pokrývá oblast budovánímultilinguálních tezaurů. Lze vymezit dva základní přístupy ke tvorbě tezaurů (v praxi se obvykle aplikujíoba přístupy společně):• Postup shora dolů (top-down method): · je sestavena skupina expertů, která rozhodne o rozsahu a přibližném okruhu termínům které budou do tezauru zahrnuty, · s využitím případných stávajících slovníků a/nebo tezaurů se rozhodne o vztazích vybraných termínů, · upřesní se okruh termínů vybraný dříve, zvolí se preferované termíny; stanoví se ekvivalence mezi preferovanými termíny a jejich alternativami; stanoví se hierarchie a asociace mezi preferovanými termíny, · vytvoří se předběžná verze tezauru, následuje testování a úpravy.• Postup zdola nahoru (bottom-up method) · sestaví se skupina expertů sloužících jako poradci, · vybere se sada již indexovaných dokumentů (pokud existují) a indexové termíny z této sady se použijí jako předběžný seznam termínů, · pokud nejsou k dispozici indexované dokumenty, vezme se sada dokumentů používajících přirozený (tj. neřízený) jazyk a postupuje se analogicky, · tezaurus se začne budovat na základě takto získané předběžné sady termínů: ve spolupráci s experty a dalšími zdroji informací se upřesní význam všech termínů, stanoví se vztahy mezi termíny, · vytvoří se předběžná verze tezauru, následuje testování a úpravy. 38
  • 36. 2.2 Integrace tezaurů Integrace tezaurů nabývá na významu se vzrůstajícím počtem existujících tezaurů.Tento jev je podmíněn nutností pokrýt všechny vědy, případně vědní disciplíny u vědkomplikovanějších (jako např. fyzika či geografie). Řešením je tvorba několika tezaurů. Tyse mohou v určitých termínech vzájemně překrývat, případně mohou mít shodné termínyzpracované v rozdílné kvalitě (stejně tak jako v atlasech bývají mapy, jejichž obsah sepřekrývá, ale měřítko je odlišné). Z předchozího odstavce vyplývá, že v těchto případech není možný přímýautomatický překlad dotazu z jednoho jazyka do jazyka jiného. I přesto lze vytvořitmultilinguální tezaurus. Za použití existujících slovníků může být využita existujícístruktura pro překlad a rovněž pro kontrolu adekvátnosti daného překladu. Je třebazdůraznit, že pro multilinguální tezaury není třeba překlad samotných slov (což je účelslovníků), ale klíčových frází. Moderní informační systémy, jako např. WWW a digitální knihovny, obsahují vícedat, než kdy předtím. Tyto systémy je snadné používat; mají globální rozložení. Protojsou dostupné velkému množství heterogenních skupin. Na straně druhé právě velkémnožství heterogenní informace vytváří požadavek takového nástroje pro uživatele, kterýby mu umožnil pracovat s (pro něj) významnou částí dat. Jedním z těchto nástrojů jsoutezaury. Osvědčily se jako způsob jednotného a stálého slovníku pro indexaci a získávánítzv. informačních objektů (information bearing objects, IBO). Moderní multilinguálnía mezioborová informace vyžaduje více než jen tradiční jednojazyčné úzce zaměřenétezaury. Široké spektrum klientů informačních systémů požaduje tezaury, které mohou býtpoužity „nespecialisty“. Tezaury jsou dostupné pro různé oblasti zájmu se specifickou strukturoua terminologií. Mnohdy však nejsou sjednoceny ani tezaury v rámci jednoho oboru(zabývají se pouze specifickými oblastmi). V důsledku vzrůstu počtu informačních systémůse zvyšuje poptávka po rozsáhlejších slovnících, které pokrývají širší oblasti informacía současně jsou mnohem více selektivní. Jedním z řešení je použití sbírky tezaurů v souladuse strukturou lidských znalostí. Tyto tezaury mohou být na sobě nezávislé nebo jsou vevíce či méně provázaném vztahu. V minulosti bylo mnoho tezaurů manuálně integrovánodo jednoho supertezauru. To je však nedostatečné pro vytvoření volněji spojenýchinformačních systémů, kde volné spojení (také tzv. federace) tezaurů je vhodnější– umožňuje každému tezauru ponechat si svoji autonomii. Snaha o integraci tezaurů vefederaci je nižší, než v jiných multi-tezaurových systémech. Důvodem je především fakt, žepo akceptování autonomie tezauru následuje akceptování určitých nekonzistencí. Federacetezaurů nabízí nové způsoby indexování a vyhledávání. Proces indexování, stejně jakovyhledávání v tezauru, těží z přístupu k různým (obecným a specializovaným) tezaurům,které tvoří federaci tezaurů. Jeden či více tezaurů poskytují vstupní bod pro uživatele.Automatické využití jiných tezaurů umožňuje uživatelům integraci obsahů jednotlivýchtezaurů okamžitě. Abychom se vyhnuli slovníku, který mate uživatele svojí obsáhlostí,odlišujeme indexované tezaury od neindexovaných. Základní snahou je integrovat tezaurypři zachování jejich autonomie. Tento fakt je významný pro prostředí, jež podporuje platbuza individuální používání tezauru. Federace tezaurů je zvláště užitečná pro indexování 39
  • 37. a vyhledávání ve velkých informačních systémech. Těmi jsou například informačnísystémy obsahující data z několika informačních systémů nebo informační systémyintegrující distribuované autonomní informační zdroje. Příklady užitečnosti federace tezaurů jsou metainformace či katalogové systémy.V posledních letech bylo sestaveno několik metadatových standardů a metainformačníchsystémů. Klíčovými tématy pro poskytnutí jednotného vstupního bodu je interoperabilitametainformačních systémů (která může existovat na regionální, národní a mezinárodníúrovni) a k nim příslušející tezaury. Proto je jedním z účelů kostry federace tezaurů vyřešitproblém dotazování informačních objektů (IBO) indexovaných různými, potenciálněse překrývajícími tezaury. Jiným příkladem v tomto směru jsou digitální knihovny,jež obsahují široce distribuované informační objekty (jako např. textové dokumentyv rozdílných jazycích). V podobném smyslu může být federace tezaurů použita jako nástrojpro podporu vyhledávání mezi jazyky.2.3 Způsoby integrace tezaurů V minulosti byly tezaury manuálně integrovány do jednoho velkého „supertezauru“.Naproti tomuto způsobu řešení je pro technickou interoperabilitu distribuovanýchinformačních systémů vhodnější volnější integrace (loosely integration), zvaná federace(viz dále). Tento způsob integrace umožňuje zachovat autonomii zúčastněných tezaurů.V posledních letech navíc integrace nabývá jiných možností, které jsou důsledkem novýchtechnologií – jako např. WWW (World Wide Web), CORBA (Common Object RequestBroker Architecture) či programovacího jazyka Java. Tezaury je možné integrovat třemi hlavními způsoby: federace (federation),sjednocení (unions) a spojení (couplings).• Federace je kombinace několika tezaurů při zachování jejich autonomie. Tezaury zapojené do federace mohou být uchovávány v rozdílných databázích a spravovány nezávisle na ostatních. Federace se skládá ze všech termínů a vztahů „členských“ tezaurů. Navíc obsahují informace o vztazích mezi termíny z různých tezaurů. Koncepty, které existují ve více než jednom tezauru, jsou kombinovány do jednoho federativního konceptu. Mohou být přidány jiné vztahy (jako např. hierarchické), aby bylo zajištěno vhodnější odkazování mezi jednotlivými slovníky. · Tato jednoduchá forma integrace tezaurů může vést k nekonzistencím, které mohou být odstraněny pouze vyjmutím některých termínů či vztahů z jednoho či více tezaurů. Akceptování těchto nekonzistencí je cenou za zachování autonomie každého z integrovaných tezaurů. Jinými slovy můžeme říci, že federace tezaurů není sama o sobě konzistentním tezaurem. Tato nevýhoda je vyvážena snadností tvorby federace, zachováním autonomie integrovaných tezaurů a užitečností v řadě aplikací – i přes určitou nekonzistenci.• Sjednocení je (oproti federaci) považováno za krok dále při integraci tezaurů. Integrovaný slovník prošel revizí, aby byla odstraněna nekonzistence. Výsledkem je nový korektní tezaurus. Sjednocení tezaurů může tvořit základ nového tezauru, který bude (po dokončení) nezávisle zlepšovat své zdrojové tezaury. Hlavní aplikací u sjednocení je tvorba metatezaurů. Metatezaurus by se neměl vytvářet nezávisle 40
  • 38. na zdrojových tezaurech. Na straně druhé je třeba, aby byl jednou za čas znovu sestaven kvůli adaptaci na provedené změny. Praktickým příkladem metatezauru je „Meta“, který vznikl sjednocením několika lékařských tezaurů [152].• Spojení je zvláštním případem integrace mikrotezaurů (tj. tezaurů se specializovanými slovníky; nazývané také jako subtezaury) s více obecnými makrotezaury. Mikro- a makrotezaury se musí vzájemně přizpůsobit. Příkladem je European Educational Thesaurus [155].2.4 Metadata a tezaurus Síťové systémy pro organizaci znalostí obvykle obsahují objekty různých typů. Tytoobjekty jsou popsány za použití velkého množství odlišných metadatových schémat. Z tohodůvodu je vytvořen stroj, který rozumí metadatovým popisům odpovídajícím schématůmrůzných oborů. Existují především tyto tři základní scénáře, podle kterých je požadovánainteroperabilita mezi metadatovými popisy:• Umožnit jednoduché vyhledávací rozhraní napříč heterogenními metadatovými popisy.• Umožnit integraci či spojení metadatových popisů, které jsou založeny na doplňujících, avšak potenciálně se překrývajících metadatových schématech nebo standardech.• Umožnit rozdílné pohledy základních a kompletních metadatových popisů závisejících na zájmu, úhlu pohledu a požadavcích uživatelů. Metadatové popisy z rozdílných oborů nejsou sémanticky odlišné, nýbrž se vzájemněpřekrývají a komplexním způsobem jsou příbuzné mezi sebou. Dosažení interoperabilitymezi takovými metadatovými popisy je manuální tvorbou užitečné; manuální přiřazeníjeden k jednomu ale nevyhovuje mnoha existujícím metadatovým slovníkům. Výhodnějšímpřístupem je využití faktu, že mnoho entit a vztahů se vyskytuje napříč všemi oblastmizájmu (např. lidé, místa, organizace, události, atd.). Přístupem k heterogenním datovým zdrojům v síťové struktuře vznikly novéproblémy v oblastech zajištění terminologie a interoperability. Jsou zapotřebí řešení kezlepšení fulltextových vyhledávání a průvodce návrhem schémat kontrolovaných termínůpro užití ve strukturovaných datech, včetně metadat. Tezaury jsou vytvářeny v odlišných jazycích, s rozdílným účelem, úhlem pohledua na rozdílných úrovních abstrakce a detailu pro společný přístup ke specifickým sadámsbírek informací. Proto je při integraci kladen důraz také na metadata. Ta mohou býtzpracována podle dvou základních norem:• Dublin Core je obecným standardem pro metadata, který může být použit při popisu dokumentů pro jejich hledání.• ISO 19115 představuje normu, která je současně přijata za ČSN. Rozsah aplikačních oblastí je v porovnání s Dublin Core širší. 41
  • 39. 2.5 Prostorové tezaury Prostorové tezaury začaly vznikat ve Velké Británii v 19. století jako výčetgeografických názvů tehdy známého světa s cílem dokumentovat rostoucí anglický vliv.Na tuto tradici se opět začalo navazovat na počátku 90. let 20. století, kdy začal vznikatweb v takové podobě, jak jej známe dnes. Tehdy vyhledávače buď neexistovaly neboneposkytovaly dostatečně relevantní výsledky. Hlavní úlohu při hledání požadovanýchdat či informací tak hrály internetové portály, tj. webové servery, které slouží jako bránado světa internetu. Typicky obsahovaly katalog odkazů, díky kterému plnily funkciinternetových rozcestníků. Teprve v pozdější době (druhá polovina 90. let) se začalyvytvářet vyhledávače v podobě, jakou známe dodnes. Pro oblast geografie jsou však tyto vyhledávače nedostačující, ve většině případůobsahují podporu tzv. fulltextového vyhledávání, které je pouze jednou z částí geografickéhovyhledávání. Proto bylo třeba obohatit „klasické“ vyhledávače o možnost jiných foremvyhledávání. I tato snaha se postupem času ukázala jako nedostatečná, začíná proto tvorbaprostorových tezaurů, ve webovém podání někdy označovaných jako gazetteer – podleWikipedie definovaný jako geografický adresář dodávající důležité reference k vybranémumístu (místům), často v kombinaci s atlasem. Formální definice tezaurů jsou uvedeny v mezinárodních i amerických standardech.Jednak jde o ANSI/NISO Z39.19 stanovující pravidla pro tvorbu, formátování a správujednojazyčného tezauru. O stupeň výše jsou pak standardizační snahy Technické komise46 Mezinárodní organizace pro standardizaci (ISO), která vytvořila dvojici standardů– ISO 2788 (pro monolingvální standardy; tj. odpovídající Z39.19) a ISO 5964 (promultilingvální standardy). Podle výše uvedených standardů můžeme prostorové tezaury chápat jako saduorganizovaných geografických názvů a sadu standardizovaných recipročních vztahůmezi těmito názvy. Název je pak v tomto významu slovo nebo fráze reprezentujícíkonceptuální kategorii. Vztahy mezi těmito pojmy jsou významné při vyhledávání– kromě nadřazených a podřazených pojmů (jako např. kraj a okres v administrativníhierarchii) – rozlišujeme také synonyma. Jinými slovy řečeno, pokud uživatel vyhledávářeky, v běžném vyhledávači nenalezne výsledek, zatímco prostorový tezaurus jej navedenapř. na databázi označenou vodní toky. Prostorové tezaury řeší sémantickou heterogenitumezi datovými zdroji, protože pomáhají rozvíjet popis pokrytý metadaty o hierarchickoustrukturu pojmů a synonyma velmi podobného významu. Nicméně je třeba dodat, že početslov obsažených v tezaurech je i tak omezen. Největší šance na získání požadovaných datjsou proto v té chvíli, kdy uživateli oznámíme, jaký prostorový tezaurus (tj. jaký konkrétnívýčet klíčových slov) je při popisu používán. Z výše uvedených přístupů je patrné, že ideální popis tematického a prostorovéhoobsahu geografických dat si vyžaduje nejen metadata, ale také prostorový tezaurus. S tímtopřístupem počítají současné standardizační snahy v oblasti metadat – tj. standard CSDGM(častěji v literatuře označovaný jako FGDC) a norma ISO 19115. U obou je možnédoplňovat klíčová slova konzistentním způsobem z formálně registrovaného tezauru.Klíčová slova lze do metadat zadat také v libovolné podobě, čímž se však snižuje snadnostnalezení potřebné informace. Kromě toho odebíráme jeden ze stavebních kamenů moderníinfrastruktury prostorových dat. 42
  • 40. Při tvorbě prostorového tezauru se používá metoda označovaná jako geoparsing.Jedná se o proces, v němž se klíčovému slovu nebo frázi nestrukturovaného textu přiřazujígeografické identifikátory (jako např. zeměpisné souřadnice vyjádřené pomocí zeměpisnédélky a šířky či použití kódové informace). Takovým příkladem je explicitní vyjádřenív zeměpisných souřadnicích u fráze „30 kilometrů západně od Brna“. Tato metoda jepoužita u GEOnet Names Server (viz dále). Na první pohled se může zdát, že geoparsing jeshodný s geokódováním; v praxi však geoparsing jde za hranice geokódování. Geokódováníanalyzuje jednoznačnou strukturovanou lokaci (jako např. poštovní směrovací číslo)a explicitně formátované numerické souřadnice. Geoparsing se zabývá nejednoznačnoureferencí nestrukturovaného textu – jako např. Lhota, která je názvem několika míst.Software pomáhající nám v tomto procesu se nazývá geoparser – viz obr.5. Obr. 5: Příklad použití geoparseru nad nejednoznačným geografickým textem Prostorové tezaury ve většině případů nebývají samostatně distribuovány, setkámese s nimi proto zejména v podobě webové služby – tj. pomocí adresovatelného middle-wareserveru podporujícího georeferencování a vyhledávání. Rozlišujeme dva základní modelyprostorového tezauru: jednoduchý seznam názvů (se všemi problémy z toho vyplývajícími– jako např. neunikátnost) nebo model spojující název s lokací (jako např. index v atlasu).Zároveň je třeba tento model informace strukturovat – vytvořit tzv. hierarchický tezaurus.Pak můžeme snadno prozkoumávat vztahy mezi jednotlivými názvy. Na straně druhé všakstále nezaručujeme unikátnost názvů a obtížně vztahujeme názvy k ostatním lokátorům- jako např. PSČ. Prostorový tezaurus by měl vždy obsahovat přinejmenším: unikátníidentifikátor geografického prvku, geografický název, typ geografického prvku (jako např.jezero) a prostorové umístění. V současné době můžeme jako hlavní prostorové tezaury vymezit následující: Getty Thesaurus of Geographic Names (TGN) TGN představuje nástroj pro sběr a správu mnoha geografických klíčových slovpro danou oblast zájmu a pro rozdílné úrovně měřítka (tj. obydlené místo, mikroregion,kraj, stát, kontinent). Getty Thesaurus of Geographic Names je strukturovaným slovníkemobsahujícím od roku 2000 (i když práce na něm začaly již roku 1987) cca. 1 100 000názvů osídlených míst, administrativních celků, infrastruktury, hydrografie, orografiea vegetace na celé Zemi. Všechny záznamy jsou v angličtině a většinou také v místnímjazyce. Odpověď dotazu obsahuje rovněž geografické souřadnice, zdroj dat, druh místaa specifické poznámky. Mimo to jsou všechny názvy pomocí vztahů zařazeny v hierarchii(viz obr. 6). 43
  • 41. Obr. 6: Výsledek dotazu v podobě hierarchie tezauru TGN GeoNet Name Server (GNS) Tato sbírka geografických klíčových slov poskytuje přístup k databázím názvůNárodní geoprostorové zpravodajské služby (National Geospatial-Intelligence Agency;NGA) a Výboru geografických názvů Spojených států (U.S. Board on Geographic Names;US BGN). Přestože obě instituce jsou americkými národními, i zde je možné vyhledávatmísta na celé Zemi. Stejně tak představují cenný prostorový tezaurus pro Českourepubliku. GNS databáze obsahují přes 4 miliony názvů na naší planetě zachycující tematikyod osídlených míst, administrativních jednotek, infrastruktury, hydrografie, orografieaž po vegetaci. Speciální kategorií jsou podmořské názvy, jež v ostatních prostorovýchtezaurech mnohdy nebývají. Hlavním rozdílem oproti TGN je široké spektrum nástrojůpro vyhledávání a aktuálnější údaje. Např. pro Českou republiku zde v administrativníhierarchii naleznete nejen současné názvy krajů, ale také jejich stará synonyma (např. krajVysočina – Jihlavský) či zařazení míst i podle krajů dle jejich územní působnosti v letech1960 – 2001. The World Gazetteer Poslední jmenovaný prostorový tezaurus se výrazně odlišuje od svých předchůdců,profiluje se pouze na úzkou oblast demografie. Umožňuje zobrazit hierarchii od úrovnězemí, přes kraje po města, kde zobrazuje i počet obyvatel z posledního sčítání lidu. Jednáse zejména o prostorový tezaurus pro laickou veřejnost, který nebyl od začátku roku 2006dále aktualizován.3. Katalogové služby Katalogové služby umožňují publikovat a vyhledávat metadata dat, služeba příbuzných informačních modelů. Metadata obsažená v těchto katalozích by mělaobsahovat takový popis těchto zdrojů, který umožní klást dotazy (vyhledávání) a jejichocenění pro konkrétní použití a další zpracování lidmi nebo stroji. Na rozdíl od fulltextového vyhledávání známého z vyhledávacích portálů (Googleapod.) by měla tato služba umožňovat strukturované vyhledávání podle určitých parametrů(např. typ zdroje, prostorový rozsah apod.) a tak lépe vymezit množinu získaných údajů. 44
  • 42. Myšlenka sdílení a distribuovaného vyhledávání metadat vznikla někdy kolemr. 1970 v prostředí knihovnických systémů. Za tímto účelem vznikl přenosový protokolZ39.50 [50], který je dosud široce používán právě v knihovnických systémech.3.1 Katalogová služba pro prostorová data Konsorcium Open Geospatial vytvořilo specifikaci pro katalogovou službu proprostorová data [128]. Umožňuje vyhledávat a zobrazovat metadata prostorových dat,jejich aktualizaci v katalozích, distribuované vyhledávání přes více serverů a asynchronnízpracování v případě dlouhé odezvy serveru. Služba je definována obecně a umožňujeimplementaci nad různými protokoly a s různými typy metadat. Aktuální verze standarduje „OGS Catalogue Services Specification verze 2.0.2”. Protokoly: Standard definuje operace pro tyto protokoly: · Z39.50, · CORBA/IIOP, · HTTP, z nichž poslední, nazývaný Catalogue Services for the Web (CSW), je považovánza nejmodernější a je upřednostňován. Projekt INSPIRE také předpokládá jeho použití. Dotazovací jazyk: Specifikace umožňuje standardizované dotazování pomocí těchto jazyků:• Common Query Language (CQL). Je obdobou jazyka SQL a je používán např. v implementacích knihovnických aplikací založených na Z39.50. Implementace tohoto jazyka v katalogové službě je povinná.• OGC Filter. Je definovaný v rámci standardů OGC [130] a je založen na XML. Používá se např. při dotazech WFS a WMS/SLD. Protože jeho implementace v katalogové službě není povinná, je podporován řadou systémů (Geonetwork, TerraCatalog, Micka, ...). Metadatové profily: Specifikace sama nedefinuje dotazovací položky ani strukturu metadat vracenýchserverem. Definuje pouze obecný rámec pro přenos libovolných metadat různých typů(ISO 19115, ISO 19119, FGDC, ebRim apod.) Jednotlivé profily jsou pak definoványdalšími normami. Pro zachování základní interoperability je součástí specifikace definiceminimální množiny dotazovatelných položek a položek obsažených v odpovědi (viz tab.5). Tyto položky jsou odvozeny ze standardu Dublin Core [23] a jsou povinné pro každoukatalogovou službu.• Profil pro metadata prostorových dat: Ve specifikaci OGC [128] je definován profil pro metadata ISO 19115/19119 [56,57]. Vychází z kódování těchto norem do XML dle standardu ISO 19139 [59]. Umožňuje popisovat jak metadata dat, tak metadata služeb. Tato specifikace zavádí některá rozšíření normy ISO 19115, např. přidává položku „application“ v číselníku MD_ScopeCode. Předpokládá se užití tohoto profilu v projektu INSPIRE. 45
  • 43. Tab. 5: Základní dotazovatelné položky katalogové služby Název Popis Datový Typ Subject Téma zdroje, např. klíč. slova CharacterString Title Název zdroje CharacterString Abstract Stručný popis (abstrakt) CharacterString AnyText Označení fulltextového vyhledávání CharacterString Format Formát zdroje CharacterString Identifier Unikátní identifikátor záznamu v katalogu Identifier Modified Datum aktualizace metadatového záznamu Date-8601 Type Typ zdroje (dataset, service apod.) Codelist BoundingBox Ohraničující obdélník EX_GeographicBoundingBoxclass in ISO 19115 CRS Kartografické zobrazení Identifier Association Vazba na další zdroje Associace• Profil ebRim. ebRim je specifikace OASIS pro registry webových služeb pro elektronický obchod (ebRIM je zkratka Electronic Business Registry Information Model). Tento standard je pro popis služeb flexibilnější než ISO 19119, proto jej některé katalogy využívají. Specifikace OGC [127] popisuje možnost použití ebRim profilu pro metadata ISO 19119. Operace: Specifikace definuje tyto operace (povinné jsou zvýrazněny tučně): viz tab. 6Tab. 6: Definice operací Operace Popis GetCapabilities Vrací základní metadata služby DescribeRecord Vrací popis struktury metadatového záznamu GetDomain Vrací popis domény parametrů GetRecords Vrací metadatové záznamy GetRecordById Vrací metadatové záznamy zadané pomocí identifikátoru záznamu Pro práci s katalogovou službou je nejdůležitější operace GetRecords, která vracívlastní metadatové záznamy. Vybrané parametry dotazu: RESULTTYPE - co služba vrací „hits“ (vrací počet nalezených záznamů) / „results“ (vrací metadatové záznamy) / „validate“ (jen testuje, zda je dotaz validní) TYPENAMES – jaký profil metadat služba vrací „csw:Record“ (vrací základní položky Dublin Core) gmd:MD_Metadata (vrací metadata podle ISO 19115/19119) pozn.: Tento parametr doznal změny mezi jednotlivými verzemi standardu. Také různé verze katalogů jej implementují různě, např. csw:Record byl dříve pojmenován „OGCCORE“ 46
  • 44. ELEMENTSETNAME – označení množiny prvků, které služba vrátí „brief” / „summary” / „full” (jaká množina položek bude vrácena) Dotazy je možno provádět jak pomocí GET, tak POST. GET není definováno provšechny operace (např. Transaction). Dotazy je možné zasílat i prostřednictvím SOAP. CONSTRAINTLANGUAGE – dotazovací jazyk, povoleny jsou hodnoty: „CQL_TEXT” nebo „FILTER” Operace pro aktualizaci katalogu: Součástí specifikace jsou příkazy pro aktualizaci a správu katalogu. Označují sejako CSWT. Jsou to tyto operace:a) Operace Transaction Operace umožňuje měnit data přímo na serveru pomocí dotazu zaslaného na serverve formě XML. Příkaz nemá KVP (ve formě řádku URL) verzi. Příkaz umožňuje tyto akce: · Insert - jeden nebo více záznamů je vloženo do katalogu. · Update - umožňuje aktualizovat určité záznamy definované pomocí povinného elementu Constraint. Element recordProperty umožňuje měnit jen některé hodnoty metadat). · Delete - záznamy určené pomocí elementu Constraint budou smazány. Služba vrací jednak celkový údaj o provedených akcích (počet vložených záznamůapod.), jednak detailní údaj o každém záznamu.b) Operace Harvest Tento dotaz umožní ukládat/měnit data na serveru tím, že provede dotazy na jinézdroje (servery) a zpracuje získaná data. Pracuje jak v KVP, tak XML verzi. Dotaz můžeběžet jak v synchronním, tak asynchronním modu. Dotaz obsahuje (mimo jiné) tytoparametry: · Source - URI zdroje, odkud se mají data získat. · ResourceType - Odkaz na schéma definující typ získaných dat (FGDC, ISO apod.) · HarvestInterval - Interval, za kterým se spouští tato operace. Není-li uveden, spouští se jednou ihned. · ResponseHandler - URI, na který se zašle oznámení, když operace asynchronně spuštěná byla dokončena. 47
  • 45. 48
  • 46. Kapitola 4: INTEROPERABILITA, DATOVÉ MODELYA GENERALIZACE DATMILAN KOCÁB, TOMÁŠ CAJTHAML, PAVEL VANIŠ, KAREL STANĚK, KARELCHARVÁT1. Interoperabilita Interoperabilita neboli univerzálnost dat významně rozšiřuje možnosti využitelnostigeografických dat, a tím zvyšuje jejich hodnotu. Významným přínosem je jednoduchámožnost sdílení a integrace dat a odpadá tím nutnost údržby a aktualizace všech datovýchsad. Každá organizace zajišťuje aktualizaci, údržbu a vedení pouze vlastních datovýchsad, další datové sady mohou být pouze připojeny, případně využity jen pro dálkovévyhodnocení dotazu. Nutnými podmínkami interoperability dat je precizní určení standardů a zejménapak jejich bezvýhradné dodržování, dále pak otevřenost používaných formátů dat tak, abybylo možno s daty pracovat bez nutnosti datové konverze. Pokud je nutné pro práci nadcizími daty provádět konverzi, odpadá možnost pouhého vzdáleného připojení dat a jenutno provádět úpravu dat před využitím. Další základní podmínkou je ochota spolupracovat a sdílet data. S touto podmínkouse pojí i nutnost legislativního rámce pro poskytování, sdílení a využívaní dat včetněvhodně voleného datového obchodu, a to jak v resortu veřejné správy, tak pro soukromézájemce o data. Interoperabilita dat musí být řešena jak na úrovní syntaktické, tj. na úrovni sjednocenídatových struktur a výměnných formátů, tak i na úrovní sémantické, tj. na úrovni chápáníobsahu dat. Integrovat znamená dát něco v jeden celek. Integrace je řetězení výrobních postupů,údržby a šíření dat včetně systému jejich aktualizace a archivace. Datové sady pro integracimusí obsahovat metadata a vlastní data by měla být ověřena a zkompletována s ohledemna jejich vývoj a přesnost. Teprve poté je možno k integraci přistoupit. Z tohoto pohledu jenapř. i digitální Státní mapa 1 : 5 000 či 1 : 10 000 integrována z několika částí, ale každáčást je integrována nedostatečně. Integrací lze docílit optimálního využití existujících státních mapových děl(1 : 10 000, 1 : 5 000,…) a s využitím daných prostředků lze efektivně rozšířit geografickádata jako důležité národní bohatství. Proto by měl stát do integrace investovat a definovat,která data integrovat a v jaké formě a jaká data bude poskytovat uživatelům pro jejichaplikace. Důležitou podmínkou je nepřerušit již započatou práci uživatelů dat, postupintegrace zvolit podle uživatelských hledisek a formát dat volit otevřený, nezávislý nakonkrétním programovém vybavení, aby data byla široce využitelná. Mezi nejvýznamnější překážky bránící jednoduché a rychlé integraci dat patřízejména: 49
  • 47. • Užití různých referenčních dat a systémů.• Odlišná lokalizace identických prvků v terénu v různých datových sadách, jedná se například o průběh správních hranic, budovy a další liniové prvky.• Úpravy některých prvků obsažených v několika datových sadách pro konkrétní produkty, například úpravy výškopisu SM 5 v souladu s polohopisem. Takto upravený polohopis již není promítnut zpět do dat ZABAGED a původně identická data se liší.• Oddělená aktualizace prvků obsažených ve více sadách, kdy jednotlivé datové sady jsou aktualizovány odděleně a na základě různých podkladů.• Potřeba generalizace vybraných objektů pro mapy menších měřítek, kdy generalizace probíhá ručními, a tudíž subjektivními metodami, opět odděleně pro jednotlivé produkty.2. Souřadnicové soustavy a referenční systémy Všechny objekty a jevy na zemském povrchu znázorňované v geografickýchinformačních systémech je nutné lokalizovat. K tomu slouží souřadnicové soustavy, vekterých je lokalizace uvedených objektů dána dvojicí nebo trojicí rovinných či prostorovýchsouřadnic. Geodetická měření často jako výchozí prostorové souřadnice používajísouřadnice geocentrické. Geocentrický souřadnicový systém má počátek ve středu Zeměa souřadnicové osy X, Y, Z. Osa X leží v rovině rovníku a prochází greenwichskýmpoledníkem, osa y leží též v rovině rovníku a prochází poledníkem 90° východní zeměpisnédélky, osa z leží v ose rotace Země. Pro kartografické účely a pro lokalizaci objektů jsouvšak i tyto souřadnice transformovány do prostorových souřadnic na elipsoidu (zpravidlaWGS 84). V dalším textu bude pojednáváno pouze o souřadnicových soustavách, kterémají vztah k matematické kartografii.2.1 Souřadnicové soustavy na referenčním elipsoidu Základní souřadnicovou soustavou na referenčním elipsoidu jsou zeměpisnésouřadnice, označované též geodetické zeměpisné souřadnice nebo pouze geodetickésouřadnice. Souřadnice tvoří zeměpisná (geodetická) šířka φ a zeměpisná (geodetická)délka λ. Zeměpisná šířka dosahuje hodnot v rozsahu <-90°, 90°>, často jsou tyto hodnotyoznačovány i jako jižní zeměpisná šířka (pro hodnoty <-90°, 0°>) a severní zeměpisnášířka (pro hodnoty <0°, 90°>). Zeměpisná délka používaná v běžném životě nabývá hodnot<-180°, 180°> s počátkem na základním poledníku s přírůstkem ve směru východním. Pro účely definice některých zobrazení, zejména konformních, se na referenčnímelipsoidu definuje další soustava souřadnic, tzv. izometrických souřadnic. Podlematematické definice jsou izometrické souřadnice takové, kde čtverec délkového elementulze vyjádřit jako součet čtverců délkových elementů v jednotlivých souřadnicových osách,případně ještě vynásobený vhodnou funkcí obou souřadnic. 50
  • 48. 2.2 Souřadnicové soustavy na referenční kouli Na referenční kouli jsou též základní souřadnicovou soustavou zeměpisnésouřadnice. Na rozdíl od souřadnic na elipsoidu jsou často nazývány zeměpisnýmisouřadnicemi sférickými nebo kulovými a jsou označovány zeměpisná šířka (nakouli, sférická, kulová) U a zeměpisná délka (na kouli, sférická, kulová) V. Pokud sezobrazují oblasti blízké pólům, často se používá i zenitový úhel vypočítaný podle vztahuZ = 90°-U. Rozsahy hodnot zeměpisných souřadnic na kouli a jejich použití v praxi jeobdobné jako u zeměpisných souřadnic na elipsoidu. Stejně jako na referenčním elipsoidui na referenční kouli lze definovat soustavu izometrických souřadnic, zde označených jakoQ, V. Na referenční kouli je možno definovat soustavu kartografických souřadnicvztaženou ke kartografickému pólu. Kartografické souřadnice se zpravidla používají přišikmém zobrazení a poloha kartografického pólu se volí podle specifiky konkrétníhozobrazení referenční koule do roviny. Kartografické souřadnice tvoří kartografická šířka š a kartografická délka d. Tytosouřadnice jsou ve vztahu ke kartografickému pólu definovány obdobně jako zeměpisnésouřadnice ve vztahu k zemskému pólu. Rovněž kartografické poledníky a rovnoběžkymají obdobný průběh jako poledníky a rovnoběžky zeměpisné.2.3 Souřadnicové soustavy v zobrazovací rovině V zobrazovací rovině se převážně používá pravoúhlá souřadnicová soustavadefinovaná počátkem 0 a osami X a Y. V této soustavě mohou být řešené i všechny úlohypraktické geodezie a kartografie za použití vzorců analytické geometrie v rovině. Z charakteru některých zobrazení ale plyne, že při transformaci referenční plochydo roviny je výhodnější nejprve použít polárních souřadnic v rovině. Počátek polárnísoustavy se volí vždy na ose X soustavy pravoúhlé. V praxi se používají dvě základnířešení – s různými a totožnými počátky obou soustav. Počátek rovinných souřadnicových soustav se zpravidla volí uprostředzobrazovaného území. Z hlediska konstrukce map, jejich používání nebo používáníprostorových geoinformací je však výhodné, aby celé území leželo pouze v 1. kvadrantu.Proto se často k vypočteným souřadnicím přičítají vhodné konstanty ∆X a ∆Y [27]. 51
  • 49. Obr. 1: Posun počátku pravoúhlé souřadnicové soustavy mimo zobrazované území2.4 Souřadnicové systémy definované pro užití v ČR V současné době souřadnicové systémy v ČR definuje zákon č. 116/1995, což jenařízení vlády ze dne 19. dubna 1995, kterým se stanoví geodetické referenční systémy,státní mapová díla závazná na celém území státu a zásady jejich používání. Tento předpisdefinuje a ukládá užívání především těchto závazných souřadnicových systémů, jejichždále uvedený podrobnější popis čerpá zejména z [27], [28] a [98]. · světový geodetický referenční systém 1984 (závazná zkratka „WGS 84”), · evropský terestrický referenční systém (závazná zkratka „ETRS”), · souřadnicový systém Jednotné trigonometrické sítě katastrální (závazná zkratka „S-JTSK”), · souřadnicový systém 1942 (závazná zkratka „S-42”), · výškový systém baltský - po vyrovnání (závazná zkratka „Bpv”), · tíhový systém 1995 (závazná zkratka „S-Gr95”).2.4.1 S-42 Jakmile byly po 1. světové válce zabezpečeny aktuální potřeby praxe, bylavedle S-JTSK, jejíž zhušťování dále probíhalo, budována od r. 1931 též tzv. Základnítrigonometrická síť, s většími trojúhelníky (s=36 km), s nejvyšší dosažitelnou přesnostía podle nejnovějších vědeckých poznatků. Tato síť byla později podle mezinárodnězavedeného termínu označena jako astronomicko-geodetická síť (AGS). Do r. 1954, kdybyly ukončeny měřické práce, bylo na území Československa zaměřeno: · úhlově 227 trojúhelníků se 144 vrcholy, · astronomicky 53 bodů, · 6 základen (invarovými dráty) a rozvinovacích sítí, · gravimetricky okolí 108 bodů I. řádu a 499 bodů II. řádu, · částečné spojení s trigonometrickými sítěmi sousedních zemí. 52
  • 50. V roce 1955 byl tento měřický materiál shromážděn a v průběhu dalších třech letbyla tato síť (AGS) vyrovnána v Moskvě společně s dalšími sítěmi zemí východní Evropy.Vyrovnání bylo realizováno na Krasovského elipsoidu a pro převod na rovinné souřadnice(x,y) bylo použito Gaussova zobrazení v 6º pásech. Od r. 1958 byl do této AGS, vyrovnané v rámci souborného vyrovnánív Souřadnicovém systému 1942 (S-42), převáděn S-JTSK a všechny ostatní v S-JTSKpolohově určené body tak, aby byly splněny v zásadě tyto požadavky, dle [28]: 1) Trigonometrickou síť I. řádu vyrovnat v 10 blocích (1958-59). 2) Vybranou část bodů trig. sítě II. a III. řádu (celkem přes 700 identických bodů) rovněž vyrovnat (1959-60). 3) Vcelku a od II. řádu nahradit vyrovnání souřadnic vhodnou transformací, umožňující co největší mechanizaci výpočetních prací (od r. 1960). 4) Využít v nejvyšší míře výsledků předběžného převodu do S-52. 5) Zachovat vysokou lokální přesnost S-JTSK; přitom korigovat místní (zejména délkové) deformace této sítě. 6) Při transformaci zachovat identitu souřadnic bodů určených vyrovnáním, a to zejména souřadnic bodů AGS. Metoda transformace byla odvozena pro konkrétní potřeby Československaa byla mj. uspořádána tak, aby souřadnice bodů vzešlých z vyrovnání (AGS, I., II. i III.řád) obdržely po transformaci souřadnice, totožné s vyrovnanými. Úloha řešila tedyv zásadě tzv. transformaci nestejnorodých souřadnic, kdy se méně přesný systém (S-JTSK)transformuje pomocí čtvercové sítě 10×10 km identických fiktivních bodů do novéhopřesnějšího systému, který je kromě orientace a tvaru zejména rozměrově podstatně lépeurčen. Pracovní název tohoto souřadnicového systému byl „S-52 po vyrovnání”, definitivnípak byl Souřadnicový systém 1942 (S-42). Porovnáním souřadnic S-42 s S-JTSK byly zjištěny závažné délkové deformaceS-JTSK, zejména na Slovensku a zvláště pak v jeho jižní části. Deformace, dosahujícíhodnot až 30 mm/km, byly (a dosud jsou) velkou překážkou při použití přesných dálkoměrů;prakticky stejný problém vzniká při použití technologie GPS. Na tomto místě je nutnépodotknout, že deformace jsou také působeny vlivem stárnutí sítě (posuny stabilizací)a rozdílným způsobem redukcí měřených veličin na zobrazovací plochu.2.4.2 WGS 84 WGS 84 (World Geodetic System 1984, Světový geodetický systém 1984) jegeodetický geocentrický systém armády USA, ve kterém pracuje globální systém určovánípolohy GPS a který je zároveň standardizovaným geodetickým systémem armád NATO. WGS 84 je konvenční terestrický systém (CTRS), realizovaný na základě modifikaceNámořního navigačního družicového systému (Navy Navigation Satellite System, NNSS).Modifikace spočívá v posunu počátku souřadnicové soustavy, rotaci a změně měřítkadopplerovského systému NSWC 9Z-2 tak, aby systém byl geocentrický a referenční nultýpoledník byl identický se základním poledníkem definovaným Bureau International del’Heur [98]. 53
  • 51. WGS 84 je globální geocentrický geodetický referenční systém pevně spojený sezemským tělesem. Systém je definován primárními a sekundárními parametry.• Primární parametry definují rozměry referenčního elipsoidu přiřazeného systému, jeho úhlovou rychlost rotace vůči nebeskému referenčnímu systému a součin gravitační konstanty a hmoty Země soustředěné v referenčním elipsoidu.• Sekundární parametry definují model detailní struktury zemského gravitačního pole (Earth Gravity Model, EGM). Počátek a orientace souřadnicových os jsou prakticky realizovány souřadnicemix, y, z dvanácti stanic, které monitorují dráhy GPS družic. Od 1.1.1994 jsou WGS 84souřadnice 10 sledovacích stanic GPS zpřesněny na WGS 84 (G730) [98] a připojenypřesným relativním měřením pomocí technologie GPS k systému ITRF-91, později bylsystém rozšířen na 12 stanic v dále zpřesněném systému WGS 84 (G873). Na území bývalého Československa bylo započato s realizací systému WGS 84 nazákladě kampaně VGSN’92. Od 1.1.1998 je WGS 84 zaveden ve vojenském a civilním letectvu a v AČR je běžněpoužíván v rámci kooperace s armádami NATO pro standardizaci v geodezii a kartografii. V současné době byly péčí TS AČR geodetické polohové základy převedeny zespolečného systému ETRS-89 do WGS 84, který je nyní využíván v AČR ke• geodetickému zabezpečení letišť, civilních i vojenských,• geodetické lokalizaci prvků, které jsou podsystémem armádního ŠIS (štábní informační systém AČR),• zabezpečení jednotek AČR, působících ve svazku IFOR, SFOR,• tvorbě mapového standardizovaného díla v zobrazení UTM (Universal Transversal Mercator).2.4.3 ETRS-89 ETRS-89 je uživatelský geocentrický souřadnicový systém (European TerrestrialReference System), jehož souřadnicový rámec byl odvozen z rámce ITRF Mezinárodníslužbou rotace Země (International Earth Rotation Service, IERS). Výhodou tohoto souřadnicového rámce je, že na rozdíl od ITRF (IERS TerrestrialReference Frame) je spojen s eurasijskou kontinentální deskou. Díky tomu jsou ročníčasové změny souřadnic nejméně o řád menší (mm), než je tomu v případě ITRF (cm). Stejně jako celosvětový ITRS je i kontinentální ETRS tvořen referenčním rámcem(ETRF - European Terrestrial Reference Frame - Evropský terestrický referenční rámec)a příslušnými konstantami a algoritmy [98]. V roce 1987 podkomise EUREF rozhodla definovat European Terrestrial ReferenceSystem 89 (ETRS-89) s využitím výsledků mezinárodní kampaně EUREF-89, jejímžcílem bylo definovat na základě ITRS evropský geocentrický systém. V této pozorovacíkampani bylo využito kromě techniky laserové lokace družic (Satellite Laser Ranging -SLR) i interferometrie s velmi dlouhými základnami (Very Long Baseline Interferometry- VLBI) a hlavně metod GPS (Global Positioning System). 54
  • 52. Systém ETRS-89 je definován: 1) ETRF-89, který je realizován evropskými stanicemi referenčního rámce ITRF-89 technik SLR a VLBI, vztaženými k epoše 1989.0, 2) ETRF-90, který je tvořen souřadnicemi evropských stanic ITRF90 vztaženými k epoše 1989.0 a vztažnými vektory (centračními veličinami) mezi GPS stanicemi a stanicemi technik SLR a VLBI na bodech zařazených do kampaně EUREF-89: neobsahuje tedy body, na kterých bylo použito pouze techniky GPS, 3) EUREF-89, který zahrnuje IERS stanice v Evropě a všechny stanice GPS kampaně EUREF-89. Souřadnicový systém je realizován tím způsobem, že všechny body pozorovací sítě IERS jsou brány jako body definiční (s fixovanými souřadnicemi).2.4.4 Výškové souřadnicové systémy - Bpv Počátky budování výškových bodových polí na území ČR spadají do druhépoloviny 19. století. Tehdy byla naše republika součástí Rakouska-Uherska. Z této dobypochází soubor měření Vojenského zeměpisného ústavu ve Vídni. Za základ byla zvolenavybroušená ploška na skále představující střední hladinu Jaderského moře (Molo Sartoriov Terstu). Za základní nivelační bod pro naše území byl zvolen bod Lišov u ČeskýchBudějovic. Krátce po vzniku Československé republiky roku 1920 bylo zřízeno odděleníNivelační služby při Ministerstvu veřejných prací a vznikla Československá jednotnánivelační síť (ČSJNS), která zahrnovala všechny již určené nivelační body a byla dáledobudovávána. V roce 1944 měla téměř 40 000 bodů, v roce 1957 již měla více než 70 000bodů. V době II. světové války byl na krátký čas změněn výškový systém a ze systémuČSJNS/Jadran byly výšky udávány v systému N.N. (Normal Null), a vztaženy k základnímubodu v Amsterodamu. Po 2. světové válce začal postupný přechod na systém vztažený ke střední hladiněBaltického moře (ve vojenském přístavu Kronštadt). Vzhledem ke komplikovanýmvztahům mezi původním jaderským a novým baltským systémem vzniklo v průběhulet hned několik systémů. Nejprve „Výškový systém baltský – 68“, kdy se od výšekv systému Jadran odečítalo 68 cm. Později „Výškový systém baltský – 46“, kdy se odvýšek v systému Jadran odečítalo 46 cm. Po mezinárodním vyrovnání nivelačních sítí vznikl konečně výškový systém Balt povyrovnání (Bpv), ve kterém není jednotný rozdíl mezi výškami jednotlivých nivelačníchbodů. V důsledku kvalitativně rozdílných použitých tíhových oprav se rozdíl nepatrně lišípřípad od případu. Převod mezi oběma systémy je tedy pouze přibližný Bpv E Jadran –40 cm. Od 1.1. 2000 je pro veškerá výšková měření přípustný pouze systém Bpv. Do tohotodata bylo možné taktéž zpracovávat výšková měření v jaderském systému.2.4.5 S-Gr95 Tíhový souřadnicový systém je určen hladinou a rozměrem sítě, která je odvozenaz absolutních tíhových měření v mezinárodní gravimetrické síti a souborem hodnottíhového zrychlení z vyrovnání mezinárodní sítě. 55
  • 53. Tento tíhový souřadnicový systém se používá zejména pro speciální, předevšímgeodetické práce.2.5 Souřadnicové systémy v mezinárodních souvislostech Je důležité si uvědomit, že s příchodem globálních mezinárodních referenčníchsystémů došlo ke změně pozice souřadnicových systémů vybudovaných na klasickýchgeodetických základech. Dalším elementem, který výrazně ovlivnil vývoj souřadnicových systémů, jetechnický pokrok, zejména rozvoj technologií v současné době označovaných jakoglobální družicové navigační systémy (GNSS - Global Navigation Satellite System). Mezině je možné např. zařadit systémy GPS nebo právě vznikající systém GALILEO. Posledním faktorem, který zřejmě ovlivnil práci se souřadnicovými systémyje informatizace společnosti. Právě při zobrazování přeshraničních map v různýchsouřadnicových systémech, s využitím webových XML služeb např. dle specifikací OGC(Open Geospatial Consorcia), dochází k problémům při překrytu jednotlivých datovýchvrstev apod. Dobré myšlenky v tomto směru podnítila taktéž iniciativa INSPIRE (TheINfrastructure for SPatial InfoRmation in Europe).2.6 Geodetické referenční systémy v evropském kontextu V současné době bylo na základě průzkumů zjištěno, že nejpoužívanějším (vevropských zemích) geodetickým referenčním systémem je ETRS89. Pro výšková měřeníje navržen EVRF2000 (European Vertical Reference System). Proto veškerá vektorová data by měla být založena na ETRS89. V závislosti na typuaplikace budou uživatelé aplikovat projekce odpovídající jejich potřebám a požadavkům. Dokument INSPIRE, tzv. AST position paper (Architecture & Standards PositionPaper) doporučuje zemím využít další projekce založené na ETRS89. Jde o využitíETRS89 jako:• geodetického referenčního systému k vyjádření a uložení polohy, kde jsou známy odchylky přesnosti a elipsoidické souřadnice, s pokladovým elipsoidem GRS80[ETRS89]. K vyjádření výšek je použit EVRF2000.• Lambertův azimutální stejnoplochý souřadnicový referenční systém [ETTRS- LAEA] z roku 2001 pro konformní celoevropské zobrazení statistických analýz a zobrazení.• Lambertův kónický konformní souřadnicový referenční systém [ETRS-LCC] pro konformní celoevropská mapování v měřítkách menších nebo rovných měřítku 1:500 000.• transverzální Mercatorovo zobrazení souřadnicový referenční systém [ETRS-TMzn] pro konformní celoevropské mapování v měřítku větším než 1:500 000. 56
  • 54. 3. Datový model Základem datového modelu je profil odvozený od SimpleFeature profilu GML3.GML (geographic mark-up language) je standardem konsorcia OGC pro výměnugeografických dat. GML byl adoptován mezinárodní organizací ISO pod označením 19136jako nástroj přenosu geografických dat. Definice GML je sama o sobě poměrně rozsáhlá(v poslední verzi dokumentace přesahuje 600 stran), ale na druhou stranu je poměrněflexibilní a umožňuje definici uživatelských profilů. Pro usnadnění manipulace s těmitoprofily je přímo v distribuci GML dokumentace XSLT skriptů podporujících tvorbuuživatelských profilů. V nedávné době tak vznikla celá řada zjednodušených profilů GMLusnadňujících manipulaci s geografickými objekty. Jako příklad těchto aktivit mohousloužit profily GML Point profile, GML profile for RSS a již zmíněný GML for SimpleFeatures (SF). OGC Simple Features je jeden z nejpoužívanějších standardů v oblasti uchovávánígeodat. Zaměřuje se na primitivní geometrické objekty a manipulaci s nimi. Výhodoutéto jednoduché implementace je její podpora téměř všemi geodatabázovými stroji. ProfilGML pro SF byl vytvořen pro potřeby služby WFS. Je dobrým základem pro nastaveníGML profilu pro správu dat s ohledem na snadné propojení s datovými zdroji. Z kontextudefinované služby se ale není možné omezit pouze na SF. Dominantní roli v úpraváchprofilu hraje především potenciál generalizace datového souboru. Pro tyto účely je třebajednak zavést komplexnější struktury než SF – zde se nabízí existující prvky GML mimooblast SF specifikace - a také rozšířit existující vlastnosti definovaných tříd. V následujícím přehledu je popsán seznam rozšiřujících vlastností a typů nutnýchpro implementaci datového modelu:generický geometrický objektstatus (granularity index): vrací true | false stav úrovně detailu objektucharacter: vrací artificial |natural sémantická povahaorigin: vrací physical | abstract | interpolated sémantický původis_structure_member: vrací null | (třída,id) partonomická vazbaattached: vrací seznam id definiční vazbaattach(id): předá id jinému objektu konstruktor definiční vazbyappearance_related: vrací id kauzální vazbarelated_to: vrací seznam (id, typ relace) seznam omezujících vazebinside: vrací seznam id omezující vazbashare vrací seznam (typ, id, sub_id_prop,sub_id_foreign)omezující vazbain_fixed_distance: vrací seznam (id, vzdalenost) omezující vazbain_proportional_distance: vrací seznam (id, proporce) omezující vazbain_direction: vrací seznam (id, bearings) omezující vazbaharmonized_with: vrací seznam id, typ zarovnání omezující vazbadisappear: status na false eliminacedisplace (typ, parametry) posunutí 57
  • 55. Skupina bodů – shluk bodů, prostorově a tematicky blízkýchaggregate (metoda) nahrazení skupiny novým objektemtypify (id) nahrazení skupiny typizovanou skupinouweed (metoda, úroveň) odstranění nevýznamných prvků skupinyLinie – izolovaný liniový prvek např. zlom nebo hrana sítěorder: vrací pořadí| null je-li prvkem sítěrole : vrací segment | part | border role liniového prvkusimplify (metoda, úroveň) zjednodušení průběhuSíť – liniová struktura propojených liniových prvků např. říční nebo komunikační síť,obsahuje hrany a může obsahovat podsítěparts: vrací pole (id,order) seznam hranweed (metoda,úroveň) odstranění nevýznamných hransimplify (metoda,úroveň) zjednodušení všech hran sítěIzolinie – reprezentant hranice klasifikace spojitých nebo pseudospojitých jevůrebuild (metoda, sample set) reinterpolacesample_set: (vrací definiční body) definiční měření interpolaceSkupina polygonů - shluk ploch, prostorově a tematicky blízkých, např. jezerní soustavaamalgamate (metoda,úroveň) slitítypify (id) nahrazení typickou skupinouweed (metoda,úroveň) zjednodušení hranicconvert_to_point (metoda,úroveň) kolapsconvert_to_line (metoda,úroveň) kolapsalign (id) zarovnání podle objektuMozaika (coverage) – plošný pokryv, např. územní členěnísimplify (metoda,úroveň) zjednodušení hranface – buňka mozaiky definována seznamem hranabsorb (metoda,úroveň) zahrnutí sousedních buněkjoin (metoda,úroveň) spojení buněk se stejnou vlastnostídissolve (metoda,úroveň) rozpuštění v sousední buňce 58
  • 56. 4. Generalizace dat Pro implementaci automatizované kartografické generalizace je nutno uvážitrozdělení úloh mezi real-time generalizací a implementaci předzpracovaných výsledkůgeneralizace do datového modelu. Výhodou real-time generalizace je relativní nezávislostna zdroji geodat na druhou stranu nevýhodou je doba zpracování. V uspokojivých časovýchintervalech je možno řešit pouze limitovaný objem dat a specifické úlohy. Z hlediskaobjemu je potřeba určit časovou závislost pro jednotlivé algoritmy. Z hlediska kandidátůimplementovatelných generalizačních postupů je možno identifikovat následující :• atributová selekce – redukce počtu prvků na bázi jejich kvalitativních charakteristik (např. třída silnic). Použití této metody je implicitně podporováno každým geodatabázovým strojem, nicméně komplikací je skutečnost, že není zohledněn charakter území,• zjednodušení průběhu liniových prvků – existují poměrně rychlé algoritmy vycházející z trojúhelníkové lokální redukce vertexů (nejednodušším příkladem je vectgen). Jedinou komplikací jsou sdílené hranice prvků. V rámci geodatabází je nutno v takovém případě zajistit buď schopnost manipulace s planárním grafem (polygony > planární graf > zjednodušení > polygony) nebo možnost vracet pořadí vertexů na vybraných segmentech případně substituce těchto segmentů (polygon > sdílená hranice > zjednodušení > substituce zjednodušené hranice na sousedech) · Algoritmus VectGen Typ : simplifikační algoritmus Parametry : Koridor – šířka pásma Popis algoritmu : 1. krok: Zachováme první nod. 2. krok: Testujeme následující dva vertexy po posledním zachovaném vertexu. Je-li vzdálenost prvního z nich, od linie tvořené posledním zachovaným vertexem a druhým z nich, větší než DST zachováme tento vertex, jinak ho eliminujeme. 3. krok: Opakujeme 2. krok až po předposlední vertex. 4. krok: Zachováme poslední nod. Použité funkce : konverze křivky na seznam bodů vytvoření seznamu bodů vytvoření linie vzdálenost bodu od linie vytvoření křivky ze seznamu bodů• rozpouštění hranic na bázi společné vlastnosti sousedících prvků – předpokladem je schopnost geodatabáze sjednocování prvků,• kolaps plošného objektu na bodový objekt pomocí aproximace centroidu. Následné generalizační procedury vyžadují podporu generalizace v datovém modelupro urychlení zpracování. Důvodem je nutnost kontextové analýzy geodat, jejíž náročnostje obtížně predikovatelná. Vzhledem ke komplexnosti analýz a distribuci datových zdrojů 59
  • 57. je v některých případe vhodné vycházet z analogií a odhadů, které budou nastavenyv pomocných datových strukturách na brokerovém serveru.Podpora generalizace v datovém modelu Realizace této podpory je možná buď na bázi implementace nových atributů dodatabázového modelu nebo vedení dynamicky připojitelných deskriptorů, které budouuloženy na brokerovém serveru. K těmto pomocným strukturám mohou patřit :• generalizační index – každému vertexu geometrie je přiřazena hodnota odpovídající stupni detailu. K danému úkolu je použitelný libovolný zjednodušující algoritmus globálního charakteru. K vhodným algoritmům patří trojúhelníková redukce typu Visvalingam. Index je možno připojit jako atribut tabulky typu proměnné pole o velikosti odpovídající počtu vertexů geometrie · Visvalingam-Whyattův algoritmus Typ: hierarchický simplifikační algoritmus Parametry : minimální velikost trojúhelníka Popis algoritmu : 1. krok: Každému vertexu spočítáme plochu trojúhelníku definovaného jím a jeho sousedy a přiřadíme jim počáteční eliminační koeficient. 2. krok: Vyřadíme vertexy s koeficientem 0. 3. krok: Najdeme vertex s nejmenším koeficientem a vyřadíme ho. Přepočítáme koeficienty jeho sousedů. Pokud jsou menší než koeficient vyřazeného, nastavíme jejich koeficient na něj. 4. krok: Opakujeme 3. krok dokud nejsou vyřazeny všechny vnitřní vertexy. 5. krok: Zachováme první nod. 6. krok: Procházíme vertexy. Pokud je jejich koeficient větší než KOEF, zachováme je. 7. krok: Zachováme poslední nod. Použité funkce : konverze křivky na seznam bodů vytvoření seznamu bodů vytvoření trojúhelníka vytvoření křivky ze seznamu bodů• skupiny prvků – pro agregaci, typifikaci a zarovnání geoprvků je nutná jejich klasifikace do skupin. Tato klasifikace vychází ze statistické analýzy distribuce jevů v prostoru, která může být poměrně časově náročná. Její záznam je opět možný pomocí atributu v tabulce,• amalgamační vertexy – je více variant, jak se vyrovnat z amalgamací prvků, datově nejméně náročnou je určení vertexů, kterými povede napojení na další prvek,• komplementární polygony jsou alternativou k předchozí podpoře amalgamace. V geodatabázi se uchovávají polygony, které spojí prvky agregace, a amalgamace se tak převede na problém rozpouštění hranic,• agregované polygony – v geodatabázi jsou vedeny alternativní reprezentace skupin geoprvků, 60
  • 58. • redukční indexy – jsou vymezeny oblasti, kde platí homogenní redukce geoprvků podle Toepferova zákona. Tyto oblasti mohou pomáhat i jiným generalizačním procedurám vyžadujícím homogenitu zpracování,• referenční skelet – soubor liniových prvků tvořící referenční bázi pro odsazování a zarovnávání,• skelet volné oblasti – vymezení prázdných prostorů na mapě spolu s jejich skeletem pro určení směru odsazení prvků,• trajektorie objektu – vektor posunu prvků v závislosti na měřítku,• databáze s vícenásobným rozlišením Nejstarší přístup k vyrovnání souvisí se ze změnou měřítka. V nejjednodušší podobě se jedná o přiřazení měřítkového rozsahu jednotlivým prvkům, přičemž pro každé měřítko existuje právě jedna reprezentace každého mapovaného jevu. Problémem je realizace spojité změny měřítka skrze množství potřebných alternativ. Pokud vycházíme z přístupu Ratajského a Bertina, kteří dělí generalizaci na kvantitativní a kvalitativní (strukturální a konceptuální), pak je nutno určit tzv. fokální měřítka – to je místa, kde se mění koncepce mapy a dochází ke vzniku nových prvků a ostatní měřítka se určí zjednodušením reprezentací v těchto měřítkách. Zde je otázkou, nakolik amalgamace plošných objektů je konceptuální změnou (budovy > blok, jednoznačně ano, skupina lesních ploch do větší lesní plochy, jednoznačně ne). Dalším vodítkem je palcové pravidlo 5-ti násobku měřítka pro automatizovanou generalizaci, ze kterého vyplývá, že ke stanovení parametrů generalizace musí dojít v postupných krocích nepřevyšujících pětinásobek zdrojového měřítka. Je tedy možno konstruovat fokální měřítka na pětinásobcích zvolených měřítek (10000, 50000, 250000,1000000). 61
  • 59. 62
  • 60. Kapitola 5: ARCHITEKTURA PRO SDI A JEDNOTLIVÉSTANDARDY PRO JEJÍ PODPORUSTANISLAV HOLÝ, ŠTĚPÁN KAFKA, JÁCHYM ČEPICKÝ, KAREL CHARVÁT1. Využití technologií webových služeb Webové služby představují další krok ve vývoji internetových aplikací. Jejichpodstatou je v prostředí internetu komunikace stroj-stroj pomocí standardních protokolůzaložených nejvíce na jazyku XML. Tento trend se nevyhnul ani oblasti GIS. KonsorciumOpen Geospatial (dříve Open GIS) vytvořilo řadu specifikací webových služeb pro GIStechnologie. Služba je autonomní částí softwaru, která implementuje logiku v podobě kódu,spravuje svůj stav, komunikuje prostřednictvím zpráv, je řízena politikou a je dostupná posíti. Jde v podstatě o distribuovanou aplikaci, od které můžeme očekávat splnění přesnědefinovaných úloh. Webové služby přinášejí řadu výhod do webových aplikací:• Distribuovaný přístup k datům a aplikacím - data jsou sdílena mezi aplikacemi (obr.1) Z toho vyplývá: · data mohou být ukládána pouze tam, kde vznikají, · každá organizace udržuje pouze ta data, která má ve své kompetenci, k ostatním má přístup přes webové služby, · odpadá tedy nutnost off-line přesunu dat ke koncovým uživatelům, · data jsou vždy aktuální (pokud jsou aktualizována), · uživatel si vybere pouze taková data a služby, které potřebuje, · uživatel není závislý na jedné softwarové platformě. Jednotlivé mapové Obr. 1: Rozdíl mezi webovými aplikacemi a službami 63
  • 61. servery mohou být založeny na technologiích různých firem, ale díky standardizovanému rozhranní uživatel často ani nepozná, na jakém software daný server běží (interoperabilita). Webové služby mohou být zpracovávány na straně klienta, např. DHTML klientWMS na adrese http://www.wmsviewer.com (obr. 2 A) nebo na některém ze serverů(který vlastně plní roli klienta), který je poskytuje dále (obr. 2 B). Tento přístup se nazývákaskádování. Samozřejmě lze oba přístupy kombinovat. Obr. 2: Topologie aplikací na základě webových služebA - klient komunikuje přímo se všemi servery, B - informace jde přes další server (kaskádování) Základní služby v současné době využívané jsou:• katalogové služby (viz. předchozí kapitola),• zobrazovací služby WMS, SDL a Coordinate Transformation,• datové služeby WFS a WCS. Z pohledu projektu SpravaDat jsou důležité i služby analytické, především pakWPS. Pro obchodování s daty a službami slouží Web Pricing Services.1.1 Web Map Service (WMS) WMS je služba pro vytváření a sdílení map (mapových kompozic) ve forměrastrových obrázků (jpg, png, gif, apod.). Neslouží pro přenos vlastních dat. Tyto obrázkymohou být zobrazovány v prostředí internetových nebo lokálních aplikací. Prostýmpřekrytím těchto obrázků (na straně klienta nebo kaskádujícího serveru) získaných z víceserverů může uživatel získat komplexní mapu podle svých požadavků (obr. 3). Služba umožňuje další (volitelné) operace:• dotazy na jednotlivé prvky mapy,• podporu více kartografických zobrazení,• volbu mezi více předdefinovanými styly (např. vrstva je nabízena ve více barvách/ značkách, uživatel si jednu vybere),• podporu SLD viz kapitola o SLD. Klady, zápory WMS:• v základní verzi nedovoluje dotaz pomocí obdélníku, pomocí mapových souřadnic apod.,• neexistuje mechanismus pro autorizaci uživatelů,• není plná kompatibilita se SOAP a dalšími webovými službami,• není dořešen dotaz přes POST,• pro vyhledávání apod. je třeba volat další služby (WFS). 64
  • 62. Obr. 3: Skládání map ve WMS1.2 Styled Layer Descriptor (SLD) Tato specifikace představuje rozšíření WMS, které umožňuje klientovi pomocíspeciálních dotazů:• zadat barvy, kterými se vykresluje vrstva (včetně rastrů),• zadat symboly pro vykreslování (buď předdefinované nebo např. poslat ikonku pro zobrazení bodu),• zadat vlastnosti popisných textů v mapě,;• vybírat prvky pro zobrazení (pomocí dotazovacího jazyka definovaného ve Filter Encoding Specification),• vytvářet tematické mapy podle hodnot atributů,• použít jako zdroj dat další WFS nebo WCS server. Tím se WMS server stává kaskádující aplikací specializovanou na tvorbu mapových kompozic dle zadání uživatele.1.3 Web Map Context OpenGIS® Web Map Context (WMC) Implementation Specification [125] jeurčena pro podporu OpenGIS® Web Map Service (WMS). Popisuje ukládání mapy 65
  • 63. (mapového okna) složené z různých vrstev z různých WMS serverů. Obsah mapy můžebýt uložen v zakódovaném tvaru, takže uživatelé jsou schopni automatické rekonstrukcemapy (mapového okna), kterou vytvořili již v minulosti.1.4 Filter Encoding Tato specifikace slouží pro zadávání dotazů ve WFS, SLD, WCS apod. Vycházíz Common Query Language (CQL) definovaného OpenGIS Cataloue Interface, prostorovédotazy vycházejí ze Simple Features Specification pro SQL. Dotazy jsou kódovány veformě XML elementů.1.5 Coordinate Transformation Tento důležitý standard definuje rozhraní pro všeobecné určování polohy v GIS,souřadnicové systémy a transformace souřadnic mezi různými systémy.1.6 Web Feature Service (WFS) WFS je služba pro přenos prostorových dat po internetu ve formátu gml. V základníverzi vrací prostorová data na základě daného dotazu, v rozšířené verzi umožňuje transakcenad vzdálenou prostorovou databází. Data GML získávaná touto službou pak mohou býtzpracovávána v klientských aplikacích typu desktop aplikací koncového uživatele, nebozpracovávána pomocí WMS-SLD serverů apod. WFS je výchozí službou pro další typyslužeb např. Gazeteer service apod. Atributové i prostorové dotazy/výběry jsou definoványpomocí Filter Encoding Specifikace Výhody a nevýhody WFS• Data ve formátu gml jako textový soubor jsou velice obsáhlá ve srovnání s daty přenášenými v binární formě. Jsou nepoužitelné při pomalejším připojení na internet. Problém objemu dat by měl řešit návrh specifikace ogc pro binární gml.• Přenášejí se data obsahující plnou grafickou i atributovou informaci (nikoli jen např. obrázek, jak je tomu u WMS), je větší možnost zneužití.• Data jsou nabízena jen v jedné kartografické projekci.• GML umožňuje dost širokou variabilitu formátu dat, klienti tomu nejsou často přizpůsobeni a čtou jen určitý typ formátu. Interoperabilita je zatím otevřenou otázkou.1.7 Web Coverage Service (WCS) WCS je webová služba pro sdílení dat v prostředí internetu. Zatímco WMSzprostředkovává zobrazení map, WFS slouží pro přenos vektorových dat v jazyku GML,tato služba umožňuje přenášet data v nativním formátu společně s metadaty nutnýmik jejich interpretaci. V současné době je umožněn přenos rastrových dat, v budoucnu mábýt specifikace rozšířena i na data vektorová. Nevýhodou je přenos velkého objemu dat přes internet. 66
  • 64. 1.8 Web Processing Services Open Geospatial Consortium, Inc.® (OGC) pracuje na novém standardu OGC®Web Processing Service (WPS) a jeho verzi 1.0.0. WPS (původně Geoprocessing Service)a definuje rozhraní použitelné pro publikování geoprostorových výpočtů (procesů)v prostředí počítačových sítí. Proces může obsahovat jakýkoliv algoritmus, početní úkon nebo model, který pracujes prostorovými daty. Proces tak může být velmi jednoduchý nebo vysoce komplexní. Můženapříklad zjišťovat rozdíl dvou satelitních snímků z různých období nebo sumu srážekna základě radarových dat, stejně jako komplikované klimatické modely. Vstupní datapotřebná pro tyto výpočty mohou být uložena na serveru, stejně jako mohou být dostupnána vzdálených serverech a nerozhoduje, jsou-li to data rastrová či vektorová. Nejčastějise při práci s rastrovými daty využívá formát GeoTIFF a pro práci s vektorovými datyGeography Markup Language (GML). Jsou-li data uložena na vzdálených serverech, můžesi je proces stáhnout pomocí dalších služeb definovaných OGC, například Web FeatureService (WFS) či Web Maping nebo Web Coverage Service (WMS, WCS). Standard WPS je navržen tak, aby poskytovatel mohl vystavit proces přístupnýz webu a aby jakýkoliv klient mohl spustit proces s vlastními vstupními daty bez znalostijeho konkrétní struktury. WPS standardizuje popis procesů, jejich vstupů a výstupů, způsobspuštění a způsob práce s výstupem procesu. Tento standard nepopisuje konkrétní procesnebo procesy, které mohou být implementovány. WPS také nespecifikuje žádná konkrétnívstupní nebo výstupní data, popisuje pouze jejich typy. Protože WPS nabízí obecné rozhraní, může být vlastně použit pro implementaciexistujících nebo plánovaných služeb OGC, zaměřených na poskytování geoprostorovýchslužeb. Krátký přehled WPS Standard WPS specifikuje tři základní operace, které mohou být klientem požadoványna serveru. Všechny tři operace jsou povinné a každý server by jimi měl disponovat. Tytotři operace jsou podobné dalším službám OGC, zejména WMS, WFS a WCS. Jedná se o:• GetCapabilities – tato operace umožňuje klientům zjistit dokument s metadaty (Capabilities – schopnostmi), popisující vlastnosti serveru. Dokument GetCapabilities obsahuje identifikaci poskytovatele, informace o případných poplatcích a zejména název a obecný pospis každého procesu dostupného na serveru.• DescribeProcess – tato operace umožňuje klientům po serveru požadovat (a dostat zpět) dokument popisující detailní vlastnosti specifikovaného procesu, zejména požadované vstupy, jejich formáty a výstupy spolu s jejich formáty. Klient na základě této odpovědi formuluje zadání pro následující požadavek – Execute. „Ví“ také, jaké odpovědi se mu dostane – v jakém formátu a formě může výstupy očekávat.• Execute – tato operace umožňuje klientům spustit požadovaný proces se vstupními daty a parametry a dostat zpět výsledek (výsledky) početní operace. Jako příklad může být vzat jednoduchý proces, který tvoří obalovou zónu (buffer)okolo vstupního vektorového souboru. Klient nejdříve zjistí, dostupnost požadovaného 67
  • 65. procesu na serveru pomocí operace GetCapabilities. Následně potřebuje zjistit, jakévstupy jsou potřebné pro spuštění tohoto procesu a také, jaké výstupy může očekávat. Tytoinformace poskytuje dokument DescribeProcess. Ze zpracování dokumentu vznikléhooperací DescribeProcess vyplývá, že pro výpočet obalové zóny jsou zapotřebí dva vstupy:vlastní vektorový soubor a šířka obalové zóny, označené například jako „vector“ a „width“.V dokumentu je také specifikováno, že vstupní vektor musí být ve formátu GML a že šířkazóny může být typu číslo s plovoucí desetinnou čárkou (double).Obr. 4: WPS v prostředí webového prohlížeče. Na serveru se o výpočty stará GRASS GIS, o ko-munikaci se stará PyWPS, komunikace mezi webovým prohlížečem a serverem probíhá pomocí standardu OGC Web Processing Service. Zdroj: http://www.bnhelp.cz Na základě těchto informací může klient spustit operaci Execute. Součástí vstupuje odkaz na vstupní vektor a šířka obalové zóny. Vstupní vektor může být také součástíspouštěcího dokumentu Execute přímo, neboť tato žádost může mít podobu dokumentuXML a vstupní vektor (GML) může být její součástí. Během výpočtu může procespravidelně „informovat“ klienta o postupu výpočtu. Po skočení výpočtu vrací proces odpověď, která může mít dvě formy: Buď je vrácenpřímo výsledek výpočtu (tabulka, číslo, vektorová mapa, rastrový soubor) nebo je vrácenvýsledný XML dokument ExecuteResponce obsahující výstupy, zprávu o tom, skončil-liproces úspěšně a další závěrečné informace. Součástí výstupu je buď výsledný vektor(v našem případě vektor s obalovými zónami) nebo pouze odkaz na něj. 68
  • 66. Kapitola 6: SDÍLENÍ PROSTOROVÝCH DAT A SLUŽEBA MOŽNÉ OBCHODNÍ MODELYKAREL CHARVÁT, PETR KUBÍČEK1. Úvod Sdílení prostorových dat a služeb je základem pro úspěšnou implementaci směrniceINSPIRE a obecně pro budování jakékoliv SDI. Problematika sdílení přitom zahrnujejak aspekty technické, tak i aspekty legislativní a obchodní. Data a služby mohou býtsdílena jak za úplatu, tak i bezúplatně. Jednotlivé obchodní modely pak ovlivňují i užitouarchitekturu dané služby. V rámci EU vytyčuje základní pravidla pro sdílení dat a služebsměrnice INSPIRE, a to primárně pro oblast environmentální, ovšem s ambicí dalšíhorozšíření.2. INSPIRE a sdílení geodat Problematika sdílení geodat a obchodních modelů souvisí velmi úzce se zaváděnímsměrnice INSPIRE. Síťové služby jsou nezbytné pro sdílení prostorových dat mezi různýmiúrovněmi orgánů veřejné správy ve Společenství. Tyto síťové služby by měly umožnit:• vyhledávání,• transformaci,• prohlížení a stahování prostorových dat,• spuštění služeb a elektronického obchodu založeného na prostorových datech. Mechanismus sdílení souborů prostorových dat a služeb centrální vládou a jinýmiorgány veřejné správy a fyzickými nebo právnickými osobami vykonávajícími funkce veveřejné správě podle vnitrostátního práva může zahrnovat:• zákony a předpisy,• licence,• finanční opatření a správní postupy, například za účelem ochrany finanční životaschopnosti orgánů veřejné správy, kterými je uložena povinnost zajišťovat si příjmy nebo jejichž data jsou například jen částečně dotována členskými státy, takže musí získat zpět nedotované náklady zavedením poplatků pro uživatele nebo například za účelem uchovávání a aktualizace těchto dat. Vzhledem k výše uvedeným skutečnostem je zřejmé, že v průběhu implementacesměrnice INSPIRE do národní legislativy se orgány veřejné správy budou nutně zabývatproblematikou sdílení a poskytování geodat nejrůznějším způsobem a je nanejvýš vhodnézjistit, jaká je současná situace.3. Modely přístupu k datům Následující kapitola se zabývá teoretickými aspekty možného modelového přístupuke geografickým datům. 69
  • 67. 3.1 Modely nekomerčního přístupu k datům Modely nekomerčního přístupu k datům SDI zahrnují tyto možnosti:• Katalog.• Model voleného přístupu k distribuovaným datovým službám – SDI portál.• Model přístupu pro registrované uživatele. První dvě možnosti jsou v podstatě veřejné služby pro uživatele prostorovýchdat, tyto služby mohou být poskytovány buď veřejnou správou (ministerstva) nebojim podřízenými organizacemi (kraje nebo organizace typu CAGI). Jedná se o veřejněprospěšné služby, které jsou pro uživatele zdarma a jejichž cílem je zpřístupnit veřejnědostupná data. U veřejných datových neplacených služeb lze předpokládat, že databudou poskytována výhradně pomocí WMS. Pro přístupy registrovaných uživatelů lzepředpokládat i využití WFS služeb3.1.1 Katalogové služby Katalogové služby představují základ pro budování SDI. Katalogová služba jecharakterizována jako webová služba podporující sdílení dat a dotazování na metadatamezi různými katalogy na Webu. Základní funkce jsou: · Vyhledávání datových zdrojů. · Informace o datových zdrojích. · Zpřístupnění datových zdrojů. Katalogový model jak pro veřejné služby, tak i pro služby neveřejné nebo komerčníu nás dosud nebyl implementován a jeho implementace je nezbytným krokem pro budovánínárodní SDI.3.1.2 Model voleného přístupu k distribuovaným datovým službám – SDI portál Představuje rozšíření předchozího modelu v tom smyslu, že server, který provozujekatalogové služby, umožňuje i přímé prohlížení dat. Jedná se v podstatě o model portálu,který v sobě splňuje funkce katalogu, prohlížeče dat, eventuálně umožňuje efektivnějšívýběr datových služeb a přípravu jejich kompozic do konkrétních aplikací. Katalog jevybaven speciálním browserem, který umožňuje práci s katalogem a zároveň vytvářeníuživatelských pohledů přímo na tomto portálu. Základní předpokládané funkce jsou: · Vyhledávání datových zdrojů. · Informace o datových zdrojích. · Zpřístupnění datových zdrojů. · Zobrazení datových zdrojů. · Příprava kompozic datových zdrojů. · Složení kompozic datových zdrojů.3.1.3 Model přístupu pro registrované uživatele Model přístupu pro registrované uživatele rozšiřuje možnosti předchozího řešenío autorizovaný přístup, a tím otevírá možnosti pro užívání i dalších datových služeb jako 70
  • 68. jsou WFS a WCS. Obecně lze očekávat, že tyto modely budou využívány předevšímve styku mezi jednotlivými orgány veřejné správy, uvnitř velkých organizací nebo vespolupráci mezi organizacemi, které mají spolu smlouvu o předávání dat. Základní funkceřešení budou: · Autorizace přístupu k datům a službám. · Vyhledávání datových zdrojů. · Informace o datových zdrojích. · Zpřístupnění datových zdrojů. · Zobrazení datových zdrojů. · Příprava kompozic datových zdrojů. · Složení kompozic datových zdrojů. Autorizační služba musí být provázána se všemi výstupy ze systému. Na základěautorizace může být upraven: · Přístup k datovým sadám. · Přístup k výřezům datových sad. · Přístup ke konkrétním objektům a jejich atributům. · Přístup ke katalogovým službám · Přístup k metadatovým službám. Jako možné rozšíření oproti předchozím případům může být i to, že systém obsahujei svůj vlastní datový server.3.2 Modely pro komercionalizaci dat a služeb Modely pro komercializaci dat a služeb jsou rozšířením příchozích návrhů pronekomerční SDI. V této kapitole se nebudeme zabývat strategií, jak služby zpoplatňovat,ale možným technologickým řešením. Již v úvodu byly nastíněny následující základnímodely:• Model placeného přístupu k datům.• Model placeného přístupu k integrovaným webovým službám. Jak bude zřejmé z dalších odstavců, každý následný modul představuje rozšířenípředchozího. Přesto bude vhodné popsat postupně všechny modely, aby byla lépe patrnakoncepce návrhu modelu. Je také třeba si uvědomit, že nastíněná řešení představují pouzeurčité typové úlohy, které mohou být modifikovány.3.2.1 Model placeného přístupu k datům Model placeného přístupu k datům lze získat rozšířením modulu pro autorizovanýpřístup k datům. Podstatnou změnou oproti předchozímu je to, že je systém rozšířeno služby, které umožňují vypočítávat cenu za užívané datové služby, provádět jejichfakturaci a rozdělování cen a výnosů mezi jednotlivými uživateli systému. Základní komponenty řešení budou následující: · Autorizace přístupu k datům a službám. · Vyhledávání datových zdrojů. · Informace o datových zdrojích. · Zpřístupnění datových zdrojů. 71
  • 69. · Zobrazení datových zdrojů. · Příprava kompozic datových zdrojů. · Složení kompozic datových zdrojů. Zde je jeden podstatný rozdíl oproti všem předchozím modelům. V předchozíchpřípadech bylo možné ze strany uživatele přistupovat přímo k datovým serverům,v komerčních modelech je ale nutný přístup výhradně přes vstupní bránu k tržním místům(brockerage) systému.3.2.2 Model placeného přístupu k integrovaným webovým službám Integrované služby představují další rozvoj Webových služeb. Řešení neumožňujepouze sdílet datové služby, ale i výpočetní kapacitu. Toto představuje další posun v kvalitěslužeb a řeší i řadu problémů se sdílením dat. Koncový uživatel nemusí mít v mnohapřípadech přístup k primárním datům, ale zajímají ho výsledné analýzy. Základní komponenty řešení budou následující: · Autorizace přístupu k datům a službám. · Vyhledávání datových zdrojů. · Informace o datových zdrojích. · Zpřístupnění datových zdrojů. · Zobrazení datových zdrojů. · Příprava kompozic datových zdrojů. · Složení kompozic datových zdrojů. · Analytický server.4. Sdílení prostorových dat a služeb a možné obchodní modely4.1 Současná situace Orgány veřejné správy vycházejí při poskytování dat ze svých zkušeností asoučasně zavádějí nové technologie (týkající se především poskytování dat s využitímsítě Internetu). Způsoby poskytování zatím nevyužívají příliš možností elektronickéhopodpisu, který by měl být především ve veřejné správě zaváděn, aplikován a používán. Vmodelech poskytování dat veřejné správy záleží zejména na přístupu konkrétních úřadů,povaze dat a jejich rozsahu, a také na tom, jakým způsobem jsou poskytovaná data dálevyužívána. Pro zjištění současného stavu v České republice bylo provedeno projektovýmtýmem dotazníkové šetření mezi zástupci státní správy a samosprávy. Jednotlivé otázkybyly interaktivně moderovány a vysvětleny a respondenti přímo odpovídali do dotazníků.Díky tomu se podařilo zajistit vysokou míru odezvy a zamezit případným nedorozuměníma nejasnostem. Většina respondentů dotazníkového šetření (29) byla z úrovně obcí s rozšířenoupůsobností. Přesto lze získané informace považovat za dostatečně reprezentativníi pro úroveň krajských úřadů, neboť se šetření účastnilo 9 z celkového počtu 14 krajů. 72
  • 70. Dotazníky byly nejprve analyzovány pro celý vzorek respondentů a následně také pouzepro respondenty z krajských úřadů. Dále jsou shrnuty nejdůležitější poznatky získanéz dotazníků a kvantifikovány odpovědi na vybrané otázky, ze kterých lze vyvozovatsoučasný stav. Hlavní závěry lze shrnout do následujících tvrzení:• V oblasti tvorby geodat se ukázalo, že většina z dotázaných vytváří pouze tematická data. Pokud byla uvedena primární data, jednalo se většinou o tvorbu a správu digitální technické mapy (viz obr. 1). Obr. 1: Tvorba geodat v oblasti veřejné správy• Poskytování geodat je velmi rozšířeno, a to jak směrem k orgánům veřejné správy (VS), tak k veřejnosti (občanům) a zejména ke komerčním subjektům. Při šetření se projevilo, že většina respondentů pochází z oblasti územního plánování, kde jsou právě komerční subjekty základním zpracovatelem digitálních výstupů a veřejná správa jejich poskytovatelem. Na úrovni krajů je patrná významná spolupráce směrem k nižším hierarchickým úrovním veřejné správy, zejména s obcemi s rozšířenou působností (ORP) (viz obr. 2).• Forma poskytování geodat orgánům veřejné správy – je zřejmé, že doposud převládá předávání v papírové podobě a prostřednictvím nosičů CD/DVD. Překvapivě vysoké procento (1/3) respondentů poskytuje data také pomocí webových mapových služeb. Také v tomto případě sehrává roli oblast primárního zájmu respondentů, tedy územní plánování, kde je problematika sdílení a poskytování mapových výstupů legislativně zakotvena. Také na krajské úrovni dominuje předávání pomocí nosičů, avšak z četnosti odpovědí je jasné, že úřady poskytují některá data více způsoby a je zde patrné vysoké procento (2/3) využití webových mapových služeb.• Poplatek a cena za poskytovaná geodata - zpoplatnění poskytovaných geodat je pouze u poměrně malého vzorku. Více než 2/3 dotázaných poskytují geodata bezúplatně, krajské úřady poskytují data výhradně bezúplatně. Cenová politika orgánů veřejné správy pro jednotlivé typy uživatelů se liší zejména pro komerční subjekty. Je zajímavé, že i v rámci VS samotné jsou některá data zpoplatněna. 73
  • 71. Obr. 2: Poskytování geodat veřejné správy ostatním uživatelům• Výsledky šetření jasně dokumentují, že orgány VS jsou významným odběratelem geodat. Polovina respondentů kromě geodat samotných využívá také dodavatelských mapových služeb. U krajských úřadů odebírají služby plné 2/3 respondentů. Z hlediska dodavatele dominuje ČÚZK jako primární dodavatel pro prakticky všechny subjekty VS. Poměrné zastoupení jednotlivých veřejných dodavatelů je stejné i u krajských úřadů. Vysoké procento orgánů VS (1/2) odebírá geodata od komerčních subjektů, mezi kterými dominuje brněnská firma Geodis. (viz obr. 3)• V oblasti sdílení a poskytování geodat a geodatových služeb plánuje více než 2/3 respondentů sdílení a poskytování geodat a geodatových služeb také v budoucnosti. 11 subjektů přitom jmenovitě uvažuje o zavedení webových služeb na úrovni WMS/ WFS. Ucelené výsledky dotazníkového šetření včetně plného znění dotazníku jsouk dispozici na internetové stránce projektu.4.2 Proč on-line trh s daty a datovými službami? V posledních letech byly v ČR zkušebně implementovány i standardizovanétechnologie umožňující vytváření skutečného trhu s daty a prostorové infrastruktury. I výšeuvedený dotazník signalizuje rostoucí zájem o datové služby. Přesto se však ještě nedá plněhovořit o existenci národní prostorové infrastruktury a již vůbec ne o plně rozvinutém trhus geoprostorovými daty. Existuje zde jednak výrazná poptávka po efektivnější práci s datyv oblasti státní správy a samosprávy, a to především v oblasti přístupu k datům a jejichsdílení, ale i rozsáhlý tržní potenciál pro využívání prostorových dat jak jednotlivci, taki organizacemi. Plnému rozvinutí však dosud bránila řada faktorů. Jako hlavní lze zmínit: 74
  • 72. Obr. 3: Subjekty poskytující geodata veřejné správě obecně (nahoře) a krajským úřadům (dole)• Nevyjasnění některých legislativních otázek v oblasti přístupu k prostorovým datům v rámci státní správy a samosprávy (zde již dochází k výraznému posunu především zásluhou činnosti Nemofora)• Vysoká cena geoprostorových dat, která je obvykle dána dvěma hlavními faktory: 1) Současné modely nabízení dat jsou orientovány především na nabízení ucelených datových setů, které jsou pro mnoho uživatelů cenově nedostupné. To na druhou stranu způsobuje, že neexistuje dostatečně velká poptávka po datech, která by je umožnila zlevnit. 2) Na trhu jsou nabízena obvykle data, ne služby. Velká většina budoucích potenciálních zákazníků bude požadovat informační a znalostní služby, ne primární data.• Obecně lze ještě konstatovat, že on-line služby mohou napomoci vytvořit fungující trh s prostorovými službami a informacemi. To platí i o datech pořízených z veřejných zdrojů. Základní potřeba, která je společná všem skupinám, je potřeba práce s aktuálnímidaty. Replikace dat na různé servery to může pouze velmi obtížně zajistit. Principposkytování dat z místa (organizace), která je zodpovědná za jejich správu, je optimálnípro příští otevřené systémy. Z toho je zřejmé, že vytvoření on line datových služeb 75
  • 73. pro prostorová data může napomoci jejich užívání, vytvořit trh s cenově dostupnýmiprostorovými daty, a tím i na druhé straně pomoci získat jak prostředky pro další správu aúdržbu dat, tak i pro vývoj dalších systémů. Nová řešení, která mají rozproudit trh s daty a službami, musí respektovat následujícíprincipy:• Bude postaveno na interoperabilních standardech (OGC), které budou dostatečně otevřené tak, aby umožnily v budoucnu komunikaci mezi různými platformami a tím i různými organizacemi.• Vytvoří předpoklady pro cenovou dostupnost informačních a znalostních služeb pro širokou vrstvu potenciálních uživatelů prostorových dat.• Napomůže vytvoření dostatečného uživatelského segmentu pro datové a informační služby, které umožní producentům prostorových dat návratnost vložených prostředků a tvorbu zisku. Pro model, kdy distribuce dat je prováděna pomocí jedné zprostředkovatelskéorganizace, se technologicky nabízí schéma popsané v předchozí kapitole, ale je třebazvážit i další modifikace. Cílem by mělo být nabídnout takové modely, které:• I přes eventuální snížení ceny za poskytování dat ze strany poskytovatelů navýší jejich celkový profit tím, že výrazně navýší profit poskytovatelů dat.• Data budou cenově dostupná pro širší skupinu uživatelů, čímž se začne formovat trh na straně uživatelů. V dlouhodobé perspektivě musí být pro uživatele cenově výhodnější užívat datové služby než si pořizovat vlastní soubory.• Vznikne konkurence na straně poskytovatelů dat a uživatel bude mít možnost si vybrat optimální kombinaci dat dle kvality a ceny. V mnoha aplikacích pak bude žádoucí tyto služby integrovat, což může uživatelůmnapomoci dostat výstupy v takové formě, která je pro ně užitečná, ale také například mohounapomoci i k širšímu využití satelitních snímků. Tyto snímky jsou drahé jako kompletnídata, ale jejich cena je velice přístupná v ceně na hektar. Prodávat zpracované výstupymuže být vhodnou metodou, která přitom respektuje současné licenční podmínky. Prodalší úvahy o cenové politice je třeba se zamyslet nad jednotlivými modely poskytovánídat v závislosti na použitých službách. Pro návrh obchodního modelu je dále třeba siuvědomit, že tento model musí být akceptován zpočátku alespoň některými poskytovatelidat (jak veřejnými, tak i privátními). Bez jejich akceptace nebude mít tento systém šancina úspěch.4.3 Jak přistupovat ke stanovení ceny dat a datových služeb4.3.1 WMS WMS bude v budoucnosti pravděpodobně nejrozšířenějším servisem pro poskytováníprostorových dat. Jaké jsou jeho výhody:• U vektorových dat nedochází k poskytování originálních dat, ale jejich transformovaného tvaru do rastrové podoby. WMS tudíž neumožňuje zneužití dat (jejich stažení na jiný server), přitom však umožňuje práci se souřadnicemi a atributy. To je pro velkou většinu aplikací dostačující. 76
  • 74. • U rastrových dat je uživateli přenášen vždy do měřítka předzpracovaný a upravený výřez tak, aby se přenášelo jen nezbytně nutné množství dat pro zobrazení na obrazovce. Zde si je třeba uvědomit, že rastrová data, s výjimkou dat multispektrálních, jsou většinou užívána pouze pro vizuální interpretaci, kde je jejich cílem zobrazení v kompozici s dalšími daty. Tím je ve velké většině aplikací tento přístup dostačující. Pokud nedochází na obrazovce k zobrazování 1 : 1, nehrozí ani přímé zneužití dat. Tomu se pak dá zabránit např. vložením vodoznaku do výstupu. Základní nevýhodou WMS služeb je, že neumožňují prostorové analýzy dat. Při návrhu obchodního modelu pro WMS služby si je třeba uvědomit dvě závažnéskutečnosti, které mají podstatný vliv na to, jak by měl takový model vypadat. Jde o tatofakta:• Užitelná hodnota informací obsažená ve výstupech získaných pomocí WMS služeb vzrůstá (nelineárně) se vzrůstem měřítka, a tím pádem se zmenšováním zobrazeného výřezu (to platí do zobrazení 1 : 1 u rastrových dat a přibližně do zobrazení odpovídajícímu měřítku vektorových dat. Například: · Zobrazení celé typologické mapy republiky neposkytne uživateli téměř žádnou hodnotu. · Zobrazení této mapy v měřítku 1 : 10 000 nebo dotaz na konkrétní atributy přináší vysokou informační hodnotu.• Přidaná hodnota informací, které jednotliví uživatelé získávají z jednoho přístupu k datům, obvykle nelineárně klesá s počtem přístupů k dané službě. Jako příklad lze uvést následující: · Pro uživatele, který bude zobrazovat ortofoto pomocí WMS ve své desktopové aplikaci a užívat tato data pro digitalizaci, se každý přístup k těmto datům přibližuje k reálné hodnotě dat, kterou by uživatel za tato data zaplatil (ve skutečnosti je tato hodnota nižší, uživatel obvykle potřebuje více zobrazení pro digitalizaci). · Pokud jsou WMS služby integrovány do informačního portálu (regionálního, národního), hodnota pro provozovatele vzniká nepřímo, a to opakovaným častým přístupem k těmto informacím. Zde pravděpodobně bude vzhledem k budoucí optimalizaci cenové politiky vhodné sledovat statistiku přístupu k jednotlivým vrstvám. Z dvou výše uvedených faktů vyplývá následující:• Cenu za jeden přístup v rámci WMS služby nelze stanovit vzhledem k velikosti zobrazených dat; spíše bude výhodnější cenu za tyto služby odvíjet od jednoho přístupu.• Cena za přístup k datům by se měla s počtem přístupů k dané datové jednotce snižovat, a to tak, aby se v případě nekonečného (tj.velmi vysokého) počtu přístupů přiblížila k celkové ceně dané datové jednotky (nebo spíše k části této ceny); přístup pomocí WMS neumožňuje využití veškeré informační hodnoty této datové jednotky). Optimální se jeví například cenu za každý opakovaný přístup snižovat podle koeficientu geometrické řady se součtem 1. 77
  • 75. Z výše uvedeného vyplývá, že úvahy vedoucí k optimálnímu stanovení cenovéhladiny jsou značně složité a že by bylo vhodné zvažovat alternativní finanční modely,které dokáží garantovat v dlouhodobém hledisku obdobné finanční přínosy. Jako vhodnáalternativa se jeví systém poplatků (měsíčních, ročních apod.) umožňujících přístupk datům po určitou dobu. Zde lze poměrně snadno smluvně stanovit individuální ceny prokaždého uživatele.4.3.2 WFS a WMS Pro oba dva druhy služeb platí podobné principy. Na rozdíl od WMS služeb docházík poskytování originálních dat, a proto vždy tyto služby budou určeny pouze omezenémupočtu uživatelů. S rozsahem zpřístupněných dat uživateli vzrůstá hodnota, kterou danýuživatel získává. Uživatel má např. možnost stáhnout si pomocí těchto služeb celý datovýsoubor a dále již jen využívat tato data na svém počítači. Může to sice pro něho přinášetřadu nevýhod (např. nemožnost přístupu k aktuálním datům, nároky na přenosovoua diskovou kapacitu), ale z důvodů snižování nákladů může preferovat tuto možnost. Ztoho vyplývá, že model musí být nastaven tak, aby byl uživatel jinak motivován, případněaby mu takovýto přístup nepřinášel uvedené možnosti. Z výše uvedeného vyplývá:• Cena za užití služeb musí být stanovena tak, aby jednorázové stažení celého souboru odpovídalo ceně těchto dat na trhu.• Při užívání části dat by se měla cena progresivně snižovat.• Opakované stažení téhož výřezu by mělo být za nižší cenu. Toto vše klade značné nároky na systém řízení přístupu k datům, a proto i zde je asivhodné volit takovou cestu, kdy uživatel bude platit fixní poplatek za přístup k určitémudatovému výřezu a eventuálně roční udržovací poplatky. Vstupní poplatek za přístupk datům by měl odrážet cenu těchto dat na trhu, udržovací poplatky pak roční poplatky zaupgrade.4.3.3 Integrované služby Cena za integrované služby musí být stanovována pro koncového uživatele nazákladě vstupů, tj. poplatku za data, která jsou užívána a na základě ceny vlastních služeb.Tato část musí být v budoucnosti podrobněji rozpracována pro konkrétní služby.4.4 Používání veřejných WMS služeb V posledních letech se významně rozmohlo publikování veřejných „volnýchslužeb“, především WMS. Uvedený fakt však otevírá závažnou otázku, dosud legislativněneřešenou, jak a zda vůbec lze tyto služby využívat v nekomerčních a eventuálněi komerčních aplikacích. Publikování WMS je v současné době obvykle chápáno jakozveřejnění služby k volnému použití, bez jakýchkoliv licenčních omezení. Ke zveřejněníWMS služeb dochází v některých případech i organizacemi, které nejsou primárnímiposkytovateli dané datové sady. 78
  • 76. Obr. 4: 3D pohledu z WMS služeb pomocí Shockwave Jelikož jsou dnes WMS služby běžně použitelné nejen pomocí webových aplikací,ale i prostřednictvím tlustého klienta, nabízí se možnost využití (zvláště v případě ortofoto)k digitalizaci a vytváření nových datových podkladů a v některých případech i vytvářeníodvozených aplikací. Tyto možnosti v budoucnu ještě výrazně stoupnou, pokud budouveřejně zpřístupněny i WFS a WCS služby poskytující celou řadu možností datovýchanalýz a automatizované vytváření odvozených datových sad. Jak již bylo uvedeno, na rozdíl od tištěných primárních dat a digitálních datsdílených klasickými způsoby (např. na CD), nejsou obvykle upravena práva na využitíslužby. Tento fakt může do budoucna vyvolat mnohé problémy, a to jak pro poskytovateleslužeb, tak i pro ty, kdo si danou službu integrují do své aplikace. Proto se jeví jako vhodnélicenčně omezit užívaní takto zveřejněných služeb. Jako jeden z příkladů lze uvést licenčnípolitiku firmy Google, která využívání svých služeb ve formátu KML váže na využití APIod své firmy. Pro využívání veřejných WMS (WFS, WCS) služeb se kolektivu řešitelů projektuSpravaDat jeví jako nejvhodnější možnost vypracovat licenční smlouvy obdobnélicenčním smlouvám užívaným pro tzv. Open Source software. Jednotlivé druhy licencíby jednoznačně upravovaly užití poskytovaných služeb v komerčních a nekomerčníchaplikacích, případně vytváření derivátů. Užitý druh licence by byl zveřejněn v metadatovémpopisu služby s eventuálním odkazem na popis licence. 79
  • 77. 4.5 Tržní místa (Data brockerage) Data brockerage je užívání třetího subjektu pro zprostředkování přístupu. Distribucea prodej dat přináší následující základní výhody:• Organizace zajišťující distribuci a prodej dat spravuje i katalogy, takže je možno přistupovat k potřebným datovým zdrojům z jednoho místa.• Pro distributory dat není nutné komunikovat s příliš velkým množstvím uživatelů, což snižuje nároky na distribuční systém a zvyšuje do jisté míry bezpečnost dat.• Zprostředkovatel dat může být přínosný v tom případě, že koncový uživatel potřebuje kombinovat větší množství datových vrstev od jednotlivých poskytovatelů v podobě WMS integrovaných do jednoho mapového výstupu. Jestliže získává od každého uživatele data zkomponovaná do jednoho obrazu, data mohou být obtížně použitelná. Možnost je ta, že zprostředkovatel dat přistupuje k datům prostřednictvím WFS služby nebo je získává přímo z prostorových databází a dále je poskytuje ve formě WMS v optimální kompozici.• Jako velice přínosné se jeví, pokud je užit integrovaný model s nabídkou služeb na další zpracování dat. Zprostředkovatel pak může přistupovat k širšímu spektru informačních zdrojů, provádět jejich analýzy a koncovému uživateli předávat výstupy např. ve formě WMS (eventuálně WFS, WCS) bez toho, že by koncový uživatel měl přímý přístup k primárním datům. Tomuto přístupu se v současné době říká Služby přidané hodnoty (Added Value Services) a je to pravděpodobně model, který má největší budoucnost. Je ovšem nutné zmínit i nevýhody tohoto řešení. Lze konstatovat, že užívání třetíhosubjektu je možné svým způsobem považovat za formu outsourcingu. V tomto případě jdezejména o tyto nevýhody:• Nutnost řízení vztahu mezi subjekty.• Závislost na dodavateli (zprostředkovateli).• Toky informací mimo zpracovatele dat.• Ztráta kontroly a znalostí. Vývoj, a to nejen v oblastech zpracování dat, ukazuje na akceptování a rozšiřováníforem outsourcingu i při poskytování a zpracování dat. Proto lze konstatovat, žetyto nevýhody jsou spíše parametry vhodného nastavení vztahu především mezizprostředkovatelem dat a dodavatelem dat. Tato problematika neovlivňuje uživatele dat,ale spíše vytváří podmínky pro jeho lepší uspokojování.4.6 Systém kvality geodat Otázky zpracování kvality a její kontroly jsou dávného původu. V souvislostis vedením informačních systémů se potřeba vytvoření systému řízení kvality (QMS –Quality Management System) zvyšuje. S ohledem na cyklus zajištění kvality (QA – QualityAssurance) jsou tyto systémy budovány a neustále vylepšovány na základě vyhodnocováníkvality (Quality Evaluation) a dalších požadavků. Veškeré toky informací by měly býtpopsány v rámci procesního přístupu a zohledněny v systému QMS. Budováním QMSpotom nutně dochází k zajištění kvality na širší platformě a umožnění jejího pravidelnéhovylepšování a kontroly. 80
  • 78. Důvod pro zavádění systémů QMS představují základní principy QM, ke kterým jecelá problematika vztažena. Jsou to:• Zvýšení produktivity práce.• Zlepšení kvality výrobků a služeb.• Zlepšení spokojenosti uživatelů. Vedlejšími a doplňujícími efekty sledování těchto základní požadavků QM jsouvýhody, které jsou důsledkem plnění vnitřní infrastruktury organizace. Jde zejména o:• Zvyšování kvalifikace pracovníků.• Výhodnější dokumentace procesů a školení pracovníků.• Vznik transparentního, pružného a efektivního systému řízení. V této části textu je použita terminologie dle řady norem ISO 19100, přičemž termínjakost je relevantní pojmu kvalita.4.6.1 Systém řízení QMS, jak v tomto odstavci chápeme systém určený k správě kvality, je základníminformačním systémem moderních korporací pro zajištění kvality požadovaných činností.S vývojem těchto systémů došlo také k jejich standardizaci na obecné úrovni. Odpřibližně poloviny 80. let minulého století jsou zaváděny normy ISO řady 9000 zaměřenéna zabezpečování rozsahu řízení kvality. Tyto normy jsou obecné a aplikovatelné vjakémkoliv prostředí. Specifický vývoj geoinformatiky přispěl k vydání norem ISO řady 19100 za účelemzpracování prostorových dat a přidružených informací. V rámci těchto norem bylyzavedeny dvě normy týkající se kvality geodat, a to ISO 19113 a ISO 19114. Obr. 5: Schéma základního postupu při zajišťování kvality4.6.2 ISO normy Obecně je systém kvality popsán v ISO normách řady 9000, které staví mimo jiné naslovníku uvedeném v ISO 8402. Kvalita, tak jak je prezentována v ISO normách řady ISO19100, je potom dalším rozvinutím problematiky zpracování geodat specifické potřebámgeoinformatiky. Jde zejména o normy ISO 19113 a 19114, které vznikaly na základědiskuse a výzkumu v 80. a 90. letech minulého století. Je nutné konstatovat, že tyto normymají další návaznost další na normy série ISO 19100. 81
  • 79. ISO 19113 - Zásady jakosti (Quality Principles) Předmětem této normy je stanovit zásady pro popisování kvality geodat, tzn. že tentostandard specifikuje tzv. komponenty pro vykazování informací o kvalitě. Tyto zásadyslouží pro identifikaci, sběr a publikování informací o kvalitě geodat a užívají se pro: · Identifikaci a určení kvality geodat. · Hodnocení kvality geodat. · Specifikaci produktů a požadavků uživatelů. · Specifikaci aplikačních schémat. Komponenty kvality popisují, jak datová sada splňuje kritéria stanovená vespecifikaci produktu a udávají kvantitativní informace o kvalitě. Z pohledu témat, kterýmise kvalita prostorových dat zabývá, lze definovat tyto základní elementy kvality: · Úplnost – duplicity, chybějící data. · Logická konzistence – konceptuální, oborová, formátová. · Polohová přesnost – např. absolutní, relativní. · Časová přesnost – přesnost, platnost, konzistence. · Tematická přesnost – korektní klasifikace, přesnost kvantitativních atributů. ISO 19114 - Postupy hodnocení jakosti (Quality Evaluation Procedures) Tato norma vymezuje základní rozsah testované oblasti, tzn. množiny data požadavky na tato prostorová data kladené. Jde vlastně o identifikaci elementůa subelementů kvality dat a použití metod pro vyhodnocování kvality. Identifikace mírykvality a použití metody pro vyhodnocení kvality dat závisí na povaze testovaných data QMS, tvoří ji především odpovědní pracovníci podílející se na správě vybraného procesu.Tyto metody můžeme rozdělit na:• Přímé – metody zjišťují kvalitu dat porovnáním s interní nebo externí referenční informací; v závislosti na využití externích (příp. interních referenčních dat) vůči testované datové sadě je možné tyto metody dále dělit: · Interní. · Externí.• Nepřímé - odhadují kvalitu dat na základě informací o datech (metadatech), např. o jejich původu, tedy nepřímo. Otázky vývoje metod testování a vyhodnocování jsou na straně správce datovésady, především na jeho odborných kvalifikovaných pracovnících. V zásadě lze vidět takévyužití automatizované (úplné) kontroly celé datové sady nebo neautomatizované kontroly(vzorkování), tj. vymezení vzorků dat pro otestování v rámci zadaných kritérií a postupu. Automatizovaně se kontrolují geoprvky, jejich atributy a vazby mezi geoprvkyv celém rozsahu kontrolované datové sady. Metody použité v režimu vzorkování se členípodle použitých postupů na prosté náhodné, rozvrstvené, vícestupňové a nenáhodnévzorkování. Důležitá je v tomto procesu především definice tzv. minimální jednotkypro kontrolu a rozdělení základního souboru dat na kontrolované dávky a na vzorkovanéjednotky, definice poměru vzorků vůči rozsahu výběru a vlastní volba a kontrolavzorkované jednotky. Publikování výsledků testování a vyhodnocení kvality se děje dvojím způsobem: 82
  • 80. • Výsledný report – zpráva, příp. agregovaný výsledek formou zprávy, ve kterém jsou výsledky podrobně popsány a uvedeny.• Metadata – přesné elementy - položky metadat, ve kterých jsou obsažena metadata o kvalitě, udává norma ISO 19115 (viz také odpovídající odstavce v tomto textu). Postupy testování, tj. náležitosti a vytváření jednotlivých testů uvádí norma ISO19105 včetně souvislostí s dalšími standardy ISO 19100 a ISO vůbec.4.6.3 Techniky a trendy pro zpracování kvality v oblasti geodat Princip získávání hodnot postihujících elementy kvality závisí na mnoha faktorech,jakými jsou především použitá data a možnosti porovnání s ostatními prostorovými daty,od toho se potom odvíjejí aplikovatelné metody. V zásadě lze vždy hovořit o porovnávánídat zdrojových, exaktně determinovaných vůči datům odvozeným z těchto nebo dalšíchdat s předem známou nebo výrazně odlišnou kvalitou. Z pohledu geoinformatiky se jednázejména o typy prostorových dat jakými jsou:• Vektorová data např. dle SFM (ISO Simple Feature Model).• Družicové snímky a rastrová data – vyhodnocování vůči různým dalším typům prostorových dat.• Data digitálního modelu terénu (DEM – Digital Elevation Model) v trojúhelníkové reprezentaci (TIN) nebo v pravoúhlé síti (Grid).• Data vzniklá prostorovými analýzami – bufery (zóny), překryvy vrstev a jejich integrace. Ukázka principů postižení přesnosti prostorových dat v grafické podobě je vpříkladech schematicky znázorněna na obr. 6.Obr. 6: Ukázka přístupu k vybraným vektorovým elementům a jejich kvalifikace nejistot (spodní útvary představují jen orientační podobu, která má ve skutečnosti za sebou vybrané metody a postupy včetně matematického aparátu) - podle [157] 83
  • 81. 4.6.4 Shrnutí Elementy kvality, jejich publikování, rozsah, použité metody jsou v působnostia zájmu především správců prostorových dat. S rozvojem trhu s geoinformacemi porostei důležitost standardizace a větší publicity hodnot kvality. V souvislosti s vydávánímimplementačních pravidel INSPIRE dochází i k publikování pravidel pro metadata. Tyvycházejí z ISO norem a obsahují i elementy kvality. Ani INSPIRE ovšem prozatímnemůže vyřešit např. větší rozlišení prostorových dat na základě kvality. Tím může dojít kpoškozování a menší diferenciaci prostorových dat, než může být žádoucí. Jedním z těchtoproblematických bodů může být popis obsahu vlastní datové sady – geoprvky (kataloggeoprvků – „feature catalog“). Momentálně je možné tato data publikovat formou metadato webových službách, ovšem zde chybí vazba na kvalitu jednotlivých geoprvků. ISO19115 je bohatá a ve svých dalších úrovních (hlubších než objevovací úroveň katalogovýchslužeb, tzv. „discovery services“) mohou být tato data možná taktéž prezentována. Jedná seale o charakteristiky mající větší hodnotu, které by si jistě zasloužily větší a sofistikovanějšípublicity, než je v současných ISO formátech. Současné ISO normy obsahují obecné postupy přizpůsobené prostorovým datům.Jak již bylo zmíněno, od doby výzkumu a diskuse nad těmito normami uběhlo již více neždeset let a přechod k distribuované výpočetní technice a využití webových služeb vytvářínové podmínky pro publikování nových elementů kvality. Jistě by si tyto normy zasloužilydalší rozvoj především s ohledem právě na požadavky velkých správců prostorových datnebo těch, jejichž data jsou na trhu. 84
  • 82. Kapitola 7: VYBRANÁ PILOTNÍ ŘEŠENÍ PROJEKTUSPRAVADATJÁCHYM ČEPICKÝ, ŠTĚPÁN KAFKA, STANISLAV HOLÝ, JOSEF FRYML, PAVEL GNIP,KAREL CHARVÁT, TOMÁŠ CAJTHAML V rámci projektu SpravaDat byla implementována celá řada komponent a modelů,část z nich je zkoušena jako prototyp, ale některé se již v průběhu projektu uplatnily vpraxi, a to jak v oblasti budovaní NSDI, tak i v oblasti komerce.1. Implementace WPS WPS lze využít všude tam, kde máme buď pracovní stanice s příliš malým výkonemnebo kde chceme provést analýzu, ke které nemáme softwarové vybavení nebo námnení znám postup, jakým je výpočet proveden. Protože se jedná o standard navrženýprimárně pro komunikaci mezi klienty a servery v prostředí World Wide Web (WWW),lze vytvářet komplexní aplikace GIS v okně webových prohlížečů. Veškerá data jsouv takových aplikacích získávána ze vzdálených serverů pomocí standardů WMS neboWFS. Geoprostorové operace nad těmito daty jsou pak prováděny taktéž na vzdálenýchserverech komunikujících podle standardu WPS. Obr. 1: WPS v prostředí prohlížečky dat GIS Open Jump. Tento program má sám o sobě jen omezené analytické funkce. Pomocí WPS však může nechat běžet výpočty na vzdálených serverech. Zdroj: http://geospatial.nomad-labs.com/ 85
  • 83. Další možností je zabudovat klienta pro tyto služby do běžných prohlížeček GIS dat.Standardy WMS a WFS jsou dnes již běžně podporovány. Většímu rozšíření WPS zatímbránil proces standardizace, kterým donedávna procházel. Přesto jsou dostupné zásuvnémoduly zejména pro prohlížečky uDig a OpenJump pro dřívější verze (pracovní návrhy)tohoto standardu (zejména 0.4.0). Díky těmto zásuvným modulům tak může uživatelprovádět komplexní geoprostorové operace se svými daty (nebo i cizími), aniž by mělve svém počítači nainstalovaný geografický informační systém, který by požadovanýmischopnostmi disponoval.• PyWPS – Implementace standardu WPS. Python Web Processing Service (PyWPS) je implementace standardu OGC WPSpomocí programovacího jazyka Python. Jedná se o program šířený pod licencí GNU/GPLa patřící do skupiny programů s otevřeným zdrojovým kódem, tzv. Open Source. Vývoj programu byl započat na jaře roku 2006 a byl podpořen mimo jiné německouNadací pro životní prostředí (Deutsche Bundesstiftung Umwelt – DBU). Cíle projektuPyWPS jsou od začátku dvojí: · Implementovat na straně serveru standard OGC Web Processing Service · Vystavit funkce GRASS GIS na síti Internet GRASS GIS je desktopový geografický informační systém (GIS), disponující cca500 moduly pro analýzu rastrových a vektorových dat. Vzhledem k tomu, že jej lze kromgrafického uživatelského rozhraní (Graphic User Interface – GUI) ovládat také pomocípříkazů psaných do příkazového řádku (Command Line Interface – CLI), přímo se nabízík automatickým výpočtům. PyWPS umožňuje nadefinované automatické výpočty spouštětpřímo na serveru pomocí webového rozhraní. Kromě GRASS GIS lze samozřejmě používat pro vlastní výpočty i další programy,které jsou například součástí knihovny GDAL (převody mezi různými rastrovýmia vektorovými formáty) a nebo součástí knihovny PROJ (převody mezi různýmisouřadnicovými systémy).• Využití PyWPS. PyWPS je poměrně mladý projekt, který si ale již našel své uživatele. V uživatelskée-mailové konferenci je momentálně (léto 2007) zaregistrováno 25 účastníků z celéhosvěta, kteří nasazují PyWPS nejčastěji právě s GRASSem ve svých projektech. PyWPS je využíván i v projektu Precise Farming (Prefarm: viz část 4 této kapitoly).V tomto projektu jsou vypočítány dávky hnojiv a výsledné ceny hnojení v rozlišení 5x5m. Dávky jsou vypočítávány na základě polních zkoušek a analýzy leteckých snímků.Zároveň se serverovou částí je vytvářeno i webové rozhraní pro uživatele – pracovníkyv zemědělství, kteří spouštějí výpočty (procesy) a definují požadované vstupní parametry. V současné době probíhá testování PyWPS na Českém hydrometeorologickémústavu pro analýzu dat ze srážkoměrných radarových stanic. 86
  • 84. 2. Micka jako základ katalogových služeb pro portál životního prostředí a národní informační portál V rámci projektu byla zprovozněna katalogová služba nad metadatovým systémemMicka. Služba umožňuje: · dotazy dle specifikace CQL a OGC Filter, · kaskádování (služba zároveň vyhledává v dalších katalozích), · práci s profily ISO 19115/19119 a OGCCORE (Dublin Core), · transakce, harvesting, · zobrazení RSS kanálu pro evidenci změn, · podporu OGC CSW 2.0.0, 2.0.1, 2.0.2. Součástí řešení je knihovna funkcí katalogového klienta umožňujícího postaveníklientů pro různé potřeby. Na této knihovně byl postaven národní metadatový portál (vizobr. 2-4). Obr. 2: Metadatový portál I 87
  • 85. Obr. 3: Metadatový portál II3. EAFRD V rámci článků 46 a 47 dokumentu EAFRD (European Agricultural Fund for RuralDevelopment - Evropský zemědělský fond pro rozvoj venkova) se mimo jiné vymezilyúkoly:• Ponechání lesa samovolnému vývoji.• Zachování hospodářského souboru (HS) lesního porostu z předchozího produkčního cyklu.• Vytváření biotopů pro druhy vázané na staré stromy a tlející dřevo.• Zlepšování druhové skladby lesních porostů. Pro splnění těchto cílů byla v ÚHUL Brandýs nad Labem připravena aplikace, kterážadatelům a poradcům zpřístupní vybraná data potřebná k vyhotovení žádosti. Dále bylana principech WPS implementována funkce, která z vybraných vrstev provede orientačnívýpočet dotace. Aplikace je doplněna e-learningovým kurzem. 88
  • 86. Obr. 4: Metadatový portál IIIObr. 5: Přehledové a navigační mapové okno 89
  • 87. Obr. 6: Výsledek hledání Obr. 7: Výsledek hledání mapověObr. 8: Zobrazení pomocí digitálního modelu terénu 90
  • 88. Obr. 9: Výpočet možné dotace4. Prefarm MJM Precizní zemědělství je obecný název pro způsob hospodaření, který je založenna možnosti využít existující prostorové nerovnoměrnosti půdních vlastností a úrodnostike zvýšení efektivnosti hospodaření. Kořeny precizního hospodaření sahají do USA60-tých let, kdy se o myšlenkách potřebnosti využít rozdíly v půdních vlastnostech začalointenzivně uvažovat a mluvit. V ČR také každý hospodář ví, že existují významné rozdílyv úrodnosti a půdních vlastnostech jednotlivých lokalit v rámci velkých „zcelených”půdních bloků. Je logické, že není optimální hnojit, aplikovat chemické přípravky,zpracovávat půdu nebo vysévat plošně rovnoměrnou dávkou. Daleko efektivnější jevyužít znalosti o variabilitě půdních vlastností a přizpůsobit jednotlivé pracovní operacecharakteru půdy v konkrétní lokalitě. Zásadní průlom v oblasti využití metod precizníhohospodaření přineslo v polovině 90-tých let zpřístupnění systému Global Position System(dále GPS) pro veřejnost. Pomocí tohoto lokalizačního systému lze nevyrovnanost polípřesně mapovat a také v návaznosti navádět aplikační techniku tak, aby reagovala navariabilitu polí. PREFARM MapServer je komplexní informační systém, který umožňuje uživatelůmsystému PREFARM pracovat s informacemi o svých polích v geografickém informačnímprostředí bez nutnosti softwaru pro GIS a bez dokonalých znalostí prostředí GIS. Potřebnýje pouze přístup k síti internet a běžný internetový prohlížeč. PREFARM MapServerneslouží jen pro potřeby precizního zemědělství. Je vytvořen pro daleko širší využitía svým charakterem napomáhá racionálnějšímu řízení rostlinné produkce. Prostřednictvím nástroje PREFARM MapServer má uživatel k dispozici základnínástroje GIS a může s nimi pracovat. Může zaměřovat pole, zaměřovat plochy, zjišťovatvzdálenosti, zvětšovat a zmenšovat náhledy atd. Kromě nástrojů GIS je na mapovém serveru k dispozici kompletní informatikao pozemcích: 91
  • 89. Obr. 10: PREFARM MapServer · Kompletní karty honů. · Osevní postupy. · Přehledy organického hnojení. · Mapy variability zásoby živin. · Mapy variability pH. · Srovnání vývoje násobenosti při opakovaných odběrech půdních vzorků. · Sklizňové mapy ze sklízecích mlátiček. · Satelitní a letecké snímky. · Návrhy na variabilní hnojení. · Cenové návrhy pro hnojení. · Evidence o provedené aplikaci – spotřeby živin. · Katastrální mapy. Nejnovější verze systému podporuje on-line tvorbu doporučení s využitím WPSservices PyWPS. Základní možností, jak efektivně využít data o půdních vlastnostech,je kvalitní a přesné provedení agrotechnických zásahů. Nejvyužívanějším zásahemv precizním zemědělství je aplikace průmyslových hnojiv. Na základě analýzy a syntézyzískaných informací o půdě je zpracován plán hnojení včetně návrhů pro variabilní aplikacehnojiv. Veškerá aplikační technika, kterou provozujeme, je vybavena přijímačem GPS,řídícím počítačem a dávkovacím systémem pro proměnlivé dávkování. Údaje o variabilitěz připravené mapy a údaje o aktuální poloze stroje z přijímače GPS zpracovává palubní 92
  • 90. počítač a upravuje dávkování hnojiv podle potřeby. Některé stroje jsou navíc vybavenyvícekomorovým zásobníkem s nezávislým dávkováním, což umožňuje aplikovat i několikdruhů hnojiv současně a přesto nezávisle – podle rozdílných aplikačních map. U všechstrojů dochází ke zpětnému záznamu o provedeném hnojení a dávkách, což se využívájako protokolu o spotřebovaných hnojivech. Obr. 11: Aplikace hnojiv na základě doporučení z modulu Prefarm Metoda využívá pro zmapování aktuálního výživného stavu porostu určeného propřihnojení analýzu leteckých multispektrálních snímků. PREFARM Nitrosensing postupněnahrazuje technologii N-senzor. V období 3-10 dnů před plánovanou aplikací hnojivje proveden s pomocí GPS navigovaný letecký průlet se snímkováním požadovanýchploch. Data ze snímkování jsou do 48 hodin zpracována a vyhodnocena. Při zpracovánívýsledků je brán v úvahu průběh počasí, zejména srážek a teplot, dále aktuální vývojováfáze plodiny a především specifické odrůdové vlastnosti. Výsledkem je sada aplikačníchmap pro variabilní aplikaci dusíku, ze kterých je patrná potřeba dusíkatých hnojiv prodohnojení, minimální a maximální doporučené dávky a také podrobný popis zjištěnévariability. Nastavení se dají upravit podle potřeb a podle znalostí místních podmíneka většina agronomů této možnosti využívá. Konečné a konzultované aplikační mapyslouží jako podklad pro automatické dávkování hnojiv řízené počítačem rozmetadla nebopostřikovače. Obecně je tato metoda dálkového průzkumu řazena mezi nedestruktivní výzkumnémetody poskytující kvantitativní informace o zemědělských plodinách bez kontaktu s nimi.Z multispektrálních snímků mohou být odvozeny informace o hustotě a vitalitě snímanéhoporostu a za tímto účelem je v současnosti popsáno více než 20 druhů vegetačních indexů.Nejrozšířenější a nejpoužívanější je NDVI (normalized diference vegetation index)odvozující podíl fotosynteticky aktivní absorpce záření povrchem porostu. Tento indexumožňuje potlačení vlivu atmosférických šumů. Výhodou tohoto indexu je, že na rozdílod jiných metod (např red edge reflection point) nezahrnuje reflektanci půdy a odumřeléi zelené biomasy současně. 93
  • 91. Obr. 12: Letecký snímek a pohled na uchycení zařízení pro snímkování5. Metainformační systém o katastrálních územích Architektura systému vychází ze zásad navržených INSPIRE a její základní principyjsou:1) Vedoucí pracovníci, kteří tvoří data, tento systém sami aktualizují pomocí vzdáleného klienta.2) Server metadat je propojen on-line s Informačním systémem katastru nemovitostí (ISKN).3) Uživatelé mohou vstupovat do systému pomocí grafických dat (jejich prezentace) standardizovanými přímými dotazy do databáze.4) Systém je připraven ke spolupráci s Metainformačním systémem geoportálu Zeměměřického úřadu.5) Řešení komunikuje pomocí WMS protokolu s dalšími servery a řešeními, které tuto technologii podporují.6) Aplikace je připravena pro komunikaci prostřednictvím internetu. 94
  • 92. Obr. 13: Základní schéma funkčnosti celého řešení Metainformační systém o katastrálních územích [11] se skládá ze dvou integrovanýchčástí vzájemně propojených. Propracovaná grafická část aplikace se dotazuje přímo dodatabáze, do které je možné on-line metadata vkládat i je editovat. V současnosti tvoří datovou základnu „Metainformačního systému o katastrálníchúzemích“ tři druhy geodat:• Data generovaná z ISKN.• Vlastní metadata vkládaná uživateli.• Geodata „Geoportálu ZÚ“. Tato data jsou variantní a velkou výhodou systému je těsná vazba na databázi ISKN.Z hlediska dalšího vývoje lze předpokládat, že data geoportálu (nyní provizorně umístěnývzorek dat) ZÚ budou k dispozici formou WMS jako podklad k lepší orientaci uživatele„Metainformačního systému o katastrálních územích“. Klient je řešen jako webová aplikace zobrazující obsažená metadata po tematickýchmapách - tzv. pohledech. Jsou k dispozici tyto grafické pohledy:• Digitalizace - pohled udávající stupeň digitalizace katastrálních map po katastrálních územích.• Katastrální mapy - zobrazují druhy katastrálních map (DKM, KM-D), měřítka a další náležitosti podle toho, jak jsou tyto zpracovány, po katastrálních územích.• Rastry KM - obsahuje informace o skenovaných katastrálních mapách podle kladu mapový listů.• Věcné úkoly - tento pohled slouží k interním účelům resortu ČÚZK a zobrazuje úkoly na kalendářní rok vázané k obsaženým prvkům (katastrální území, katastrální pracoviště, ML SM 5 apod.).• Připravuje se grafický pohled SM 5, který bude prezentovat metadata Státní mapy 1:5 000, který je k dispozici v editační části. 95
  • 93. Obr. 14: Ukázka prostředí klientské aplikace „Metainformačního systému o katastrálních územích“6. Závěr Popsaná technologická řešení i aplikace napomohla prakticky ověřit teoretickéa výzkumné základy stanovené v projektu SpravaDat. Ukázaly na plnou funkčnost řešeníběžících na principu webových služeb a také na skutečnost, že uvedená řešení mohoufungovat jako bezplatné i placené služby poskytované veřejnou správou, ale mohou najítuplatnění i v privátní sféře pro plně komerční řešení. Popsaná řešení zároveň představujívýznamný potenciál pro zavádění směrnice INSPIRE v praxi v České republice a navícmohou být užity i jako příklady pro další země Evropské unie. 96
  • 94. ČÁST IIMOBILDAT
  • 95. Kapitola 1: VYBRANÉ PROBLÉMY MOBILNÍHO SBĚRUGEODATMILAN KONEČNÝ, PETR KUBÍČEK1. Úvod Nástroje mobilního GIS se stále více stávají prostředkem pro sběr a vizualizaciprostorových dat využívaných v široké škále aplikací od životního prostředí až posocioekonomické studie. Uvedené nástroje napomáhají k vytvoření zcela digitálníhodatového toku od prostého sběru dat až po jejich pokročilou analýzu a vizualizaci. Jižv dřívějších studiích (Pundt [146]) bylo deklarováno, že využití mobilních GIS technologiív terénu přispívá k větší efektivitě práce a snížení jak časových, tak finančních nákladů,které je nutné na tyto aktivity vynaložit. Podpora mobilního sběru dat zahrnuje celouřadu potenciálních služeb a návazných činností, jako je například využití diagnostickýchnástrojů, automatická kontrola (validace) sbíraných dat či poskytování textovýcha vizuálních informací (Hitchcock et al. [38]; Pundt, Kuhn [148]). Vědecko-výzkumnéaktivity v oblasti kartografické vizualizace měly významný vliv na oblast GIS obecně a promobilní oblast dokonce ve zvýšené míře. Vývoj v počítačových vědách naproti tomu vedlke vzniku nových konceptů a technologií vztahujícím se k řešení problematiky zpracovánívizuální informace. Některé klíčové problémy k řešení zmíněné Pundtem a Brinkkotter[147] se v současných dnech již staly realitou (například možnost využití prostorovýchdatabází na síti Internet pro mobilní GIS, sběr a poskytování metadat a další).2. Současné trendy v mobilním sběru geodat V posledních letech byla velká pozornost věnována vývoji a tvorbě konkrétníchpracovních postupů sběru dat v terénu a aplikací připravených na míru konkrétnímuzákazníkovi. Vivoni a Camilli [169] popsali a testovali koncept nazvaný „field datastreaming“ pro sběr a ukládání dat v reálném čase. Systém tvoří sada programových aplikacía hardwarových komponent, které společně zaručují možnost bezdrátového mobilníhovyužití počítačů během terénních prací. Zvláštní důraz je kladen na obousměrný přenosmezi terénním pozorovatelem a vzdáleným serverovým pracovištěm a možnost vizualizacea sdílení nasbíraných dat. Mobilní terénní mapování, analýzy dat a jejich sdílení je možnédíky integraci široké škály senzorů (fotopřístroje, měřicí přístroje) s mobilními bezdrátověpřipojenými počítači. Pro opravdu efektivní terénní mapování a ověřování úkolů ještěv době, kdy jsou pracovní týmy stále v terénu, je nezbytné zajistit odpovídající kapacitubezdrátového přenosu a specifikovat metody sdílení, kontrolní analýzy a vizualizacedat prostřednictvím sítě propojených zařízení. Aplikační programy uložené na straněvzdáleného serveru poskytují prostřednictvím sítě Internet přístup k datům a mapovacía analytickou funkčnost pro pracovní týmy v terénu. Interaktivní sběr dat prokázalvýznamný nárůst efektivity nejenom při samotném terénním sběru, ale také při samotnévědecko výzkumné činnosti (Vivioni and Camilli [169]). Také v podmínkách České 99
  • 96. republiky byly v nedávné minulosti testovány možnosti praktického nasazení mobilníchGIS aplikací, a to jak v případě mobilního tematického sběru geodat a terénního mapovánípro geomorfologické aplikace (Voženílek a kol. [171]), tak pro možnosti bezdrátovýchpřenosů v oblasti zemědělství (Charvát, Holý [44]). Zatímco v průběhu prvního projektuse jednalo spíše o specificky orientované terénní mapování nahrazující tradiční přístupya využití papírové mapy, v případě projektu Pátého rámcového programu EU Wirelessinfo(Wireless supporting of agricultural and forestry information systems IST-1999-21056) jiždocházelo přímo k přenosům interpretovaných dat dálkového průzkumu Země do terénu,kde byly využívány ke kontrolním procesům v zemědělství a lesnictví. Většina současných aplikací pro mobilní mapování je orientovaná na sběrgeografických dat lokalizovaných na základě přesných geodetických souřadnic a prouživatele bez geodetického vzdělání často komplikovaná. Svoji negativní roli zde sehrávajítaké četná omezení mobilních zařízení - omezená možnost textových vstupů, časovéaspekty, energetická náročnost na výdrž zařízení, ztížená manipulace v různých měřítkách,limitovaná přesnost. Obvykle je sběr dat v terénu oddělen od zpracování výsledků a jejichuložení do databáze. Prostřednictvím mobilních technologií má mapující subjekt přístupk referenčním datům, ale změny jím provedené jsou zařazeny a zpracovány s výraznýmčasovým prodlením. Je to způsobeno nutností následných korekcí s ohledem na přesnostvstupního zařízení, přesnost vlastní metody a zachování topologické konzistencegeodatabáze. Uživatel tak nemá možnost vyhodnotit korekce interaktivně a přímo na místěa využít již dříve mapované prvky pro další mapování.3. Výchozí předpoklady projektu MobilDat Cílem projektu MobilDat, jehož výsledky jsou dokumentovány v následujícímoddíle, proto bylo vytvoření základní infrastruktury pro on-line vkládání prostorovýchdat různými tematicky orientovanými skupinami prostřednictvím mobilních zařízení.Základním stavebním kamenem je přitom vzdálená serverová služba, která tvořírozhraní mezi distribuovaným GIS a mobilním zařízením uživatele a poskytuje možnostinteraktivních korekcí vkládaných údajů přímo v terénu, čímž výrazně usnadní a zrychlíproces aktualizace dat v GIS. Nosnou myšlenkou je přenesení výpočetní náročnosti nastranu serveru a vytvoření takových postupů, které napomohou pracovníkovi v terénuminimalizovat náročnost mapování od získání a tvorby podkladů, přes jejich přenos namobilní zařízení, samotné zpracování, následnou kontrolu a uložení do centrální databáze.Klientská aplikace pro mobilní zařízení ve spolupráci s výše zmíněným serverovýmsystémem usnadní vkládání prostorových dat tak, aby bylo možné provádět topologické,sémantické a polohové korekce na místě. Součástí řešení je možnost definice adaptabilní kartografické vizualizace (viz dále)pro podporu vkládání údajů resp. mapování. Takto definovaná kartografická vizualizace jeschopna dynamicky reagovat na zvolené tematické okruhy (kontexty) mapování a zvolenéčinnosti a měnit vzhled uživatelského rozhraní tak, aby usnadnilo samotné mobilnímapování. 100
  • 97. Dominantním prostředím pro konstrukci distribuovaných a mobilních GIS řešeníje Internet. Webové technologie jsou využitelné jak pro komunikaci jednotlivých uzlůdistribuovaného GIS, tak i pro komunikaci s klientskými aplikacemi na mobilníchzařízeních. Součástí projektu je také tvorba a základní implementace architekturytechnologického řešení založeného na otevřených standardech Open Geospatial Constortia(OGC). Prezentované řešení přispívá k urychlení budování komplexních distribuovanýchGIS a rozvoji aplikací ambientní mobilní inteligence a je navázáno na integraci a následnévyužití existujících prostorových databází v ČR a zahraničí.4. Technologie sběru geodat v mobilním prostředí Na základě zkušeností z předcházejících projektů a studia literatury ([8], [36], [100],[144]) byly definovány základní principy a technologie užívané dnes v mobilním sběrudat a popsány některé základní postupy. Za klíčovou otázku lze považovat, jaké základnímožnosti pro mobilní sběr dat budeme brát v úvahu a jak je chápán pojem technologiemobilního sběru dat. V souladu s principy projektu se jedná o takové technologie, kteréumožňují digitální záznam dat přímo v terénu prostřednictvím počítače reprezentovanéhoPDA, který je napojen na GPS pro určování polohy. Pro potřeby projektu byla dále nazákladě předchozích zkušeností z obecných metod vydefinována tři odvozená řešení:1) Off-line řešení – je představováno aplikací pro sběr dat, která běží na mobilním počítači. Tento počítač není po dobu práce žádným způsobem napojen na centrální počítač, data jsou předávána v obou směrech dávkově. Všechna potřebná data jsou v době práce uložena na mobilním počítači. Uvedený technologický přístup byl využit v rámci studie [171].2) On-line řešení – na mobilním počítači neběží žádná speciální aplikace, uživatel komunikuje přes internetový prohlížeč s aplikací na serveru uvnitř organizace pomocí mobilního přenosu dat. Veškeré aplikace a veškerá data jsou uložena na centrálním serveru. Veškerá sebraná data jsou okamžitě přenášena na server, podkladová data nutná pro sběr dat jsou mobilně přenášena na mobilní terminál.3) Řešení podporující transakční zpracování dat – je kombinací předchozích dvou řešení. Na mobilním terminálu běží aplikace, která pomocí mobilního připojení s využitím Webových služeb komunikuje s centrálním serverem. Potřebná data mohou být v době, kdy nefunguje spojení s centrálním serverem, uložena na mobilním terminálu, většina dat je ale uložena na serveru. Při vhodné konfiguraci systému jsou data na serveru ukládána automaticky, ve chvílích kdy funguje spojení. Pro uvedené možnosti byla zpracována SWOT analýza vzhledem k předpokládanýmcílům projektu, která jako perspektivní a využitelné určila řešení 2 a 3.5. Aktualizace geodat v mobilním prostředí Významnou úlohu v podpoře vkládání geodat hraje zpětná vazba, kdy vloženéúdaje korigované automatizovaně serverovým systémem budou v reálném čase vrácenymapujícímu subjektu, aby potvrdil, případně modifikoval dané změny. 101
  • 98. Z hlediska podpory aktualizace údajů se projekt soustředil na následující typickéúlohy a s nimi související nástroje podporující vkládání dat v terénu:1) Návrh komponent náčrtového systému pro mapování prostorové konfigurace a jeho zařazení v reálném čase do geodatabáze. Jedná se o vytvoření soustavy grafických znaků pro tvorbu náčrtu zachycujícího prostorovou situaci. Podrobně je daná problematika zpracována a popsána v kapitole 4 následujícího oddílu.2) Návrh postupů pro zpracování a zařazení fyzicky provedeného mapování v terénu a vytvoření klientské aplikace, která zašle zachycenou geometrii spolu s komplementárními údaji na server. Detailní popis navrhovaného řešení je prezentován v kapitole 2 a 3 společně s návrhem architektury řešení pomocí webových služeb. Při návrhu prvků pro digitální terénní mapování se vychází z předpokládanýchpožadavků terénních pracovníků. Metodika stanovení těchto požadavků je založena navytvoření obecných scénářů, z nichž vycházejí případové studie (use case), které popisujíkonkrétní činnosti a požadavky při provádění mobilního digitálního mapování v terénu. Jako scénář (angl. scenario) se obecně označuje stručný popis předpokládanéhoprůběhu (případně sledu) činností, událostí nebo situací. V případě práce s digitálnímimapovacími zařízeními v terénu lze jako scénáře jmenovat např. mapování lesa, geodetickémapování, apod. Cílem vytváření scénářů je předvídat možné budoucí události a na základě tohopřesněji specifikovat potřeby uživatelů v jednotlivých případových studiích. PodleJakobssona [60] patří mezi hlavní výhody scénářů to, že podněcují analýzu možnostía předpokladů výskytu různých událostí, z nich vycházejících příležitostí nebo rizika jejich důsledků. Z hlediska specifikace potřeb jednotlivých uživatelů pomáhají scénářezohlednit jejich záměry a prostředí či okolnosti, ve kterých budou práci v terénu provádět. Případové studie (angl. case studies) obvykle vycházejí ze scénáře, popisujívšak činnost konkrétního typu osob při konkrétní činnosti. Na rozdíl od scénáře sejedná o podrobný popis vykonávání činnosti; tento popis navíc musí být vyčerpávající.Pouze případová studie popisující všechny možné činnosti a situace nastalé při jejichprovádění může být vhodným podkladem pro účelnou formalizaci činnosti včetně řešeníkomplikovaných a/nebo konfliktních situací a postupů a pro lepší pochopení vzájemnýchdůsledků a vazeb [60]. Pro všechny výše zmíněné úlohy byla provedena podrobná analýza činnostía definovány uživatelské scénáře související s jednotlivými pilotními oblastmi mobilníhomapování.6. Kartografická vizualizace Mobilní mapování je implicitně kartografickou záležitostí vzhledem k tomu, ževýsledkem tohoto procesu je geodatabáze, která je uživateli obvykle prezentována formoumapy. Nicméně role kartografie se zde neomezuje jen na tuto skutečnost. Vlastní mapováníobjektů v terénu je výrazně ovlivněno kartografickou reprezentací. Podle Buttenfield [7] je 102
  • 99. vizuální podoba zápisu sbíraných dat nezbytným prostředkem pro rozpoznání a interpretacizákladních prostorových vzorů (situací). Jinými slovy to, co je mapováno, není ovlivněnopouze tím, co daný specialista vidí v terénu, ale také tím, co je schopen interpretovatz podkladových map, které má k dispozici. V úvahu je přitom třeba brát jak existujícítématické mapové podklady sloužící k vytvoření komplexního obrazu o mapovanémfenoménu, tak mapové výstupy aktuálně vytvářené v průběhu mapování. Dílčím cílemprojektu je proto vytvořit ucelenou kartografickou podporu poskytující mimo jiné nezbytnépodkladové materiály pro editaci příslušného prvku, přičemž mapované prvky jsou v„reálném čase“ vizualizovány ve výsledné mapě a zobrazeny přímo v terénu. Uživatel takmůže data nejen korigovat přímo na místě, ale i analyzovat v jejich vizuální reprezentacipři editaci dalších objektů. Proces, který využívá kartografické reprezentace k identifikacidosud neznámých skutečností je podle McEachrena [107] nazýván kartografickouvizualizací. Cílem kartografické vizualizace je prostřednictvím modifikace symboliky,obsahu a náplně map zvýraznit aktuálně potřebný prostorový vzor a usnadnit tak terénnímupracovníkovi vnímání pozorované skutečnosti. V případě projektu MobilDat je v omezenémíře využit koncept adaptabilní (kontextové) kartografické vizualizace. Mapové podkladyjsou navázány na činnost prováděnou v terénu, respektive editaci konkrétního prvku.V praxi to znamená, že pokud se edituje objekt příslušející k určitému typu prvku,nepotřebné prvky podkladových map nejsou zobrazeny a významné prvky s kauzálnívazbou na editovaný prvek jsou naopak vizuálně zdůrazněny. Pro snížení výpočetnínáročnosti procesu mapování je kartografická vizualizace omezena na jednu úroveňdetailu, který podobně jako u konvenčního mapování používá pouze grafického zvětšení.7. Závěr Na základě výše uvedených teoretických předpokladů a přístupů jsou v následujícíchkapitolách postupně prezentovány hlavní myšlenky a výsledky projektu v kontextusoučasného rozvoje kartografických metod, technologických standardů a vznikajícíinfrastruktury prostorových dat. Oddíl je členěn do celkem 7 kapitol: · Hlavní činnosti při vkládání geodat v mobilním prostředí. · Využití webových služeb pro mobilní sběr geodat. · Architektura systému MobilDat. · Metadatové profily v mobilním mapování. · Náčrtový systém a jeho využití v mobilním mapování. · Tematické mobilní mapování – zkušenosti z pilotního projektu. · Velkoměřítkové mobilní mapování – zkušenosti z pilotního projektu. Vzhledem k širokému spektru řešené problematiky jsou vybrané výsledky projektuMobilDat prezentovány také v oddíle, který se zabývá problematikou katastrálníhomapování, a to konkrétně v kapitolách o využití náčrtů při tvorbě geometrických plánů. 103
  • 100. 104
  • 101. Kapitola 2: HLAVNÍ ČINNOSTI PŘI VKLÁDÁNÍ GEODATV MOBILNÍM PROSTŘEDÍKAREL CHARVÁT1. Úvod Pro potřeby analýzy činností byly v projektu MobilDat vybrány čtyři uživatelskéscénáře a na základě analýzy jejich činností byl vytvořen kognitivní model postupů přivkládání dat. Vybrané scénáře byly voleny tak, aby pokrývaly hlavní činnosti souvisejícís mobilním mapováním (kontrola dat, aktualizace, sběr atributů, oprava geometrie, sběrnových dat) a odpovídaly specializaci členů projektových týmů z oblastí: · sběr geodetických dat, · lesní inventarizace, · krajinné tematické mapování, · sběr marketingových dat. Analýza provedená pomocí dotazníků ukázala, že jednotlivé uživatelské scénářelze z hlediska navrhované služby pokrýt jedním generickým modelem, který bude možnoadaptovat na konkrétní podmínky. Nejvíce variabilní složkou z hlediska jednotlivýchprofilů jsou používaná podkladová geodata. Adaptabilita prostředí je ve všech profilechzávislá více na konkrétním uživateli, než na vlastním profilu. Pro řešení byl navržengenerický model služby s vysokým stupněm adaptability, který bude možno aplikovatv rozmanitých uživatelských prostředích a umožní vytvořit definici komponent mobilníhosběru geodat skládajících se z :• klientského SW,• serverového SW. U klientského SW se předpokládá realizace dvou typů klientů:• tenký klient - veškeré činnosti probíhají na serverovém SW, klientský SW zprostředkovává pouze zobrazení a komunikaci mezi uživatelem a serverovým SW. V případě tohoto SW se předpokládá trvalý on-line provoz. Jeho nasazení připadá v úvahu zejména v urbanizovaných oblastech s dobrou telekomunikační infrastrukturou. Mezi námi testovanými profily se jednalo zejména o profil uživatele provádějícího mobilní sběr dat pro marketingová šetření.• tlustý klient – předpokládá se přítomnost off-line obsahu, dávková výměna dat mezi klientem a serverem, interaktivní vkládání měřených dat. Je nezbytný v oblastech s nejistou kvalitou telekomunikačních signálů a služeb. Je využitelný prakticky ve všech testovaných případech. U serverového SW se předpokládá uložení aktivně zpracovávaných dat v geodatabázi.Toto uložení je nutné z hlediska transakčního zpracování vkládání jednotlivých měření.Součástí serverové služby jsou:• geodatabáze - slouží pro uložení dat spravovaných potenciálním uživatelem. Systém pro správu geodatabáze musí obsahovat podporu transakcí a kontrolu integrity. 105
  • 102. • korekční systém vkládání dat - korekční systém je složen z databází pravidel, z databází omezení (prostorových a neprostorových) a korekčních utilit. Korekční utility slouží k úpravě geometrie a atributů vkládaných prostřednictvímmobilního zařízení. Tato úprava je provedena pomocí vyhodnocení metadatové visačky(tzv. tagu) vzhledem k současnému stavu geodatabáze a definované soustavě pravidela omezení.• nástroje pro automatizovanou konstrukci metadatové visačky - v případě tenkého klienta celá konstrukce metadatové visačky probíhá na serveru. V případě tlustého klienta je část visačky definována na klientském zařízení. Kvalitativní parametry jednotlivých senzorů a charakteristiky daných uživatelů jsouuloženy na serveru a doplňovány automaticky.• správa měřických prací - zahrnuje jejich: · plán, · zahájení, přerušení a ukončení, · potvrzení a finální zařazení měření do databáze. Kontrolu nad tímto segmentem serverového SW vykonává určený odbornýpracovník.• komunikační komponenta - serverový systém je vybaven podporou protokolů: · WMS, · WFS. V případě WMS protokolů umožňuje serverový SW také kaskádování, tj. přístupk externím vizualizacím geodat prostřednictvím tohoto serveru. Na serveru bude zřízenWMS přístup ke všem dostupným geodetům oprávněným k provedení daného měření. WFS protokol zajišťuje přenos záznamu měření mezi klientem a serverem. Postup činností pokrývající všechny čtyři uvedené případy, lze popsat následujícímUML use case diagramem (obr.1). Na základě analýzy modelu nejobecnější úlohy byla provedena jeho dekompozice,která předpokládá užití pevného i mobilního serveru a tenkého i silného klienta (na báziPDA) a i možnost využití měřicích senzorů připojených jak k mobilnímu klientovi, taki eventuálně přímo k serveru. Toto lze vyjádřit obecným schématem, které může býtnavrženo následovně: (viz obr.2) Toto schéma bylo užito jak pro návrh datových přenosů, tak i pro návrh výběrukomunikačních technologií.2. Základní popis schématu2.1 Tenký klient Na tenkém klientu neběží vlastní klientská aplikace, užívá se pouze browser.Eventuální přípojné senzory a GPS jsou obsluhovány aplety, veškeré polohové a měřicíúdaje se zpracovávají na serveru. Tenký klient je připojen buď k serveru nebo k mobilnímuserveru. Tenký klient vyžaduje permanentní spojení s některým ze serverů. 106
  • 103. Obr. 1 : Use case diagram2.2 Tlustý klient Na klientu běží aplikační úloha podle typu prováděných měření. Data nezbytněpotřebná pro měření jsou uložena v paměti klienta, další data mohou být dostupná pomocíwebových služeb, a to serveru nebo mobilního serveru. Tlustý klient i přímo zpracovávávstup z GPS a z různých senzorů.2.3 Server Server umožňuje správu dat, komunikaci s externími servery, zajišťuje on-linekomunikaci s tenkým klientem, on-line a off-line komunikaci s mobilním serverema tlustým klientem. Může zpracovávat i data přicházející přímo ze senzorů. Nabízíi případné analytické funkce.2.4 Mobilní server Mobilní server je replikací serveru, kde jsou uložena data ze zpracovávaného územís tím, že zde není zajišťováno napojení na externí servery. V případě on-line spojení seserverem zajišťuje komunikaci pomocí kaskádování s tímto serverem 107
  • 104. Obr.2: Komponenty systému pro mobilní sběr dat3. Komunikační požadavky Ze schématu můžeme určit následující komunikační vrstvy: · Mobilní klient (PDA tenký klient, PDA tlustý klient, mobilní server) – Senzory (včetně GPS). · PDA tenký klient – Server (i mobilní server). · PDA tlustý klient – Server (i mobilní server). · Mobilní server – Server. · Server – další servery. 108
  • 105. 3.1 Mobilní klient – Senzory Komunikace mezi mobilním serverem a senzory bude probíhat při měření v terénu.Dle typu senzoru může jit o komunikaci on-line (trvalé spojení např. v případě GPS) nebodávkový přenos naměřených hodnot v případě některých měřicích přístrojů s pamětí. Jakozákladní předpoklad bude on-line komunikace. Dosah komunikace je v decimetrech ažv jednotkách metrů. Objemy přenášených dat budou nízké.3.2 PDA tenký klient - Server Základní podmínkou pro užití tenkého klienta je trvalé připojení na server.Vzdálenost mezi serverem a tenkým klientem může být ve stovkách metrů v případěmobilního serveru, až po vzdálenost relativně nemezenou v případě pevného serveru.V případě tenkého klienta jsou objemy přenášených dat relativně nízké, mezi serverema klientem se nepřenáší skutečná data, ale data transformovaná do optimálního zobrazeníobrazovky. V případě zpětného posílání dat z mobilního klienta se opět jedná o velmilimitované objemy dat. V případě použití tenkého klienta bude základní komunikace probíhat na základěprotokolu http. V tomto případě nejsou využity žádné standardy OGC pro přenos mezitenkým klientem a serverem.3.3 PDA tlustý klient - Server V případě tlustého klienta je nutné odlišit dva režimy práce: · Dávkový přenos dat mezi serverem a tlustým klientem před vlastním měřením a po skončení měření. · On-line komunikace v průběhu měření, pokud existuje spojení.3.3.1 Dávkový přenos dat mezi serverem a tlustým klientem před vlastním měřením a po skončení měření Jednorázově budou přenášeny větší objemy vektorových (WFS) nebo rastrových dat(WCS). Vzhledem k předpokládaným objemům dat, které mohou jít od jednotek do desítekMB, je nutné předpokládat vyšší nároky na přenosovou kapacitu. Přenosová vzdálenost jeod jednotek až desítek metrů u mobilního serveru až po neomezenou vzdálenost u pevnéhoserveru.3.3.2 On-line komunikace v průběhu měření, pokud existuje spojení Tak jako v případě tenkého klienta lze i zde předpokládat, že objemy dat budourelativně nízké. Obvykle bude užíváno WMS služby, kdy nejsou přenášena skutečná data,ale již zpracovaný obraz optimalizovaný pro obrazovku klienta. Přenosová vzdálenost jeve stovkách metrů u mobilního serveru až po neomezenou vzdálenost u pevného serveru I přes možné užití rozdílných komunikačních kanálů pro komunikaci mezi PDAa serverem, nebo mobilním serverem, budou užité standardy shodné. Proto nebudemenadále v této kapitole rozlišovat server a mobilní server. Komunikace mezi PDA 109
  • 106. a serverem probíhá oboustranně. Pro oba případy se však používají rozdílné přenosy dat.3.3.3 Přenos dat Server - PDA V tomto směru se přenášejí jak vektorová, tak rastrová data. Pro přenos vektorovýchdat je využívána služba WFS (Web Feature Services). Základním příkazem bude GetFeature, tj. vyžádání vektorových dat. Alternativnívolané funkce mohou být GetCapabilities a DescribeFeatureType (obecně však lzepředpokládat, že bude známo, které objekty jsou volány). Pro přenos rastrových dat bude využívána služba WCS (Web Coverage Services).Základním příkazem bude GetCoverage, tj. vyžádání rastrových dat. Alternativní volanéfunkce mohou být GetCapabilities a DescribeCoverage (obecně však lze předpokládat, žebude známo, které objekty jsou volány). V případě práce on-line mohou být eventuálně užívány i WMS (Web MappingServices). Základním příkazem bude GetMap, tj. vyžádání obrazové kompozice vektorovýchi rastrových dat. Alternativní volané funkce mohou být GetCapabilities, eventuálněGetFeatureInfo.3.3.4 Přenos dat PDA – Server V tomto směru bude docházet pouze k přenosu aktualizovaných vektorových dat.Bude užívána služba WFS (Web Feature Services). Bude užívána operace Transaction a funkce INSERT, UPDATE. Dále může býteventuálně užita i funkce GetFeature.3.4 Mobilní server – Server I zde bude fungovat obdobný režim jako v předchozím případě a je nutné rozlišitdva režimy práce: · Dávkový přenos dat mezi serverem a mobilním serverem před vlastním měřením a po skončení měření. · On-line komunikace v průběhu měření, pokud existuje spojení.3.4.1 Dávkový přenos dat mezi serverem a mobilním serverem před vlastním měřením a po skončení měření Vzhledem k předpokládaným objemům dat, které mohou jít až do objemů GB, jenutné předpokládat vyšší nároky na přenosovou kapacitu. Přenosová vzdálenost je odbezprostřední vzdálenosti před odjezdem do terénu až po neomezenou vzdálenost přiterénních pracích serveru.3.4.2 On-line komunikace v průběhu měření, pokud existuje spojení Jako v případě PDA klientů, tak i zde lze předpokládat, že objemy dat budou 110
  • 107. relativně nízké. Obvykle bude užíváno WMS služby, kdy nejsou přenášena skutečná data,ale již zpracovaný obraz optimalizovaný pro obrazovku klienta. Přenosová vzdálenost jerelativně neomezená. Komunikace mezi mobilním serverem a serverem probíhá oboustranně. Pro obapřípady se však používají rozdílné přenosy dat.3.4.3 Přenos dat Server - Mobilní server V tomto směru se přenášejí jak vektorová, tak rastrová data. Pro přenos vektorovýchdat je využívána služba WFS (Web Feature Services). Základním příkazem bude GetFeature, tj. vyžádání vektorových dat. Alternativnívolané funkce mohou být GetCapabilities a DescribeFeatureType (obecně však lzepředpokládat, že bude známo, které objekty jsou volány). Pro přenos rastrových dat bude využívána služba WCS (Web Coverage Services).Základním příkazem bude GetCoverage, tj. vyžádání rastrových dat. Alternativní volanéfunkce mohou být GetCapabilities a DescribeCoverage (obecně však lze předpokládat, žebude známo, které objekty jsou volány). V případě práce on-line mohou být eventuálně užívány i WMS (Web MappingServices). Základním příkazem bude GetMap, tj. vyžádání obrazové kompozicevektorových i rastrových dat. Alternativní volané funkce mohou být GetCapabilities,eventuálně GetFeatureInfo.3.4.4 Přenos dat Mobilní server – Server V tomto směru bude docházet pouze k přenosu aktualizovaných vektorových dat.Bude užívána služba WFS (Web Feature Services). Bude užívána operace Transaction a funkce INSERT, UPDATE. Dále může býteventuálně užita i funkce GetFeature.3.5 Server – další servery Předpokládáme pevné spojení. Při užití externích serverů bude obvykle užívánoslužby WMS, proto půjde o relativně nízké objemy dat.4. Závěr Na obecný model pro mobilní sběr dat lze nahlížet jednak z pohledu členěnívlastního sběru dat a jednak z pohledu celkové architektury systému. V prvním případě jemožné specifikovat následující základní etapy mobilního sběru dat: · Fáze přípravy projektu. · Sběr dat. · Validace dat. 111
  • 108. Z pohledu architektury lze systém rozdělit do tří úrovní: · Serverová část řešení zahrnující distribuované servery. · Mobilní server (nemusí být nezbytně součástí řešení, pak jeho úlohu přebírá serverová část řešení). · Mobilní klient s připojenými senzory. Zatímco fáze přípravy projektu a validace dat je spojena se serverovými řešeními(pevný, mobilní), sběr dat pak souvisí přímo s činností mobilního klienta. Pro přenos vektorových dat, která mají být editována, se obvykle užívá služby WFS,pro ostatní datové podklady může být použito WMS, s eventuální možností využití WFSa WCS. 112
  • 109. Kapitola 3: VYUŽITÍ WEBOVÝCH SLUŽEB PRO MOBILNÍSBĚR GEODATPETR HORÁK1. Úvod Webové služby jsou spojovacím prvkem mezi libovolnými aplikacemi provozovanéna různých platformách v prostředí internetu. Výměna dat se děje ve standardizovanépodobě jazyka XML (eXtensible Markup Language), který je univerzálním řešením prosnadnější komunikaci mezi aplikací a klientem. Mezi hlavní výhody webových služeb patřídistribuovaný přístup k datům a aplikacím; v praxi to znamená, že data jsou ukládána nacílové místo přímo při svém vzniku. Každá organizace tedy udržuje pouze ta data, kterámá ve své kompetenci, k ostatním má přístup přes webové služby. Tím odpadá nutnostoff-line přesunu dat ke koncovým uživatelům a je zajištěna jednotná aktuálnost dat(všichni uživatelé mají k dispozici stejně aktuální nebo neaktuální data). Uživatel naprotitomu má možnost výběru nejen dat a služeb, které potřebuje, ale také různých technologiía jednotlivých technických komponent, které jsou na trhu k dispozici. Jedinou podmínkouje vzájemná komunikace ve standardizovaném rozhraní. Jednou z nejdůležitějších organizací zabývajících se standardizací v Geografickýchinformačních technologiích je mezinárodní společenství Open Geospatial Consorcium(OGC), které určuje jednotné postupy pro vznik OGC specifikací na základě vydanésměrnice. V oblasti GIS se jedná se zejména o specifikace webových mapových služeb,dále specifikace datových formátů, definicí stylů a definice základních grafických objektů.2. Nejdůležitější OGC specifikace pro využití webových služeb při mobilním sběru dat Jazyk GML (Geography Markup Language) vytvořený konsorciem OGC,umožňuje vektorová geodata ukládat do jednoduché strukturované textové podoby.Jedná se o otevřený datový formát, který je v současnosti hlavně používán pro přenosvektorových geodat dat mezi GIS aplikacemi nebo pro přenos dat z mapových serverů.GML reprezentuje geografické informace v podobě textu stejně jako XML, na jehožprincipech byl navrhnut. Popisuje geografické entity jako rysy, znaky či položky (angl.feature) s různými vlastnostmi a geometrií. Vlastnosti mají obvyklá jména, typy a popisproměnných. Geometrie se skládá ze základních částí na budování celků, např. body,linky, křivky, povrchy a polygony. Položky se mohou skládat z dalších položek. Takto lzeutvářet komplexní struktury. Například letiště se může skládat z položek přistávací dráha,hangár, parkoviště taxislužby. Stejným způsobem se může kombinovat i popis geometrieobjektu spojováním základních prvků. Neodmyslitelnou součástí je údaj o vztahu objektuk zemskému povrchu. Nynější verze GML obsahuje rozšiřitelný zeměpisný prostorovýsystém, který umožňuje používat hlavní projekce a geocentrické reference. Je schopenzapsat všechny referenční systémy používané European Petroleum Standards Group. 113
  • 110. GML (jako člen rodiny XML jazyků) těží z nástrojů jako Xlink, Xpointer, XSL, XSLT,SVG, VML, X3D. Velkou předností je možnost transformace dat. Můžeme jednodušeprezentovat data v podobě mapy. Web Map Service (WMS) je pravděpodobně nejrozšířenější specifikací webovéslužby OGC konsorcia. Vytváří prostorově orientované mapy z geodat. Po požadavkuklienta na mapový obsah služba WMS vybere potřebná prostorová data, z těchtovygeneruje rastrový obraz a odešle jej. U vektorových dat nedochází k poskytováníoriginálních dat, ale jejich transformovaného tvaru do rastrové polohy, a proto nedocházíke zneužití dat jejich stažením na jiný server. Pro velkou většinu aplikací je dostačující,že služba umožňuje práci se souřadnicemi a atributy. Výstupem jsou např. rastry png, jpg,gif nebo speciální formáty jako SVG nebo GCM. Kromě toho služba může umožňovatdotazy na jednotlivé prvky mapy, podporu různých kartografických zobrazení, volbupředdefinovaných stylů nebo SLD (Styled Layer Descriptor) - vytváření stylů jednotlivýchvrstev pomocí zvláštních dotazů. WFS – Web Feature Service pracuje s originálními daty, a proto jsou tyto službyurčeny pouze omezenému počtu uživatelů. Umožňuje na rozdíl od WMS služeb editaciprostorových dat na straně klienta. Webová XML služba umožňuje dotaz na geoprvky,které jsou zasílány v datovém formátu GML (Geographic Markup Language). WFS jevýchozí službou pro další typy služeb např. Gazeteer service apod. Atributové i prostorovédotazy/výběry jsou definovány pomocí Filter Encoding Specifikace. Současný stavklientů nepodporuje celou definici GML, z čehož vychází různá omezení, vzájemnánekompatibilita a problémy znemožňující skutečnou interoperabilitu. Každá firma zavádísvé formáty, které znemožňují širší užití mezi různými produkty. Navíc detailnějšídokumentace většinou chybí, a proto není ani možné zjistit, v které části dokumentu senekompatibility nalézají. Pro skutečnou interoperabilitu je nutné zavést podporu celédefinice GML nebo v popisu WFS přesně vymezit podporované položky. Data přenášenáve formátu GML jsou poměrně obsáhlá (jedná se o textový formát), proto se mohouprojevit určité problémy při obsáhlejších datech a pomalejším internetovém připojení.Výhodou především pro mobilní aplikace je skutečný přenos dat včetně atributů objektů.Na druhou stranu však díky této vlastnosti může být problematické zajištění ochrany datpřed zneužitím. WCS – Web Coverage Service je webová služba určená pro výměnu geodat podobnějako WFS, na rozdíl od ní však využívá nativních formátů geodat pro jejich přenos.Společně s tímto formátem přenáší metadata potřebná pro interpretaci dat.3. Možné koncepce řešení mobilního sběru dat Nejsnadnější (a také nejdražší) možností, jak vytvořit ucelenou linku pro sběrdat v terénu je využití řešení postavená na jednotné technologii systému – např. ESRIprodukty (linka server-desktop-pda). Výhodou takového řešení je (většinou) odladěnívzájemné komunikace mezi jednotlivými částmi systému a jednotná platforma umožňujícívzájemnou optimalizaci systému. Nevýhodou naproti tomu bývá poměrně značná finančnínáročnost celého systému a nutnost využívat i ty části technologie, které nejsou potřebnénebo ne zcela vyhovují požadavkům. 114
  • 111. Druhou možností jsou propojená, ale navzájem nezávislá řešení jednotlivýchkomponent – jednotlivé části systému mohou být vyvinuty různými subjekty. Výhodouje, že takovéto komponenty mohou být navzájem zaměnitelné a nahraditelné, celé řešenítaké vychází velice výhodně z finančního hlediska, protože se velmi často jedná o OpenSource produkty. Na druhou stranu je nutné zajistit vzájemnou komunikaci s jinými částmisystému – otevřené protokoly, standardy – což se ne vždy podaří zajistit bez problémů.4. Filozofie sběru geodat Jak bylo zmíněno výše, existuje celá řada možností, jakou zvolit technologii pro sběrdat v terénu, jaké vybrat nástroje, popř. jaký zvolit pracovní postup. Tento výběr variantje závislý na mnoha faktorech – typu konkrétní úlohy sběru dat, prostředí, dostupnostiinternetového připojení, velikosti sbíraných dat, formě a dostupnosti referenčních dat,požadavku na publikaci, nutnosti aktualizace a dalších. Pravděpodobně nejpodstatnějšímrozdělením při návrhu vhodné technologie je rozdělení na modely postavené na sběru datosobami (např. pracovníci s PDA v terénu) a modely využívajícími sběr dat výhradněautomaticky (senzory komunikující přímo se servery). Pro přiblížení možných technologiísběru dat v terénu můžeme využít následujících schémat (viz obr. 1-3). Možnosti komunikace mezi jednotlivými prvky systému: V současné době je nejběžnější technologií sběru dat v terénu model, kdy dataurčená k aktualizaci (popř. struktury nově pořizovaných dat) jsou nahrána ze stolníhopočítače nebo notebooku na paměťovou kartu PDA. Příprava projektu terénního sběrudat probíhá v kanceláři na stolním počítači, původní uložení zdrojových i referenčních Obr. 1: Technologie sběru dat v terénu I 115
  • 112. dat je přitom libovolné – mohou pocházet přímo z desktopu nebo mohou být stažena zeserverového úložiště. Na mobilním zařízení (PDA) je poté v terénu provedena aktualizacedat, popř. jsou pořízeny nové datové vrstvy. Při terénním šetření může (ale nemusí) býttaké využito dalších externích zařízení – GPS, senzorů, fotoaparátu, apod., která mohoubýt připojena k PDA přímo, bezdrátově, nebo mohou být rovněž integrována v mobilnímzařízení. Po návratu z terénu jsou data opět v kanceláři překopírována na desktop a odtudpo případných úpravách uložena na cílové místo (desktop nebo server). Výhodou tohotořešení je nezávislost na internetovém připojení a velikost přenášených dat je omezenapouze velikostí paměti mobilního zařízení. Naproti tomu nevýhodou je problematickésdílení zdrojových dat v týmu, nemožnost okamžitého zpřístupnění sbíraných dat dosystému, kontrolní mechanismy omezené pouze na mobilní zařízení, případné dalšíkontroly na ukončení prací v terénu apod. (viz obr. 1) V tomto případě není využíváno žádných webových služeb. Druhou variantou je přímý přenos dat mezi serverem a PDA bez nutnosti využítdesktop. V tomto případě je projekt terénních prací připraven na serveru. Data mohoubýt přenášena mezi PDA a serverem standardní cestou (např. TCP/IP) nebo s využitímwebových služeb. Terénní práce mohou probíhat v on-line nebo off-line režimu. Hlavnívýhodou tohoto řešení je možnost sdílení jednoho pracovního projektu více pracovníky,dostupnost projektu a zdrojových dat mimo kancelář, v terénu přístup k datům z různýchzdrojů, možnost okamžité publikace výsledku. Problematickým místem je závislost napřipojení (v případě off-line režimu pro stažení projektu a dat, v případě on-line režimuneustále) a omezení množství dat přenášených mezi serverem a PDA. (viz obr. 2) Obr. 2: Technologie sběru dat v terénu II 116
  • 113. Jednou z možných variant je také určitá kombinace obou výše zmíněných možností.Data jsou v tomto případě připravována na desktopu, projekt je ale připraven tak, že jemožné přistupovat přímo z terénu k datovým zdrojům uloženým na serverech. Ukládánídat je možné jak přímo na servery, tak na desktop. Variantou automatického přenosu dat je možnost přenosu dat z různých senzorůpřímo na server bez nutnosti lidské obsluhy takových zařízení. V praxi je takovýchtechnologií využíváno především při sledování vozidel, zabezpečení objektů, monitorovánínebezpečných jevů apod. Sbírané údaje jsou předávány Speciální komunikační jednotce,která zajišťuje jejich přenos na server (viz obr. 3). Tato komunikační jednotka může býtsamozřejmě integrována přímo do sledovacího (senzorového) zařízení. Na serveru jsoudata ukládána do databáze, odkud mohou být dále zpřístupněna v lokálních nebo webovýchaplikacích. Obr. 3: Technologie sběru dat v terénu III Na zvoleném způsobu sběru dat závisí také možnosti využití jednotlivých způsobůpřenosu dat – od prostého kopírování až po využití webových služeb. Každá z výše popsaných technologií má samozřejmě výhody i svá slabá místa.Jednou z možností, jak tyto slabiny potlačit a přitom využít široké možnosti nových ITnástrojů, je využití koncepce systému Teredit, který je zaměřen na zprostředkovánípřenosu dat mezi mobilním zařízením typu PDA a serverem. Přenos dat v systému Tereditje založen na využití webových služeb WMS a WFS. Celý systém je nezávislý na koncovémapové PDA aplikaci – v praxi to znamená, že pro sběr dat v terénu může být využitorůzných mapových klientů (ArcPad, TopolCE, FieldCheck), přičemž přenos dat mezitouto aplikací a serverem zprostředkovává právě systém Teredit.5. Koncepce systému Teredit Koncepce systému Teredit vychází z požadavku vytvořit takovou technologickoulinku, která zajistí v terénu sběr dat a jejich rychlou publikaci ve webovém prostředí.Současně pokrývá potřebu zajistit kontrolní funkce, a to jak na straně PDA klienta, takna straně serveru. Referenční data používaná pro terénní práce nejsou vázána pouze na 117
  • 114. interní datové zdroje, ale je možné využít i data od jiných poskytovatelů, pokud vyhovujístandardům pro sdílení dat. Smyslem této technologie je umožnit využití webových služeb a výhod, kteréposkytují i v případě mapovacích aplikací, které nemají tyto služby standardněimplementovány nebo je jejich využití omezeno (např. nedostatečnou správou referenčníchdat nebo nutností pořídit celou technologickou linku server-PDA od jedné firmy). Obr. 4: Systém Teredit Základní komponenty systému, Teredit Broker umístěný na serveru a TereditProcessor na PDA, zajišťují hlavní funkcionalitu systému. Projekt terénního šetření jevytvořen a uložen v Brokeru, odkud může být stažen na základě přístupových oprávněnído PDA různých pracovníků. Součástí projektu jsou referenční data a nově pořizované,popř. aktualizované datové vrstvy. Referenční data mohou být v rastrovém nebovektorovém formátu zdrojových souborů nebo mohou být načtena z externích serverůjako WMS služba. Data pro editaci mohou být načítána přímo z databáze, další možnostíje využití dat v datovém úložišti přes WFS server. Na broker jsou referenční data spolus editovanými daty zahrnuta v jednom projektovém balíku. Tento balík je přes standardníSOAP službu stažen na PDA, kde jsou data poslána do cílové mapovací aplikace (např.ArcPad). V mapovací aplikaci probíhá samotné pořizování a aktualizace dat. Po ukončeníaktualizace jsou data poslána z mapové aplikace do Teredit Processoru, kde proběhneporovnání editovaných dat s daty zdrojovými a současně mohou také proběhnout kontrolyna správnost a úplnost pořízených dat. Editovaná data jsou poté odeslána na server opětvyužitím SOAP. Po přenosu na server je datový balík zařazen do fronty na serverovoukontrolu, která v závislosti na typu úlohy může být prováděna automaticky, ručně nebovůbec. V případě, že jsou data korektní, jsou uložena do cílové databáze a mohou býtokamžitě využita pro další zpracování nebo publikaci. V opačném případě jsou odeslánana PDA pro korekci v terénu. 118
  • 115. 6. Závěr Možnosti využití webových služeb se stále rozšiřují – svědčí o tom také to, žewebové služby nejsou doménou pouze Open Source komunity, ale jsou využívány všemivelkými společnostmi (Microsoft, IBM, ...). Použití otevřených standardů totiž dodávámožnostem nasazení a využití takových systémů dynamiku a potenciál, kterého nelzeu proprietárních řešení dosáhnout. To ve svém důsledku vede ke zlevnění a zkvalitněníslužeb. Totéž se dotýká i sektoru GIS a prostorových informací obecně. Využití webovýchslužeb při mobilním sběru dat bude jedním z hlavních směrů budoucího vývoje získávánídat v terénu. Ruku v ruce se silným rozmachem technologií umožňujících rozvojvysokorychlostního internetu a jeho běžné dostupnosti i v běžném terénu budou mobilníaplikace, které umožňují přímý přístup ke vzdáleně uloženým geografickým datům a jejichokamžitou aktualizaci, jedním z běžných pracovních (a pravděpodobně i zábavních)nástrojů nedaleké budoucnosti. 119
  • 116. 120
  • 117. Kapitola 4: ARCHITEKTURA SYSTÉMU MOBILDATPETR HORÁK, ZDENĚK STACHOŇ, JIŘÍ ZBOŘIL1. Úvod Architektura systému MobilDat byla navržena na základě výsledků analýzyfunkčních požadavků. Základní součásti systému jsou webové stránky projektu, webovýportál, mobilní zařízení a digitální senzory. Vstup do systému je zajištěn prostřednictvímwebového rozhraní. To umožňuje nastavení základních parametrů jednotlivých projektůa případnou publikaci dat. Jádrem systému je webový portál sloužící k vytvoření, přípravěa uložení projektu, a správě dat. Portál funguje i jako informační broker. Serverová a mobilní část systému je propojena prostřednictvím aplikace Teredit,která je nezávislá na editoru používaném na mobilním zařízení (PDA). Bylo zvolenotransakční řešení - na serverové straně je vytvářena dočasná databáze, která je schopnaposílat data k validaci (postprocessingu). Pokud nejsou dodržena validační pravidla, datajsou odeslána zpět do mobilního klienta. V opačném případě (tj. pokud validační pravidlabyla dodržena) se výsledek zapíše do výsledné databáze. Metody validace a validačnípravidla jsou různá pro různé typy mapování. V některých případech postačuje prostákontrola zapisovaných hodnot nebo kontrola základních omezujících podmínek, jindyje nutné provádět jednoduché operace (např. zprůměrování hodnot při záznamu GPSsouřadnic bodu apod.), transformaci souřadnicového systému, atd. Způsob přenosu dat byl zvolen na základě testování. Bylo zjištěno, že dávkovýpřenos dat je pro účely projektu MobilDat vhodnější než on-line přenos. V případě potřebymůže navíc část odesílacích procesů probíhat automatizovaně. Podkladová geografickádata mohou být uložena jak interně, tak externě a lze je libovolně kombinovat do jednépodkladové kompozice pomocí WMS, případně WFS.2. Koncepční řešení systému Systém se skládá z jednotlivých funkčních komponent pro sběr dat, správu dat,zobrazovaní dat a datové analýzy. Složka pro správu dat zahrnuje metadatové a katalogovéslužby, služby pro sdílení dat (WMS, WFS, WCS) a nástroje pro tvorbu mapovýchprojektů. Vizualizace dat může probíhat prostřednictvím mapového klienta nebo pomocíwebových mapových služeb. Pro samotný sběr dat v terénu lze využít různé koncové mobilní klienty (např.ArcPad, FieldCheck, Topol CE). Na základě testování však byla jako nejvhodnější zvolenaaplikace ArcPad a systém je nyní optimalizován pro práci s touto aplikací. Pro přenos datz mobilního prostředí na server byl jako komunikační prostředí zvolen systém Teredit. Základní koncepce řešení vychází z principu webového portálu. Portál umožňujepřístup k jednotlivým aplikacím a projektům a také umožňuje přípravu uživatelskýchprojektů, správu dat a zprostředkovává přístup k vyhledávacím a katalogovým službám. 121
  • 118. Přistup na portál je zabezpečen autorizační službou. Portál obsahuje dvě základní části – uživatelskou a expertní. Uživatelská část jezaměřena na poskytování služeb koncovému uživateli v co nejjednodušší formě. Uživatelmá k dispozici přehled dostupných projektů s předdefinovanými parametry, z nichžjen některé může modifikovat. Expertní část portálu slouží pro přípravu jednotlivýchuživatelských projektů. Přehled jednotlivých komponent navrhovaného řešení a jejich pozice v systémuukazuje schéma na obr.1. Tmavě šedou barvou jsou označeny části systému bezprostředněsouvisející s mobilním sběrem dat, středně šedým podkladem jsou znázorněny interníserverové komponenty systému a světle šedá barva označuje případnou externífunkcionalitu [39].3. Navržená architektura systému Architektura systému MobilDat se skládá z webových stránek projektu, webovéhoportálu, mobilních zařízení a na ně napojených senzorů. Lze využít i externí datovéa metadatové servery. Webové stránky projektu mají veřejnou a neveřejnou část. Obsahtvoří základní informace o projektu, přičemž veřejně přístupná část obsahuje popisprojektových cílů, seznam účastníků projektu a kontakty. V neveřejné sekci přístupnépouze registrovaným osobám je k dispozici prostor pro uložení a sdílení hotovýchi rozpracovaných částí projektu. Základním stavebním kamenem serverové části řešení mobilního přenosu datv projektu MobilDat je webový portál. Tvoří jádro celého systému, jehož prostřednictvímjsou propojeny zbývající prvky. Umožňuje uživatelům přistupovat k jednotlivýmindividuálním nástrojům a využívat je nezávisle na ostatních. Nabízí řadu integrovanýchfunkcí, např. katalogovou službu (pro správu a vyhledávání vhodných datových sada informací), metadatovou službu (pro vyhledávání dostupných i pořizování novýchmetadatových záznamů), manažer mapových projektů a kompozic MapMan, mapovývizualizační klient nebo multimedia manager (pro správu multimediálních souborů). Propřípravu, řízení a kontrolu jednotlivých procesů při mobilním sběru dat v terénu poskytujeřadu uživatelských aplikací dostupných na základě předdefinovaných uživatelskýchprofilů. Pro komunikaci s mobilními zařízeními na straně portálu slouží Teredit broker,kontrolu správnosti a úplnosti dat umožňuje validátor (ten může fungovat i externě).Součástí portálu je i autorizační služba pro zabezpečení přístupu a interní datový serverpro ukládání dat. Jako mobilní zařízení jsou v rámci projektu pro sběr a ukládání dat v terénuvyužívány PDA zařízení a laptopy na platformě Windows. Mezi používané senzory patřípředevším GPS přijímač a digitální fotoaparát, případně další digitální měřicí přístroje.Tato zařízení se v terénu využívají k přímému sběru dat, která jsou následně ukládána domobilních zařízení. Systém MobilDat je schopen využívat i externí datové a metadatovéservery [39]. 122
  • 119. Obr. 1: Schéma navrženého řešení (upraveno podle [39])4. Závěr Architektura systému MobilDat odpovídá funkčním požadavkům kladeným nasystém. Je tvořena webovými stránkami, portálem, mobilními zařízeními a senzory. Systémumožňuje vykonávání základních činností při mobilním mapování jako je sběr dat a jejichvalidace, data management, zobrazování dat a datové analýzy. Navržená architektura bylatestována ve čtyřech oblastech mapování (sběr geodetických dat, lesnická šetření, krajinnémapování, sběr marketingových dat) v rámci pilotních studií. 123
  • 120. 124
  • 121. Kapitola 5: METADATOVÉ PROFILY V MOBILNÍMMAPOVÁNÍTOMÁŠ ŘEZNÍK1. Úvod do metadatového popisu Geografická informace tradičně byla a je vytvářena různými komunitami – jakýmijsou např. geografové, kartografové, geodeti, fotogrammetři, hydrologové, geologové,urbanisté aj. Proto v praxi dochází ke kombinaci rozdílných geografických databázís odlišnými měřítky použitelnosti, souřadnicovými a jinými systémy, obsahem atd. Abybyla tato geografická informace dostupná uživatelům, je třeba, aby (nejen) geografickákomunita připravila a naplnila konceptuální a metodologické základy, legislativníomezení a standardy databází včetně formátů pro jejich výměnu. Rovněž je nutné vytvořitimplementaci metod, hardwarových a softwarových nástrojů a technik pro tvorbu a přenosdatových sad směrem k uživatelům (podle Moellering [115]). V každodenním životě je běžné, že je produkt označen. Toto označení sloužík získání informace o požadovaném produktu. Slouží zejména k identifikaci, propagacia popisu výrobku. Pro geografická data však žádné obdobné mezinárodní legislativníkontrolované systémy neexistují. Vzhledem k tomu, že geografická komunita vstoupilado období národních prostorových informačních infrastruktur, zdá se, že vytvoření těchtosystémů je nezbytné. Bez kvalitního popisu dat dochází ke ztrátě jejich hodnoty. Popis geografických datových sad už jistou dobu existuje, avšak tyto popisy jsouna regionální či národní úrovni nekompatibilní. Paralelně probíhají také pokusy zajistitglobální interoperabilitu – jako dva hlavní představitele je vhodné uvést iniciativy DublinCore Metadata Initiative [23] a International Organisation for Standardisation [53]. Popis(nejen) datových sad označujeme v geografické komunitě jako metadata. Pojem samotnýpochází z řečtiny a znamená „data o datech“. V počítačové literatuře se používá od roku1968 [116]. Metadata nemusí popisovat jen data, ale také např. služby. V případě mobilního mapování je situace u metadat ještě o stupeň složitější.Výsledkem mobilního mapování mnohdy bývají prostorové databáze a geografickylokalizovatelné fotografie. Pro oba případy se však metapopis značně odlišuje. V prvnímpřípadě pokrývá prostorové databáze norma ISO 19115, která standardizuje metapopisprostorových dat. Pro metapopis fotografií bývají nečastěji používány proprietárnístandardy a formáty (viz dále). Vzhledem k tomu, že detailním metapopisem prostorovýchdatabází se zabývala kapitola 3 v části 1, je věnována zvýšená pozornost souvislostemmetadat a mobilního sběru dat včetně potenciálního metapopisu fotografií.2. Rozšíření ISO 19115 pro mobilní mapování I přes rozsáhlost a komplexnost normy ISO 19115 není možné postihnout všechnypřípady metadatového popisu. Z tohoto důvodu jsme se uchýlili ke tvorbě rozšíření, které 125
  • 122. je vhodné pro mobilní zařízení. Základní myšlenkou uvedeného rozšíření je vytvořenímetapopisu ve třech úrovních: · Metapopis vyplňovaný před započetím mobilního mapování. · Metapopis vyplňovaný při mobilním mapování. · Metapopis vyplňovaný po skončení mobilního mapování. Rozšíření normy proto musí obsahovat nejen datový slovník jednotlivýchmetadatových položek, ale také specifikaci toho, kdy se bude daný metadatový prvekvyplňovat. Stručně řečeno, prvky předem vyplňované v kancelářském prostředí obsahujíúdaje o použitém přístroji a osobě, která měření provádí. V prvním případě se jednáo kód měřicího zařízení, horizontální a vertikální přesnost, počet míst, na která je přístrojschopen měřit, počet desetinných míst, na která je schopen přístroj měřit, rok výrobyměřicího zařízení a libovolné vlastnosti jako volný text (např. uvedení, že se jedná o 12-tikanálovou družici). V případě člověka provádějícího měření se automaticky vyplní jehoidentifikační číslo, nejvyšší dosažené vzdělání, délka praxe v oboru v letech a absolvovanáškolení. Pro vlastní mobilní mapování je nutné minimalizovat datový slovník metadatovéhopopisu, aby nepřekážel samotnému mapování, ale současně aby nebyly vynechányvýznamné faktory ovlivňující mapování. Z tohoto důvodu obsahuje rozšíření ISO 19115pro mobilní mapování pouze 10 položek vyplňovaných v terénu, jež jsou rozděleny nadvě části: aspekty kvality dat a časové charakteristiky popisující sběr dat (viz tab.1).Stanovení identifikačních kódů měřicího zařízení a člověka provádějícího měření závisí naorganizaci mobilního mapování. Rozlišení je definováno jako volný řetězec znaků, ve kterém se uvedou podrobnostivztahující se k rozlišení měřeného přístroje. Počasí ovlivňující mobilní mapování jeomezeno v podobě číselníků na nejčastější situace (významná oblačnost, mlha, déšť, sníh)a dále blíže nespecifikované počasí ovlivňující mapování. Rozlišení měření se opět omezujena číselník, který obsahuje dvě hodnoty: kontrolovatelné (stabilní, ověřitelné) měřenía nekontrolovatelné (nestabilní) měření. Metadata o kvalitě dat pak končí záznamem(seznamem) aktivních a pasivních vrstev v průběhu mobilního měření (mapování); tatotřída je plně dokumentována v ISO/TS 19103. Z časových charakteristik jsou uvedenydoba počátku měření, konce měření a čas případné opravy. Zbývající metadata jsou pak zadávána v souladu s normou ISO 19115 po skončenímobilního mapování. Jedná se přinejmenším o 25 prvků, které jsou stanoveny jako povinnéa představují tzv. povinné jádro.3. Metapopis fotodokumentace U fotografií jsou metadata ukládána nejčastěji ve standardech odpovídajícíchproprietárním formátům jednotlivých výrobců dat, integrujícím standardem poslední dobyje formát XMP (viz dále). Níže jsou uvedeny základní metadatové formáty pro reprezentacimetadat v oblasti digitální fotografie. 126
  • 123. Tab.1: Výběr z datového slovníku rozšíření ISO 19115 pro sběr dat na mobilních zařízeních. Balík Název / název role Krátký název Definice Datový typ Doména Mobile data quality in- DQ_DataQuality DataQual Informace o kvalitě dat Aggregated Class formation podle rámce (scope) (MD_Metadata) resolution resolution Rozlišení přístroje, se CharacterString Volný text kterým se provádí měření; včetně uvedení druhu rozlišení deviceIdentification deviceIdentification Kód přístroje, s nímž je Class Integer prováděno měření mapperIdentification mapperIdentification Kód člověka, který provádí Integer Integer měření weather weather Druh počasí, který může Class DQ_WeatherCode ovlivnit měření <<CodeList>> (B.5.30) stability stability Stabilita (dohledatelnost) Boolean 1 = stabilní mapovaného jevu 0 = nestabilní127 measureType measureType Rozlišení druhu měření Class DQ_MeasureTypeCode podle stability zdroje <<CodeList>> (B.5.31) ActivePassiveLayers ActivePassiveLayers Seznam (záznam) aktivních Class Record (4.3) a pasivních vrstev při měření Time Aspects CI_TimeStamp TimeStamp Časové charakteristiky Class popisující sběr dat <<DataType>> timeStart timeStart Čas, kdy začala být sbírána Class DateTime (4.2) data timeEnd timeEnd Čas, kdy skončil sběr dat Class DateTime (4.2) timeCorrection timeCorrection Čas, kdy se data opravovala Class DateTime (4.2)
  • 124. 3.1 IPTC (IIM) Zavedeným formátem pro metadata v oblasti publikování fotografií je InformationInterchanges Model (jinak též pouze zkratka IIM), známý spíš pod nepřesným označenímIPTC. Uvedený formát byl v 90. letech minulého století (v návaznosti na odpovídající snahydatovatelné od konce 70. let) vyvinut díky spolupráci organizace IPTC (International Pressand Telecommunications Council) a sdružení Newspaper Association of America (NAA)jako prostředek pro výměnu zpravodajských podkladů. I když se jedná o univerzálníformát (s jeho pomocí lze popsat textové či grafické dokumenty stejně dobře jako video čizvuk), prosadil se nejvíce při popisu elektronické grafiky resp. digitální fotografie. Metadata, která lze vyjádřit s pomocí IIM, dovolují zachytit status zdroje v rámcipublikačního procesu (především vydávání periodik). Celkem 33 metadatových typů jezde určeno pro položky, jako jsou autor, datum a čas vytvoření, klíčová slova, kategorie,urgence, kontakt, copyright, redaktor apod. Nasazení IIM sebou přináší různé problémy. Některé jsou poplatné době vznikuformátu: příkladem nám může být problematická podpora národních znakových sad(resp. diakritiky) mimo angličtinu. Uvedený problém se projevuje například při přenosuinformací v uvedeném formátu mezi platformami. IPTC hlavičky (headers) jsou navícv různých aplikacích implementovány nejednotně a lze je využívat pouze v rámciněkterých formátů (Photoshop, JPEG, TIFF). Zásadním problémem je samotná strukturametadatových typů, nedovolujících dostatečně vhodně popisovat publikační zdroje.Stávající trend navíc vyžaduje, aby metadata byla kódována s pomocí XML (viz dále),což opět původní specifikace formátu nedovoluje. Z těchto důvodů se dá předpokládat, žeIIM bude nahrazen (resp. struktura jeho metadat zahrnuta) do jiných, nově nastupujícíchformátů (NewsML, XMP) – což dokladuje i zastavení vývoje formátu od roku 1997.3.2 EXIF (EXchangeable Image File format) EXIF je specifikace pro formát metadat vkládaných do souborů digitálnímifotoaparáty. Informace se vkládají do existujících souborových formátů, jako je JPEG,TIFF (revize 6.0) a RIFF WAVE; není však podporován ve formátech JPEG 2000 a PNG. EXIF navrhla japonská průmyslové asociace JEIDA. Verze 2.1 vznikla v červnu1998, verze 2.2 v dubnu 2002. V současnosti standard nikdo oficiálně nespravuje, takženení dále vyvíjen. Metadata ve formátu EXIF jsou určena především k pořízení informací souvisejícíchs nastavením digitálního fotoaparátu v čase expozice daného snímku. Uvedeným způsobemse tedy k digitální fotografii připojí údaje například o čase a datu jejího pořízení, nastaveníblesku, rozměrech a rozlišení, kompresi, barvovém prostoru, vzdálenosti fotografovanéhoobjektu či GPS pozici (disponuje-li přístroj odpovídajícími funkcemi): tyto i další obdobnéúdaje vkládá automaticky, obvykle při pořízení snímku, do souboru fotoaparát. Navícje v rámci EXIF informací možné nastavit například autora, copyright či klíčová slovaa připojit zvukovou poznámku – v případě těchto metadat se EXIF mírně protíná s IIM,v ostatních rovinách se jedná o formáty spíše komplementární. 128
  • 125. S podporou EXIF informací se dnes setkáme v prakticky každém digitálnímfotoaparátu. Od toho se odvíjí poměrně silná podpora uvedeného formátu v softwarovýchaplikacích, jako jsou zejména editory a prohlížeče grafiky, systémy správy obsahu čispecializované prostředky. V poslední době lze vysledovat tendence usilující o nahrazeníEXIF (resp. odpovídající zachycení jeho metadat) s pomocí dále popsané platformy XMP,dá se ovšem předpokládat, že výrobci budou zatím i nadále EXIF využívat.3.3 XMP (eXtensible Metadata Platform) Nové nároky na využití metadat v publikačním průmyslu volají po standardu,který by byl využitelný univerzálně (IPTC i EXIF pokrývají pouze určité dílčí oblasti,totéž lze říct i o některých dalších metadatových formátech) a s větší užitnou hodnotou(připomeňme například výše zmíněné problémy, spojené s používáním IPTC). Ambicestát se takovýmto prostředkem dnes má zejména XMP společnosti Adobe. Univerzálnosta snadnou implementaci by mělo zajistit především založení uvedeného formátu nastandardu XML, přesněji řečeno na jazyce RDF (Resource Description Framework), kterýje vyvíjen konsorciem W3C coby univerzální metadatová platforma vůbec. XMP dovoluje uživatelům popsat v podstatě libovolná metadata, a to s pomocí tzv.schémat. V rámci stávající specifikace se přitom nabízí řada přednastavených schémat,umožňujících kódovat například EXIF informace, specifika PDF a Photoshop souborů,údaje spojené s ochranou autorských práv aj., pracuje se na zabudování podpory IPTC.XMP informace lze vložit do souborů prakticky libovolném formátu – například Adobednes přitom bezplatně nabízí odpovídající nástroje a postupy (více viz http://www.adobe.com).4. Závěr V této kapitole byly prezentovány dva základní přístupy k metadatovému popisupři mobilním mapování – reprezentace metadat prostorových databází a metadat v oblastidigitální fotografie. V oblasti prostorových databází jsou hlavními integrujícími prvkydva standardy – Dublin Core a ISO 19115 – jenž byly oba deklarovány jako normy ČSN.Použití konkrétní normy se odvíjí podle účelu metapopisu mapování – při hrubém popisuje vhodnější norma DC, pro detailní popis se více hodí norma ISO 19115, která je na rozdílod DC rozšiřitelná. Toho bylo využito pro vytvoření metapopisu pro mobilní mapování(viz tab.1). V podstatě se jedná o rozšíření normy ISO 19115, které přidává 10 dalšíchprvků vyplňovaných přímo v terénu. Ve většině případů se jedná o číselníky, záznamyči datové záznamy – je tak možné omezit zadávání řetězců volného textu a tím přispětk jednoznačnosti významu popisné informace. V oblasti metapopisu digitální fotografie existují dva komplementární standardy(formáty), jimiž jsou IPTC (IIM) a EXIF. Současně lze sledovat požadavek na univerzálnístandard, což v současnosti nejlépe splňuje standard (formát) XMP společnosti Adobe.Jeho hlavní výhodou je založení na standardu XML (resp. jazyce RDF) jako univerzálnímetadatová platforma. 129
  • 126. 130
  • 127. Kapitola 6: NÁČRTOVÝ SYSTÉM A JEHO VYUŽITÍV MOBILNÍM MAPOVÁNÍKAREL STANĚK, LUCIE FRIEDMANNOVÁ1. Obecné principy využívání náčrtů v mapování Vytváření náčrtů je považováno za zajímavý, dosud nedostatečně prozkoumanýfenomén. Prakticky každý člověk je schopen vytvořit náčrt zachycující prostorovéuspořádání určité situace. V postupech a technice vytváření jsou významné individuálnírozdíly, ale i přesto jsou výsledné náčrty ve většině případů obecně srozumitelné [4]. Toje jedním z důvodů, proč se pořizování náčrtů stalo nejčastěji využívaným nástrojem prozachycování údajů při mapování v terénu za účelem jejich dalšího zpracování na pracovišti.Náčrt lze chápat jako dvourozměrnou reprezentaci mentálního obrazu vzniklého na základěpozorování situace terénním pracovníkem. Celkový přístup k pořizování náčrtů samozřejmě výrazně závisí na tom, zda jevytvářen pomocí tradičních prostředků (papír, tužka) nebo pomocí mobilních digitálníchzařízení. V této kapitole budou prozkoumány oba případy. Společné rysy nákresůpořizovaných na papír jsou rozebírány na základě rozsáhlé studie, kterou provedl Blaser[4].2. Složky náčrtu Ačkoliv neexistují žádná obecně platná pravidla pro vytváření náčrtů, jejich obsahlze rozdělit do několika složek. Jako objekty označujeme logické instance nebo entity.Mohou se skládat z více protínajících se nebo mimoběžných tahů (anglicky strokes).Ve výjimečných případech nemusí objekt obsahovat žádné zakreslené prvky a může býtpředstavován pouze anotací (viz níže). Objekty mohou být uspořádány do víceúrovňovéhierarchie, přičemž objekty na nižší úrovni lze označit jako podobjekty (subobjects).Za zvláštní případ objektu lze považovat vymezení mapované oblasti a/nebo případnýreferenční systém (je-li přítomen). Relace (relation) popisuje vztah mezi objekty. Standardní relace se týká právě dvouobjektů. Ve výjimečných případech může být definována relace mezi skupinou objektů najedné straně a jedním objektem na straně druhé. Vzhledem k tomu, že skupinu objektů lzepovažovat za objekt vyšší úrovně, lze však při popisu každé relace vycházet z předpokladu,že se vztahuje na právě dva objekty. Anotace (annotation) je písemný (případně ústně sdělený) údaj popisující, upřesňujícínebo definující objekt, skupinu objektů, relaci mezi objekty, případně vlastnosti objektůnebo relací [4]. Pokud je anotace použita bez zakreslení příslušného objektu, ke kterémuse vztahuje, lze ji považovat za zvláštní případ objektu. Anotace se obvykle používajík popisu vlastností, které nelze vhodně vyjádřit graficky (např. adresa). 131
  • 128. 2.1 Objekty Zakreslené objekty představují hlavní složku náčrtu. Neexistují žádná obecně platnápravidla pro to, jak vytvářet ve dvourozměrném prostoru reprezentace entit z reálnéhosvěta. Jediným vodítkem je nutnost srozumitelnosti náčrtu pro cílovou osobu (případněpro určitý software při poloautomatizovaném zpracování). Blaser [4] provedl vyhodnocenívětšího množství náčrtů pořízených osobami z různých zemí působících v různýchoborech a rozdělil objekty do řady tříd. Třídu objektů definoval jako kategorii zahrnujícíobjekty se stejnými nebo podobnými vlastnostmi nebo stejného druhu. Některé třídy lzedále vhodně dělit do podtříd. Bylo zjištěno, že více než 50% objektů vyskytujících sev náčrtech představují objekty z kategorií budovy a silniční síť. Ze získaných údajů dálevyplynulo, že přes 90% zakreslených objektů spadá do 10 základních tříd. Zajímavýmjevem je odlišná míra různorodosti v rámci jednotlivých tříd. Zatímco v kategorii budovybylo výrazně zastoupeno 11 různých podtříd, přičemž žádná výrazně nepřevažovala,v kategorii vodní útvary (water bodies) drtivá většina objektů spadala do podtřídy řeka. Tomůže být důsledkem faktu, že budovy hrají v nákresech větší roli (jsou hlavním „důvodem“pořizování náčrtu), navíc často slouží jako významné orientační body v krajině. Zde je všaktřeba připomenout, že uvedené výsledky jsou výrazně ovlivněny výběrem zkoumanýchnáčrtů. Existuje tendence k využívání liniových prvků v náčrtech jako jakési „kostry“sloužící ke spojování plošných objektů a orientaci zkoumané situace, přičemž je kladenmenší důraz na popis jejich vlastností. U plošných objektů se naopak častěji objevujepopis charakteristik objektu (název, adresa, účel), zatímco orientace apod. zde hraje méněvýznamnou roli. Dále bylo vypozorováno několik dalších tendencí, např. objekty vytvořenéčlověkem jsou zaznamenávány častěji a podrobněji než srovnatelné přírodní objekty. Objekty znázorněné v náčrtech jsou často generalizovány do té míry, že jejichsprávné rozpoznání vyžaduje další kontextové informace získané z náčrtu nebo přítomnostanotace. I přes to, že objekty v náčrtech jsou obvykle zaznamenány ne více než několikajednoduchými tahy, lze u nich sledovat řadu charakteristik, např. tvar, typ výplně nebopoužitou perspektivu. Studium těchto vlastností přináší významné poznatky předevšímpro případné další (polo-)automatizované zpracování náčrtů.2.2 Relace Žádná přesná, vyčerpávající, ale zároveň stručná a výstižná obecná definice termínurelace (vztah) není obecně přijímána. Blaser [4] uvádí následující definici: „Relace jepřirozená, logická nebo virtuální vazba mezi dvěma nebo více vzájemně souvisejícímientitami“, přičemž v našem kontextu lze za entity považovat zakreslené objekty. Mezi základní relace patří topologické vazby mezi objekty (překryv, dotyk,disjunkce, apod.), umístění prvků na náčrtu, jejich orientace, sekvence zakreslování(prostorová, tematická), rovnoběžnost či pravoúhlost. 132
  • 129. Obr. 1 : Počet výskytů objektů v jednotlivých třídách (podle [4], upraveno)2.3 Anotace Pořizování náčrtů je vysoce deskriptivní metoda komunikace a existuje celá řadasituací, kdy je jednoznačně výhodnější popsat či vysvětlit určitou situaci pomocí náčrtu,než popsat ji slovně. Je zřejmé, že tato forma komunikace je obzvláště výhodná pro popisprostorových nebo hierarchických struktur. Na druhé straně existuje velké množstvíatributů, které lze mnohem výhodněji (nebo výhradně) popsat slovně. V náčrtechpořízených převážně při mapování v urbanizovaném území, které zkoumal Blaser (1998),byla anotace uvedena někdy až u 60% objektů. U řady objektů byly dokonce anotace dvěnebo více. Lze předpokládat, že při mapování v neurbanizovaných oblastech bude tatohodnota výrazně nižší. Hlavními důvody pro používání anotací je složitost objektu, význam objektua nejednoznačnost (podobnost s jinými objekty na náčrtu). Nejfrekventovanějšími třídamianotací (dohromady téměř 70% výskytů) jsou název a označení typu. Všechny uvedené poznatky mohou být s výhodou využity při vytváření prostředípro mobilní mapování. 133
  • 130. 3. Náčrty pro mobilní mapování Při mapování v terénu jsou prostředky mobilní výpočetní techniky již několik letběžnou pomůckou. Spolu s mnoha výhodami s sebou nicméně nesou i několik nevýhod.Tyto nevýhody oproti tradičnímu záznamu jsou dány především nedostatečným výkonema vlastnostmi zobrazovacího zařízení. Výkon je potřebný pro zpracování volně psanéhotextu a pro tvorbu komplexních aplikací. Nicméně zvyšování výkonu na mobilníchzařízeních je v přímém rozporu s jejich dominantní charakteristikou – spotřebou elektrickéenergie. U obrazovek mobilních zařízení jsme na tom obdobně – větší rozlišení, citlivosta barevnost znamená větší spotřebu. Navíc za současného stavu technologie je velikostobrazovky limitována velikostí zařízení. Jednou z cest, která se pro minimalizacinedostatečného výkonu zařízení nabízí, je využití síťové komunikace a přesunutí částimapovací aplikace na server. Toto řešení umožní schematizovat datový vstup, a takzjednodušit uživatelské rozhraní. Je samozřejmě otázkou, nakolik je energeticky náročnávlastní komunikace a jak zabezpečit trvalé (nebo dostatečně časté) spojení se serverem,ale za současného stavu technologie mobilních zařízení se tato alternativa jeví jakoperspektivní. Jak už bylo zmíněno, jedním z kritických míst při využití mobilních zařízenípro mapování je komplexnost vstupu, který značně zatěžuje uživatele. Při použití možnostíserverového zpracování je tedy možné pokusit se vstup zjednodušit prostřednictvímnáčrtů. Náčrt je obvykle schematický způsob záznamu, který se snaží minimálnímiprostředky vystihnout podstatu zaznamenané informace a interpretaci detailů ponechávána příjemci záznamu. Podle [4] jsou náčrty neformálním prostředkem vizuálního myšlenía jedná se o přirozenou pomůcku v procesu přípravy návrhu. Tak, jak je naznačeno v [8],náčrt umožňuje :• rychlý záznam myšlenek nebo pozorování,• soustředit se na podstatu jevu bez ohledu na zabývání se detaily,• nenutit uživatele používat složitou sekvenci konstrukčních operací spojených s logikou záznamu daného software. Náčrt je navíc poměrně přirozenou záležitostí, se kterou má každý ve forměpoznámek na list papíru vlastní zkušenosti. V obecné rovině je náčrt realizován tahy. Tahy přitom reprezentují jednak objekty,tak i značky nesoucí metadatové informace. Náčrty mohou mít velmi jednoduchou formuliniové kresby s jednou tloušťkou čáry, nicméně pro zvýšení informační kapacity jsoutahy často graficky parametrizovány (silou čáry, barvou, případně použitím šrafovánínebo výplní). Dalším obohacením náčrtu bývá v nezbytných případech text volnou rukouspojený polohou nebo jiným tahem s některým prvkem. Tak, jak jsou náčrty ve své původní podobě snadno použitelné pro uživatele, tak jejejich implementace do počítačového prostředí relativně nesnadná. Rozpoznání a přesnépřiřazení významu tahu učiněného volnou rukou sebou nese značné komplikace. Patřík nim:• individuální provedení tahu uživatelem - nejen variabilita formy, ale i počet segmentů, které ten který uživatel potřebuje na realizaci jednoho prvku náčrtu,• uživatel použije novou a výrazně odlišnou formu pro existující prvek náčrtu, 134
  • 131. • uživatel vytvoří nový prvek náčrtu neznámý pro interpretační systém,• interpretace textu vytvořeného volnou rukou – v podstatě se jedná o stejné komplikace jako již výše uvedené, jen vztažené k abecedě. Proto je implementace náčrtu v počítačovém prostředí vždy kompromisem. Používáse tedy:• značné omezení informační komplexity náčrtu (např. tahy reprezentují pouze a jen geometrický tvar),• tahy mají pouze určenou formu, včetně počtu segmentů a uživatel je nucen naučit se strukturu náčrtu (měkčí formou tohoto přístupu je možnost uživatele naučit systém rozpoznávat jeho způsob záznamu předem definovaných prvků náčrtu),• součástí náčrtu jsou typizované formy (ikony, geometrické tvary) - zde se sice dostáváme do rozporu s jednou z charakteristik běžného náčrtu, ale s ohledem na výhody při strojovém zpracování se jedná o přijatelnou degradaci. V rámci projektu MobilDat bylo rozhodnuto zapojit náčrty do procesu mobilníhomapování tak, aby minimálními prostředky uživatel poskytoval serveru co nejkomplexnějšíinformace o aktuálně mapovaném prvku a zároveň aby měl uživatel možnost zpětněovlivňovat interpretaci serveru jednoduchým způsobem. Náčrt je tak prostředkemkomunikace mezi uživatelem mobilního zařízení a serverem, který zpracovává záznamy.Při návrhu náčrtového systému pro projekt byla zvolena kombinace ikon, jednoduchýchgeometrických symbolů a štítkování z důvodů jak minimalizace požadavků na výpočetnívýkon na straně serveru, tak s ohledem na snadnou implementaci na mobilním zařízení.Nutnost sestavovat náčrt z jednotlivých komponent je ulehčena kontextovou implementací,kdy sada komponent je vždy navázána na editovaný prvek tak, aby uživatel měl k dispozicipouze použitelné komponenty. Navíc dostupnost komponent je ovlivněna frekvencí jejichpoužití.4. Využití náčrtů v oblasti zpracování geodat Na PDA se náčrtová technika používá prakticky od jejich vzniku (přesněji od doby,kdy jsou tato zařízení vybavena dotykovým displejem). Nicméně jedná se o specifickoutechniku náčrtu, tzv. gesta. U gest se používá jednoduché kombinace tahů (obvykle pouzejednoho nebo dvou) pro vyvolání akce jako je spuštění aplikace, zavření okna, úpravatextu apod. Gesta je možné používat i na stolních PC nebo noteboocích prostřednictvímmyši nebo polohovacího zařízení typu touchpad, ale vzhledem k malé potřebě takovékomunikace se tak děje zřídka (nehledě ke skutečnosti, že gesto provedené myší jeméně přirozené něž gesto nad dotykovou obrazovkou). Gesta ovšem nejsou regulérnímnáčrtem – jejich interpretace je okamžitá a není možné je upravit, nejsou ani tak abstrakcímyšlenky, jako spíše povelu. Na druhou stranu gesta s náčrty spojuje podobná filozofiea také mechanismus interpretace. V jistém smyslu lze za náčrty považovat také různé druhy vývojových diagramů. Tytodiagramy jsou obvykle využívány k schematickému záznamu procesů (např. flowchart)nebo datových struktur (Chenův ER diagram). Funkcí diagramu je ne ani tak zjednodušitzpůsob záznamu, jako spíše soustředit se na podstatné prvky a dát uživateli lepší vizuálnípřehled návrhu. Diagramy používají tahů jen k propojení předem definovaných struktur, 135
  • 132. které ikonickou formou zastupují činnosti nebo objekty zapojené do procesu. Diagramypostrádají jistou míru nepřesnosti a myšlenkové abstrakce, jsou de facto jen určitou formouzkratky jinak značně formalizovaného zápisu. Jak už bylo zmíněno, předcházející příklady nejsou náčrtem v obvyklém smyslu.S jistou mírou zevšeobecnění se dá konstatovat, že klasické náčrty mají své místopředevším v rámci informačních systémů s grafickou komunikací jako je například CADnebo GIS. Tyto systémy komunikují s uživatelem prostřednictvím exaktně definovanýchgeometrických tvarů a náčrt tak může sloužit nejen ke zjednodušení, ale i ke zefektivněníinterakce s uživatelem. Náčrty jako součást uživatelského rozhraní se objevují nejdřívev CAD systémech, kde slouží k nepřesnému vstupu geometrických objektů volnou rukou.Jde jednak o úpravu 2D objektů na pravidelnou geometrii (asi nejprimitivnějším příklademje nahrazení tvarů blízkých čtverci nebo kruhu jejich exaktním tvarem s největšímpřekryvem), a pak o konstrukci objektů ve 3D (izometrický náčrt objektu je interpretovánjako objemový 3D objekt). V oblasti mobilního GIS hraje vedle vlastní geometrie objektu důležitou roli takétopologie objektů. Výzkum v oblasti náčrtů je zaměřen především na přirozenou formusestavení dotazu na geodatabázi. Primárně se jedná o dotazy vedoucí k určení polohyuživatele vybaveného mobilním zařízením nebo o tzv. suitability modelovaní, kde uživatelformou náčrtu definuje omezení, která musí hledaná lokace splňovat [4]. V tomto směruexistují i pokusy definovat obecně vyhledávání objektů v geodatabázi uvedenou formoua nahradit tak formalizované databázové dotazování. Při konstituci náčrtů hrají významnouroli identifikace významných orientačních objektů, tzv. landmarků, a konstrukcetopologických grafů reprezentující vazby mezi těmito objekty a vlastnostmi hledanýchobjektů. Cílem je také interpretace tahů vytvořených volnou rukou a identifikace jejichsémantického významu.5. Náčrtový systém pro mobilní mapování se zpětnou vazbou V rámci projektu bylo cílem navrhnout prostředí, které co nejvíce usnadnímapování v terénu. Při tomto mapování se předpokládá editace geodat na základě jižexistujících mapových podkladů prostřednictvím záznamu geometrie a atributů kombinacíuživatelských vstupů a senzorových dat (např. GPS měření). Ke klíčovým parametrůmprostředí patří jednak schopnost komunikace s mapovacím serverem, který kompilujeaktuálně editovanou mapu (geodatabázi), a tím daná možnost jednak korigovat případnéchyby, ale i využít vizualizace aktuálních nasbíraných geodat. Jak již bylo zmíněno, návrh náčrtového systému v rámci projektu MobilDat se snažíminimalizovat výpočetní nároky jak na straně serveru, tak i na straně klienta. Navíc jezde požadavek snadné implementace náčrtového systému do již existujících prostředípro editaci geodat na vybraných mobilních zařízeních. Proto byla zvolena forma náčrtupodobná diagramům. Akce jsou reprezentovány ikonami a tahy slouží k identifikacicílových objektů nebo provázání jednotlivých prvků náčrtu. Popis prvků je realizovánpomocí štítků, jejichž hodnotu lze nastavit pomocí seznamů hodnot nebo zápisem pomocívirtuální klávesnice. 136
  • 133. Obr. 2: Mechanismus náčrtu Náčrtový systém v daném kontextu představuje způsob, jak s minimální námahoupředat co nejvíce metadatových informací o editovaném objektu Náčrtový systém se skládá z následujících komponent:1) transakce – celý náčrt je definován transakcí, která je nastartována editací zvoleného prvku a je ukončena zadáním všech potřebných informací vztahujících se k jednomu objektu. Součástí transakce jsou jak prvky náčrtu, tak i datové struktury definované buď volným tahem nebo pomocí připojených senzorů. Všechny prvky transakce mají zaznamenáno pořadí. Dokud nedojde k ukončení transakce lze náčrt modifikovat.2) iterace – transakce jsou rozčleněny podle typu vstupu na nový náčrt, korekci a potvrzení. Nový náčrt reprezentuje změnu existujícího nebo zařazení nového záznamu. Nové náčrty popisují jak zařazení nové datové struktury – ať už celého objektu nebo jeho části, tak i úpravu objektů nebo jejich atributů s ohledem na skutečnosti zjištěné v terénu. Korekce je úprava náčrtu, která mění interpretaci provedenou systémem. Na každé zpracování náčrtu je možné odpovědět korekcí náčrtu a jeho opětovným zasláním. Cyklus korekcí náčrtu se ukončí potvrzením (finální podoba náčrtu se archivuje na serveru, ale již se neposílá do mobilního klienta). 137
  • 134. 3) kontext – nástroje pro tvorbu náčrtu jsou modifikovány podle aktuálních požadavků. Kontext je definován nekomplikovaně a zahrnuje pouze několik základních atributů: • profil uživatele – ovlivňuje pořadí voleb podle chování uživatele, • profil zařízení – ovlivňuje velikost ikon používaných v náčrtu, • editovaný prvek – nepoužitelné součásti náčrtu jsou odstraněny z voleb.4) grafické komponenty náčrtu – grafické komponenty se třídí podle jejich funkce : • identifikace objektu – zde se používají tahy reprezentující hranici oblasti, tah spojující ikonu akce s objektem, vlastní ikona akce pokud není doplněna identifikačním tahem, • identifikace části objektu – geometrická figura, která aproximuje místo na objektu, ve kterém navazuje nový datový záznam nebo je cílem akce, • vazba – tah spojující ikonu akce nebo štítek, • vektor posunu – tah o aproximující posun prvku nebo jeho části, • ikona akce – ikona reprezentující nejobvyklejší typy akcí s geometrickými objekty. Mezi tyto akce patří : · modifikace objektu – zrušení, spojení, rozdělení, změna hranice, · modifikace atributových vlastností, · kauzální geometrická vazba – sdílí hranice, probíhá rovnoběžně, skládá se z, je podobný a další, · kauzální topologická vazba – leží mezi, je ve vzdálenosti a směru od, leží na. • štítek (tag) – jednoduchý geometrický symbol umístěný v blízkosti ikony nebo tahu obsahující odkaz na podrobný popis nebo příslušnou hodnotu. Podrobný popis je formalizován na základě proběhlých mapování a volné poznámky jsou zřetelně odlišeny. Součástí štítku je i pořadí náčrtové komponenty. • datový proud – geometrická reprezentace geometrie získané vnějším senzorem nebo nakreslené volným tahem na obrazovku mobilního klienta. Formalizované části náčrtu jsou automatizovaně interpretovány pomocí serveru,s ohledem na možné chyby interpretace je možné náčrt modifikovat. Primární a finálnínáčrt jsou archivovány pro potřeby následné kontroly a také možné úpravy interpretačníchalgoritmů s ohledem na rozdíly mezi požadovanou a generovanou interpretací.6. Implementační okolnosti Vlastní implementace náčrtového systému je realizována velmi jednoduchýmiprostředky pomocí běžné vrstvy GIS prostředí. Není tedy problém tento náčrtový systémve větší či menší míře upravit pro již existující prostředí editace geodat na mobilníchzařízeních. Základní komplikací je spíše implementace kontextových služeb jako jeúprava pořadí voleb nebo výběr podkladů, než vlastní manipulace s náčrtem. Pro odeslánína server se náčrt transformuje do podoby XML formátu. Abychom se vyhnuli chybámzpětné interpretace, náčrt zůstává v mobilním prostředí do okamžiku potvrzení a prokorekce je používán stále stejný náčrt v nativním formátu zvoleného prostředí. Díky tomutořešení je realizována i možnost off-line módu, kdy náčrty nejsou odesílány na server. Je 138
  • 135. jasné, že v tomto módu nejsou možné odkazy na nově zadaná data. Aby nedocházelo kekomplikacím jsou jednotlivé náčrty udržovány ve vlastní vrstvě a jsou vypínány při tvorběnového náčrtu. Vliv off-line stavu je indikován v hlavičce odeslaného náčrtu ve chvílinavázaného spojení se serverem.Obr. 3: Srovnání mapovacího náčrtu provedeného konvenční metodou (a) a metodou navrženou v rámci projektu MobilDat Specifickou otázkou je grafická implementace. Ta je závislá na vlastnostechmobilního zařízení a realitě interakce obrazovky a prostředí při práci v terénu. Z těchtoomezení vyplývají následující vizuální parametry záznamu: • tahy jsou pouze dvou typů – plný a přerušovaný, • v náčrtu se používá pouze 8 základních spektrálních barev, • velikost ikon je stanovena na 30 * 30 bodů – většinové rozlišení současných mobilních zařízení je QVGA (i.e. 320 x 240), daná velikost ikon je kompromisem mezi figurální kresbou uvnitř ikony a přehledem na zobrazovacím poli. Při interpretaci náčrtů jsou používány běžné prostředky overlay algebry a manipulaces geodatabází. Pro implementaci algoritmů interpretace je tedy zapotřebí jen zaznamenatpravidla určující vazbu mezi nepřesnou polohou náčrtové geometrie a zamýšlenou polohous pomocí informací zadaných prostřednictvím štítků. 139
  • 136. 140
  • 137. Kapitola 7: TEMATICKÉ MOBILNÍ MAPOVÁNÍ -ZKUŠENOSTI Z PILOTNÍHO PROJEKTUZDENĚK STACHOŇ, JIŘÍ ZBOŘIL1. Úvod Cílem pilotního projektu bylo ověřit teoretické poznatky popsané v předchozíchkapitolách a otestovat možnosti mobilního sběru geodat pomocí navrženého systémuv praxi. Byla vytvořena aplikace pro mobilní sběr dat, která byla otestována na PDAzařízení. Dále byly prověřeny možnosti mobilní komunikace mezi pracovníkem v terénua serverem.2. Příprava pilotního projektu Pilotní projekt měl za úkol otestovat systém v praxi na různých úlohách. Bylyvytipovány čtyři oblasti mobilního sběru dat (marketingové mapování, krajinné mapování,inventarizace lesních ploch a velkoměřítkové geodetické mapování), z nichž první dvějsou popsány v této kapitole. Při návrhu volby referenčních dat, použitého systému symbolů, rozhraní a nástrojůse vychází z předpokládaných požadavků terénních pracovníků. Metodika stanovenítěchto požadavků je založena na vytvoření obecných scénářů, z nichž vycházejí případovéstudie, které popisují konkrétní činnosti a požadavky při provádění mobilního digitálníhomapování v terénu. Popis jednotlivých studií byl založen na unifikované šabloně. Proilustraci uvádíme případovou studii marketinkového mapování.2.1 Přehled maloobchodních prodejních jednotek v dané lokalitě2.1.1 Cíl Cílem je sběr údajů o maloobchodních prodejnách v určené lokalitě za účelemdalšího využití těchto údajů pro marketing.2.1.2 Podklady Jako podkladové mapy využijeme plán města v měřítku 1:10 000. Při využití datve vektorové podobě je nejčastěji využívána silniční, případně uliční síť a (pokud jek dispozici) databáze adresních bodů.2.1.3 Navrhované prvky Pro každou prodejní jednotku zaznamenáme tyto prvky:• stav: 1) existující (beze změny sortimentu v uplynulých 3 letech), 2) zrušena, 3) změna sortimentu (v uplynulých 3 letech). 141
  • 138. • ulice (povinný údaj),• číslo orientační (povinný údaj),• typ prodejny: 1) samoobslužný prodej, 2) pultový prodej.• prodejní plocha: · čistá prodejní plocha, tj. bez. skladových, kancelářských či manipulačních prostor.• sortiment: · Jednotlivé provozovny lze dle sortimentu rozdělit následujícím způsobem: AUTO - autobazary, prodejny automobilů, autopříslušenství, apod., DOM - domácí potřeby, DROG - drogerie, kosmetika, parfumerie, apod., EL - elektro, HUD - knihy, hudebniny, KL - klenoty, hodinářství, apod., NAB - nábytek, interiéry, OBL - oděvy, textil, OBUV - obuv, kožená galanterie, OST - ostatní, PAP - papírnictví, PC - výpočetní technika, komunikační technika, POTR - potraviny, nápoje, SP - sport, STAV - stavebniny, ZOO - chovatelské potřeby, zvířata.• počet parkovacích míst: · pouze parkovací místa reálně využitelná zákazníky příslušné prodejny.3. Použité PDA zařízení, programové prostředky pro sběr dat Pro pilotní projekt byl použit přístroj HP iPAQ hw6500 vybavený systémemMicrosoft Windows Mobile 2003 Second Edition. Aplikace pro digitální sběr geodatv terénu byla vytvořena v programu ArcPad Application Builder 7.0.1. Tato aplikaceumožňuje sběr atributových dat s využitím předpřipravených číselníků, zaznamenání GPSpolohy a pořízení fotografie.4. Marketingové mapování První část pilotního projektu byla zaměřena na marketingové mapování. Cílemtestování, které proběhlo v centru města Brna, nebylo kompletní zmapování danélokality, nýbrž ověření teoretických poznatků a otestování funkčnosti navrhovanéhotechnologického řešení (PDA zařízení, programové prostředky, metoda přenosu dat,implementace číselníků, apod.). 142
  • 139. Tab.1: Návrh prvků pro marketingové mapování položka typ prom. Vztahy/omezení rozsah / popis databázová INTEGER přiřazení k adresnímu bodu již existu- položka jícímu v databázi souřadnice (X) INTEGER souřadnice ve vymezeném vloží se automaticky při zaznačení pozice území přes dig. zařízení souřadnice (Y) INTEGER souřadnice ve vymezeném vloží se automaticky při zaznačení pozice území přes dig. zařízení souřadnice (Z) INTEGER nadm. výška ve vyme- vloží se automaticky při zaznačení pozice zeném rozsahu přes dig. zařízení stav CHAR „E” = existující, „Z” = zrušena, „X” = změna sortimentu ulice VARCHAR(n) omezení zkoumanou část název ulice města číslo INTEGER omezení podle existujících číslo orientační (max. 3 číslice) orientační popisných čísel dané ulice varianta VARCHAR(4) omezení podle existujících číslo orientační (max. 3 číslice + max. 1 popisných čísel dané ulice písmeno) typ prodejny CHAR „S” = samoobsluha, „P” = pultový prodej prodejní INTEGER prodejní plocha v m� plocha sortiment CHAR viz popis v textu počet park. INTEGER při zadání hodnoty vyšší počet parkovacích míst míst než 99 (?) žádost o potvrzení údajePOZN.: Při mapování se provede BUĎ přiřazení k adresnímu bodu již existujícímu v databázi NEBO seautomaticky vloží souřadnice nového bodu po jeho označení na mapě na obrazovce digitálního zařízení(přičemž souřadnice z je nepovinná). Cílem marketingového mapování obecně je získat a zaznamenat základní informace(včetně polohy) o různých obchodně-hospodářských organizacích, přičemž nejtypičtějšímpříkladem jsou prodejny. Pracovník v terénu má tedy v PDA zařízení k dispozici referenčnívrstvu (případně vrstvy), podle níž se orientuje, a aktivní vrstvu, do níž jsou zaznamenávány(a případně dále upravovány) jednotlivé záznamy. Výběr konkrétních referenčních data sestavování číselníků proběhlo na základě konzultací s odbornými pracovníky z oborusociálně geografických věd, kteří podobná mapování v minulosti opakovaně prováděli. V pilotním projektu sloužily jako referenční data vybrané vrstvy z databáze DMÚ25 (komunikace, bloky budov). Aktivní byla pouze jedna bodová vrstva, ve které terénnípracovník provádí tři typy úloh – vkládání nových záznamů do databáze, editace atributůstávajících záznamů a odstraňování bodů z databáze. Vkládání nových záznamů lze provádět ve dvou režimech. Buď je nový záznamvložen pomocí přednastaveného nástroje kliknutím na místo, kde se prodejna nacházív zobrazené mapě (viz obr.1), nebo je jako místo nového záznamu označeno přímo místo,na kterém se nachází terénní pracovník, a geografické souřadnice jsou pak získány z GPSpřístroje v zařízení automaticky. 143
  • 140. Aplikace používaná pro pilotní projekt umožňuje kromě geografických souřadniczaznamenat ještě následující atributy (z nichž všechny kromě pole identifikačního číslajsou nepovinné):• identifikační číslo záznamu (ID obchodu),• ulice (údaj je vybírán z připraveného číselníku),• číslo popisné,• stav (lze zaznamenat pokud je prodejna v rekonstrukci, zrušena, apod.),• počet pater prodejny,• odhadovaná plocha výlohy,• název firmy,• sortiment,• fotografie (aplikace umožňuje zařadit pořízenou fotografii do databáze jako atribut záznamu). Obr. 1: Zobrazení vrstvy záznamů na referenční vrstvě v prostředí Arcpad Editace atributů stávajících záznamů se provádí analogicky. Záznam lze vybrat buďkliknutím na bod nebo jeho výběrem v tabulce. Změnu hodnot jednotlivých atributů lzeprovádět v dialogových oknech (viz obr. 2), geografické souřadnice mohou být upravoványi posunutím bodu v aktivní vrstvě. K odstranění záznamu slouží tlačítko v pravém hornímrohu (viz obr. 1). Obr. 2: Dialogová okna pro zadávání atributů jednotlivých záznamů 144
  • 141. 5. Krajinné mapování Další část pilotního projektu byla zaměřena na krajinné mapování, konkrétně navymezování biotopů. Tato oblast mobilního sběru geodat byla zvolena z několika důvodů.Především je zde velmi kvalitně zpracována metodika mapování ([104], [34], [106]), cožumožnilo podrobné popsání jednotlivých kroků a vytvoření řady číselníků usnadňujícípráci v terénu. Pro pilotní projekt bylo zvoleno území v katastru obce Lelekovice (asi10 km severně od Brna) a park Lužánky v Brně. V aplikaci vytvořené v programuArcPad byly použity 2 aktivní vrstvy. Prvnívrstva (polygonová) obsahuje stávajícíbiotopy s možností jejich změn a dáleumožňuje přidání nového biotopu (plošnéi liniové biotopy jsou reprezentoványplošně). Druhá aktivní vrstva je bodováa zapisují se do ní bodové prvky jakonapříklad souřadnice místa odkud bylapořízena fotografie, souřadnice umístěnífytocenologického snímku, apod. Podrobný popis prací v terénu bylvytvořen podle metodik, které sestaviliMaděra et al. [106] a Guth [34]. Pracovníkv terénu zakresluje do aktivní (polygonové) Obr. 3: Pilotní projekt v oblasti krajinnéhovrstvy tzv. segmenty, tj. homogenní části mapování - mapování biotopůlokality, které jsou pokryty jedním typemmapovací jednotky s konkrétní kvalitou(hodnotou parametru reprezentativnosti i zachovalosti). Segmenty mohou být bodové,liniové nebo plošné (Guth [34]), přičemž bod (B) je segment o ploše cca 25 až 2500 m�(včetně liniových porostů v délce od cca 5 do 50 m), linie (L) je segment, jehož jedenrozměr nedosahuje 50 m a druhý ho naopak překračuje a polygon (P) je segment o ploševětší než cca 2500 m� (50 x 50 m�). Biotopy menší než 25 m� se nezaznamenávají. Z důvodůmaximálního zjednodušení prováděných operací a datových přenosů se při mapovánívšechny druhy biotopů zakreslují do jedné polygonové vrstvy a metodický pokyn, zda sejedná o bod, linii nebo plochu, se udržuje pouze atributově. Pracovník tedy provede následující úkony:• označí segment pořadovým číslem,• určí typ segmentu (B – bod, L – linie, P – polygon),• stanoví a zakreslí hranice segmentu do aktivní vrstvy,• u bodových a liniových segmentů odhadne a zapíše rozměr,• uvede kód příslušného typu biotopu (číselník katalog biotopů),• u lesních přírodních biotopů určí věkovou strukturu (číselník věková struktura),• uvede reprezentativnost příslušného biotopu (číselník reprezentativnost),• uvede zachovalost příslušného biotopu (číselník zachovalost), 145
  • 142. • ke každému segmentu uvede textovou poznámku,• zhotoví fotodokumentaci (místo pořizování fotodokumentace uloží do aktivní vrstvy), případně fytocenologické snímky (místo nebo plochu pořizování fytocenologického snímku uloží do bodové aktivní vrstvy).5.1 Popis číselníků pro vymezování biotopů5.1.1 Popis číselníku katalog biotopů Terénní pracovník vybere ve sloupci „kód“ kód příslušného biotopu. Aplikace potépodle sloupců „B“, „L“ a „P“ ověří, zda je povoleno segment daného typu zakreslit jakobod, linii a/nebo polygon („1“ - ano, „0“ - ne). V dalších sloupcích jsou uvedeny doplňujícíinformace - sloupec „x“ uvádí speciální vlastnosti typu biotopu („1“ - prioritní biotop vesmyslu směrnice EU o stanovištích, „-1“ - biotop nezahrnutý v příloze I směrnice EUo stanovištích), dále je možno zobrazit název biotopu a jeho popis. Obr. 4: Ukázka výběru z číselníku katalog biotopů5.1.2 Popis číselníku věková struktura Číselník věková struktura obsahuje 4 kategorie (P, Q, R, S), ze kterých pracovníkv terénu vybírá, a u každé kategorie je možné zobrazit si její slovní popis. Obr. 5: Ukázka výběru z číselníků věková struktura, reprezentativnost a zachovalost 146
  • 143. 5.1.3 Popis číselníku reprezentativnost Obdobně jako v předchozím případě - číselník obsahuje 4 kategorie reprezentativnosti(A, B, C, D) a je možné zobrazit si jejich slovní popis.5.1.3 Popis číselníku zachovalost Zachovalost se určuje podle tří kritérií. Terénní pracovník pro každý segment určínejprve stav (sA, sB nebo sC), dále vyhlídky (vA, vB nebo vC) a nakonec možnost obnovyprostřednictvím řízené péče (oA, oB nebo oC). Podle těchto parametrů je poté automatickysegmentu přiřazena zachovalost (A, B nebo C) podle tabulek zavedených v systému.6. Datové přenosy Pro zajištění datových přenosů na server byla zvolena služba GPRS. Při předchozímtestování bylo zjištěno, že není nutné udržovat mezi pracovníkem v terénu a serveremnepřetržité on-line spojení. Pro dané účely se jeví jako výhodnější posílání dat po dávkách.Služba GPRS má z tohoto hlediska tu výhodu, že se platí za přenesený objem dat a neza dobu připojení. V porovnání např. s připojením pomocí služby WiFi je pro mapovánív terénu (mimo urbánní oblasti) klíčovým faktorem pokrytí většiny území ČR GPRSsignálem. Při pilotním testování bylo zjištěno, že přenosová rychlost se výrazně měnív závislosti jak na místě, tak na čase. Pro vyvození obecných závěrů by však bylo nutnéprovést statistická šetření na větším vzorku dat. Z hlediska pilotního projektu je rozhodujícízjištění, že přenosová rychlost byla ve většině případů postačující a obvykle došlok bezproblémovému přenesení datových dávek z mobilního zařízení na server i naopak.V některých případech však docházelo k přerušení („zamrznutí“) připojení. Tyto situacenijak nesouvisely s aktuální přenosovou rychlostí. Podobné problémy popisuje v prácizabývající se telekomunikačními přenosy dat např. Hališková [35]. Obr. 6: Nahrávání projektu marketingového mapování ze serveru na mobilní zařízení pomocí aplikace Teredit Broker 147
  • 144. Pro komunikaci mezi digitálním zařízením v terénu a serverem byla v rámciprojektu MobilDat vyvinuta aplikace Teredit Broker (viz kapitola 3, tohoto oddílu). Tazajistí stažení příslušných dat do PDA zařízení ze serveru (obr. 6) a jejich odeslání doaplikace ArcPad, ve které probíhá samotné mapování. Po ukončení mapování jsou datazískaná (nebo upravená) aplikací Teredit Broker zabalena a odeslána na server (obr. 7).Pokud je to vyžadováno, na serveru může okamžitě proběhnout validace zaslaných data v případě nevyhovění požadavkům je o tom terénní pracovník okamžitě informován.Může tedy – pokud je to nutné – přímo v terénu okamžitě provést opětovné změření nebozadání chybných dat. Obr. 7: Nahrávání projektu marketingového mapování z mobilního zařízení na serveraplikace Teredit Broker7. Závěr Při pilotním testování byla v praxi ověřena základní funkčnost navrhovanéhosystému na vybraných příkladech marketinkového a tematického krajinného mapování.Úspěšně bylo využito navržené technologické linky pro přípravu datových podkladů,vytvoření projektu a přenosu mezi serverovou stranou a mobilním klientem. Prakticky byloprokázáno, že systém je použitelný a principielně funkční, a to včetně telekomunikačníchbezdrátových přenosů mezi serverem a klientem. Přes výše uvedená fakta bylo zjištěnoněkolik nedostatků (především v oblasti ukládání fotografických dat do mobilní aplikacea při komunikaci mezi serverem a PDA zařízením v reálném čase), které byly popsány a najejich odstranění se bude dále pracovat při zavádění navrhované architektury do praxe. 148
  • 145. Kapitola 8: VELKOMĚŘÍTKOVÉ MOBILNÍ MAPOVÁNÍ -ZKUŠENOSTI Z PILOTNÍHO PROJEKTUJANA ZAORALOVÁ, PAVEL VANIŠ1. Úvod V rámci projektu byla vytvořena aplikace pro sběr dat velkoměřítkového mapování.Hlavní použití této aplikace je pro účely katastru nemovitostí. Aplikace byla vyvíjenajako pilotní studie s možností jejího budoucího začlenění do systému DIKAT pro tvorbua vedení informačních systémů o území a automatizované vyhotovení geometrickéhoplánu. Cílem je integrace moderních mapovacích metod do systému DIKAT a maximálnímožná redukce ruční práce během mapování a následného převádění naměřených hodnotdo digitální podoby.2. Popis aplikace pro velkoměřítkové mapování Katastrální mapování je založeno na měření podrobných bodů, které vytvářejíkostru kresby katastrální mapy. Technologii GPS lze však využít i při dalších činnostechv katastru. Jedná se zvláště o navigační úlohy související s mapováním, případně o samotnémapování. Byly rozpracovány následující testovací úlohy:• Zjišťování průběhu hranic.• Vyhledání bodů polohového bodového pole.• Inspekce provedení obnovy katastrálního operátu.• Zaměřování podrobných bodů. První dvě odrážky jsou spíše navigační, k těm lze využít běžné vybavení GPSpřístroje umožňujícího připojení mapy a navigaci k bodu. Zaměřování podrobných bodůjiž vyžadovalo vývoj speciální aplikace. Pro účely pilotního projektu byl zakoupen přístroj GeoXT od společnosti Trimble,který integruje zařízení PDA a GPS. Pro tento přístroj byla vyvinuta aplikace, kteráumožňuje komunikaci se serverem, sběr dat, jejich zpracování a uložení do databáze naserveru. Na serveru, kde jsou uloženy body pro databázi DIKAT, je třeba založit novýprojekt. Součástí informací o projektu jsou: · ID projektu, · příslušný katastrální úřad, · obec, · katastrální území, · kódové označení katastrálního území dle FSÚ, · pořadové číslo katastrálního území, 149
  • 146. · číslo záznamu podrobného měření změn, · souřadnicový systém, · měřítko, · kód GPL, · název prováděné úpravy, · typ parcely. Do mobilní aplikace se na začátku měření vloží ID projektu a pomocí webové službyjsou ze serveru prostřednictvím XML odeslány informace o projektu. Aplikace dále zesystémových hodin PDA/GPS přístroje přečte datum, pak je doplněna přesnost měření (nazákladě kalibrace daného přístroje), specifikace přístroje a jméno měřiče. Tyto informacejsou z většiny přebírány automatizovaně a uživatel nemusí nic zadávat do přístroje ručně.Přesto je vyzván k potvrzení těchto informací. Při vlastním měření souřadnic bodu se k bodu postupně přiřazuje číslo bodu od1 (resp. 4001 pro pomocné body) do 9999. Uživatel vybírá z nabídky „Podrobný boda pomocný v rámci změny“ (implicitně zatržen), „Pomocný bod“ a „Bod základního polea ZHB“. Tato volba je důležitá z důvodu vytvoření dvanáctimístného čísla bodu. Informacejako číslo katastrálního území nebo číslo ZPMZ (záznamu podrobného měření změn) sedoplňují automatizovaně na základě dat získaných ze serveru při začátku měření. Pouzev případě měření bodů Základního bodového pole a Zhušťovacích bodů je třeba, abyuživatel vyplnil číslo triangulačního listu ručně. Výhodou přístroje je, že má integrovanýprohlížeč, tudíž lze tuto informaci vyhledat na webových stránkách Zeměměřického úřadupřímo v terénu. Tlačítkem „Start” se spouští začátek měření a na displeji se zobrazují informaceo souřadnicích ve WGS 84 a počtu záznamů na daném bodě. Po dostatečně dlouhé doběobservace uživatel tlačítkem „Stop” měření ukončí. Akci lze pochopitelně kdykolivstornovat. V případě storna je číslo bodu zachováno pro další měření a žádné informacek tomuto měření se neodesílají. V případě regulérního ukončení měření (tlačítkem„Stop”), aplikace v mobilním telefonu spočte průměr z hodnot souřadnic měření danéhobodu (které získává z NMEA), aplikace se měřiče dotáže na kódové označení bodu (číslo1-9999). Tím jsou dokončeny informace pro daný měřený bod. Kódové označení boduslouží pro uložení topologie bodů, aby byla případně usnadněna práce v kanceláři přivytváření liniové kresby nad těmito body. Pro každý změřený bod se vytvoří řetězec GML, který je odeslán na server DIKAT.Toto GML obsahuje informace o souřadnicovém systému, projektu, data měření (jenutné pro správnou transformaci do S-JTSK), číslo bodu, souřadnice bodu, jeho kódovéoznačení, přesnost, specifikaci GPS a jméno měřiče. Pro každý bod se ukládají v tabulcepro uložení bodu do databáze DIKAT následující položky: · ID, · stav dat, · kód katastrálního území, · číslo ZPMZ, · číslo triangulačního listu, · číslo bodu, · úplné číslo bodu, 150
  • 147. · souřadnice Y, · souřadnice X, · souřadnice Z, · třída přesnosti, · poznámka, · ID projektu, · datum, · kód bodu, · kód GPS, · označení měřiče. Po zavolání webové služby z mobilního klienta - pomocí GML - služba kontroluje,zda je uveden správný EPSG kód pro WGS 84, případně S-JTSK. V případě, že EPSGkód správný není, je odesláno na mobilního klienta chybové hlášení. V opačném případěslužba zpracuje z GML standardizovaný textový formát, který slouží jako vstup protransformační program, který je potom na serveru spuštěn. Vlastní transformační program přepočte tento textový soubor a tvoří soubory sesouřadnicemi v S-JTSK (pokud byl vstup ve WGS 84, a obráceně), kde výsledné hodnotyjsou kladné – bez znaménka, ve stejném formátu jako byl vstupní formát. Webová služba z tohoto souboru převezme souřadnice v S-JTSK a z nich s pomocítextových informací uvedených za souřadnicemi vytvoří GML, avšak se zápornýmisouřadnicemi pro S-JTSK. Do databáze ale vstupují body kladné. Důvod přepočtu dozáporných souřadnic ve formátu GML je ten, že tato služba je přístupná všem uživatelůmna internetu, tudíž je možno si nechat přetransformovat GML soubory z WGS 84 doS-JTSK nebo obráceně. Byl-li požadavek zaslán z databáze DIKAT, jsou z GML všechny informacepřečteny a zapsány do databáze. Jestliže šlo o obecný požadavek neznámého uživatelewebové služby z internetu, vrátí se mu výsledný GML.3. Zkušenosti z terénního výzkumu Obecně lze konstatovat, že terénní testy byly úspěšné. Drobné problémy bylyklasické jen s horší čitelností displeje ozářeného sluncem, avšak i ta byla nesrovnatelnělepší než u displejů notebooků. Co se týče použité techniky, GPS, zvláště v kombinaci seslužbou CZEPOS, dosahovala vysoké přesnosti, využití v lese je však omezené pouze nanavigační účely. V testovací oblasti nebyly problémy s příjmem signálu GPRS. Dále jsoupopsány zkušenosti z testování pro jednotlivé aplikace.3.1 Zjišťování průběhu hranic a navigace k bydlišti vlastníka Činnosti při zjišťování průběhu hranic lze rozdělit na etapy: 1) přípravné práce, 2) tvorba náčrtů a soupisů nemovitostí, 3) vlastní zjištění průběhu hranic, 4) vytváření náčrtů zjišťování průběhu hranic. 151
  • 148. Pracovník je v terénu vybaven zvětšeninou platné katastrální mapy. Vzhledemk možnosti přiblížení mapy na mobilním zařízení není při digitálním zpracování nutnosttuto mapu již zvětšovat. Mapa obsahuje též doplněný právní stav v rastrové podobě(časem bude i vektorová). Z ní se rozdělením území na jednotlivé celky vytváří náčrtyzjišťování průběhu hranic a soupisy nemovitostí. Jako další podklady slouží pozemkovémapy, seznamy vlastníků a domů s čísly popisnými, ortofota, geometrické plány, ZPMZ,přídělové plány, přehled sítě pevných bodů podrobného polohového bodového pole.Všechny tyto podklady jsou v současnosti obvykle v rastrové nebo jen papírové podobě. Vlastní terénní mapování spadá pod bod 3. Provádí se porovnání právního stavuzakresleného v podkladových náčrtech se stavem v terénu. Zjišťování hranic provádíkomise složená z pracovníků katastrálního úřadu a ze zástupců obce a dalších orgánůurčených katastrálním úřadem. Předsedou komise je pracovník katastrálního úřadu,určený ředitelem katastrálního úřadu. Zjišťování hranic se provádí za účasti pozvanýchvlastníků a jiných oprávněných osob nebo jejich zástupců. Předseda komise je povinenpři zjišťování hranic upozornit všechny přítomné osoby na nesoulad skutečného průběhuhranic s jejím vyznačením v platném katastrálním operátu. Označení hranic je povinnostívlastníka. Pracovník provádějící ZPH zaznamenává do náčrtů aktuální stav hranic. K tomuje vhodné umožnit jak ruční záznamy, tak záznamy lomových bodů (parcely, ale i novécesty), případně hraničních znaků vyznačených vlastníky jako záznam aktuální polohyGPS (kresba liniových prvků pomocí trajektorie GPS není možná, neboť linie jsou tvořenyúsečkami). Výsledkem zjišťování průběhu hranic je náčrt, v němž jsou do stávajícíhoprávního stavu zakresleny nové prvky mapy a také jsou označeny prvky pro zrušení. Vevýsledku se nové prvky zakreslují červeně, zrušené se červeně škrtnou, hranice parcelpozemkového katastru se označí zeleně, případně se doplňují další informace nebo atributyk hraničním znakům nebo hranicím, vlastnické hranice jsou vyznačeny tlustou černoučarou, neznatelné přerušovanou. Vyznačuje se i druh oplocení. Při vlastní terénní práci byla v rámci pilotního projektu provedena jen vizuálníkontrola souladu stavu vyznačeného v katastrální mapě (pochopitelně bez účasti dalšíchosob) a „vyznačeného” v terénu na základě polohy kurzoru aktuální pozice přístroje nadpřipojenou mapou. Přístroj GeoXT totiž umožňuje připojení jak rastrové, tak vektorovémapy a zavedení vlastního souřadnicového systému. Tím pádem bylo možno bezproblémů využívat mapy v S-JTSK. Při mapování se za vyznačenou hranici považovalycesty, případně hranice druhů pozemků. Porovnání stavu ve volném terénu, případněv intravilánu, proběhlo bez problémů. Bylo využito též možnosti připojení přístroje na internet a prohlížení internetovýchstránek. To pro případ, kdy by se vlastník k řízení nedostavil. Informace o vlastnícíchjsou uvedeny v soupisu nemovitostí, který si pracovník vyhotovil v přípravné fázi. Nastránkách je též možno vyhledat přes parcelní číslo uvedené v katastrální mapě informaceo vlastníkovi včetně bydliště. Adresu je pak možno zadat do některé z webových aplikacímap České republiky (např. www.mapy.cz nebo www.supermapy.cz), kde je tato adresaoznačena a je možno najít její souřadnice. Ty se pak zadají do programu v přístroji, kterýpracovníka naviguje (např. směrem a vzdáleností, označením, kam zahnout, aby uživatelšel po přímé spojnici s hledaným bodem, případně zobrazením na mapě, kde je vidětaktuální poloha uživatele a místo cíle). Tato funkce se ukázala jako velmi užitečná, protože 152
  • 149. velmi často nebyla ani možnost se kohokoliv zeptat na cestu. Toto řešení je také mnohdyčasově úspornější.3.2 Vyhledávání bodů polohového bodového pole Pro body polohového pole se vedou geodetické záznamy, které mimo jiné obsahujílokalizační údaje - souřadnice v S-JTSK, číslo bodu a místopisný náčrt s vyhledávacímimírami, které jsou též vedeny v katastrální mapě. Pomocí těchto informací lze bodvyhledat. V terénu jsou body stabilizovány vysekanými křížky, hřebovými značkami,kovovými konzolami, čepy na budovách, ocelovými trubkami atd. Na základě souřadnicjsme pomocí navigace GPS při testech vyhledávali orientační polohu bodu. V případě,že nebyl bod nalezen okamžitě, jeho přesné umístění obvykle vyplynulo z místopisnéhonáčrtu. Pak probíhala navigace stejně jako navigace k bydlišti vlastníka.3.3 Hledání (inspekce) provedení obnovy katastrálního operátu Toto testování odpovídá svou povahou kontrole souladu stavu katastrální mapya hranic vyznačených vlastníky. Jen s tím rozdílem, že kontrolní orgán provádí revizi stavupozemkových úprav – tzn., zda byly vyznačeny hranice mezníků v terénu. Znamená totedy vyhledání neznatelné hranice na základě mapového podkladu a kontrolu, zda jsou nahranici umístěny mezníky. Vlastní průběh prověření aplikace proběhl stejně a se stejnýmivýsledky jako kontrola souladu stavu při zjišťování průběhu hranic.3.4 Měření podrobných bodů pomocí vyvinuté aplikace Při testování měření bylo zaměřeno cca 20 bodů, které byly odeslány do databázev rámci dvou nově založených projektů. Několik bodů bylo během měření stornováno proověření funkčnosti aplikace. Body se před uložením do databáze automatizovaně transformují pomocí webovéslužby. Transformace probíhá na základě změřených rovinných souřadnic a výšky.K výpočtu jsou použity vyrovnávací tabulky a datum měření (vzhledem k tomu, že seevropská deska pohybuje). Přesnost této transformace je pak charakterizována středníkvadratickou odchylkou 0,05 m v poloze a 0,10 m ve výšce. Služba funguje též samostatně,kdy zaslaný GML dokument v souřadnicovém systému WGS 84 přetransformuje do S-JTSK. Data jsou zasílána mezi GPS přístrojem, respektive databází, a webovou službouzajišťující komunikaci s transformačním programem jako GML řetězec, který je součástíwebové adresy odesílané službě pro zpracování výstupů z měření. Vzhledem k ukládání kódů pro jednotlivé body a jejich číslování je možno doplnitsystém DIKAT pro zpracování geometrických plánů tak, aby na základě těchto kódů bodyz databáze poloautomatizovaně pospojoval zvoleným typem linie, a tak usnadnil práciručního spojování bodů. 153
  • 150. Obr. 1: Schéma komunikace mezi mobilním zařízením, resp. uživateli služby pro transformaci a databází DIKAT4. Závěr Terénními testy byly odzkoušeny možnosti využití technologie GPS pro mobilnívelkoměřítkové mapování se zaměřením na aplikace katastru nemovitostí. Pro testování bylpoužit přístroj GeoXT integrující PDA a GPS. K navigačním a informativním aplikacímpostačovalo programové vybavení tohoto přístroje, avšak pro mapování podrobnýcha pomocných bodů byla ve VÚGTK vytvořena vlastní aplikace, která zahrnuje proces odsběru dat, jejich transformace z WGS 84 do S-JTSK až po uložení naměřených dat on-linena server. Transformace, která je součástí této aplikace, je též poskytována jako webováslužba pro transformaci GML dokumentů na serveru VÚGTK. 154
  • 151. ČÁST IIINAVLOG
  • 152. Kapitola 1: NAVLOGKAREL CHARVÁT, ZBYNĚK KŘIVÁNEK, PAVEL GNIP, PAVEL VANIŠ1. Úvod Projekt Navigační a logistické systémy - NavLog se zaměřoval na návrh komplexníhotelematického řešení pro logistické a navigační systémy, které zahrnuje nejen otázkyrozvoje komunikační infrastruktury, ale i návrh nových softwarových řešení využívajícíchmoderní webové služby a standardy. Byl zaměřen na návrh obecného hardwarového(mobilní jednotka) a softwarového řešení (OpenLS a Sensor Web Enablement) a jehoověření na řadě typových úloh. Od projektů popisovaných v této publikaci se výrazně odlišuje, neboť se významnoučástí zaměřuje na hardwarová řešení umožňující sběr a správu prostorových dat. Integracepolohovacích systémů a mobilní komunikace a možnost integrace nových senzorovýchtechnologií je jedním z hlavních cílu aplikací informační společnosti v oblasti práces prostorovými daty. Nové úlohy v oblasti telematiky, ochrany životního prostředí,zemědělství, lesnictví, geodézie a kartografie, a především pak krizového řízení, vytvářívýraznou poptávku po nových hardwarových řešeních pro mobilní on-line sběr informacía jejich následnou integraci s webovými aplikacemi. Právě proto je jedním ze stěžejníchvýstupů projektu NavLog mobilní komunikační jednotka, která představuje prototypuniverzální hardwarové platformy umožňující snadnou integraci s různými hardwarovýmiperiferiemi a jejich integraci pomocí IP protokolu do systému správy prostorových dat.Oproti původnímu záměru projektu se ukázaly možnosti výrazně širšího využití tétomobilní jednotky v celé řadě typových úloh. Hardwarové řešení NavLog bylo navrhovánojako plně otevřené řešení, které je možno integrovat s libovolnými řídícími systémy, jakonapříklad systémy založené na bázi záchranných složek, řízení veřejné dopravy neboi v rámci komerčního sektoru. Základem softwarového řešení NavLog jsou webové technologie, které nabývajív současné době stále většího významu. Jejich hlavní výhodou není jen dostupnost v rámcicelosvětové www, ale vzhledem ke snadné údržbě, jednotnému prostředí (web prohlížeč)i ekonomické výhodnosti nabývají významu i v rámci vnitropodnikových sítí (intranet).Web technologie tak dovolují nabídnout navigační a logistické úlohy velkému počtuuživatelů. Není potřeba instalovat drahý a na obsluhu složitý software, ale stačí využítběžného PC s internetovým prohlížečem. V oblasti navigačních a sledovacích systémůumožňuje budovat nový koncept aplikací, které kombinují jak principy navigace, tak isledování a řízení vozidel. Projekt NavLog tak měl významně mezioborový charakter. Na straně komunikačníchtechnologií byl výzkum a vývoj zaměřen především na integraci různých nezávislýchkomunikačních platforem (GPRS, WiFi, BlueTooth) zajišťujících optimální Quality ofServices (QoS) v celém procesu přenosu prostorových informací z terénu do prostředíwebu s využitím standardních IP protokolů. Důležitou součástí celého řešení NavLog jeintegrace současných (GPS, event. Glonas) i budoucích polohovacích zařízení (Galileo)a zpřesňování měření buď s využitím systému EGNOS nebo pozemní sítě referenčníchstanic. 157
  • 153. Tento původní záměr byl nadále v průběhu projektu rozšířen o možnost integracedat sbíraných senzory, a to jak statickými, tak mobilními. V závěru došlo i na výzkummožnosti integrace budoucích senzorových technologií (tzv. chytrý prach – smart dust). V oblasti řídícího softwaru byla základní řešení navržena na principu otevřenýchzdrojů (Open Source) s respektováním mezinárodních standardů. Základ projektu NavLog tvořily následující technické cíle:1) Vývoj kompaktního mobilního modulu pro příjem GPS a EGNOS signálu.2) Vývoj komunikačního modulu pro integraci bezdrátových platforem GPRS a WiFi a BlueTooth.3) Realizace mobilní jednotky NavLog se zaručeným bezdrátovým přenosem na základě integrace výše uvedených modulů a integrace senzorových dat.4) Návrh IP řešení softwarového serveru na bázi Open Source GIS systému pro sběr dat z mobilní jednotky NavLog v síti Internet.5) Designe a implementace integrovaného on-line IP systému pro navigaci a logistiku připraveného pro integraci s budoucí platformou GALILEO.2. Typové úlohy projektu NavLog Pro implementaci na straně serveru se zaměříme na následující úlohy, které budouna straně serveru postupně implementovány:• Sledování a monitorování pohybu vozidel.• Poskytování dat pro navigaci do klientské aplikace.• Navigace na straně serveru.• Řešení pro záchranné a bezpečnostní systémy.• Navigace zemědělských strojů.• Navigace v mapovacích úlohách.2.1 Sledování a monitorování pohybu vozidel V oblasti softwaru pro sledování vozidel mají internetové aplikace své významnémísto a budou vykazovat v nejbližších letech velmi strmý nárůst uživatelů. Důvodemje samozřejmě především stále stoupající možnosti a kvalita internetového připojeníu většiny populace. Mapová internetová aplikace pro sledování vozidel má výhodysamozřejmě i v tom, že není potřeba pořizovat často nákladný software pro dispečink, alevšichni uživatelé (jejichž počet není v daném okamžiku nijak omezen) vystačí s pouhýminternetovým prohlížečem. Navíc k mapě zobrazující provoz vozidla se lze připojitskutečně všude, kde je k dispozici internet - doma, na dovolené, v hotelu i na služebníchcestách. Základní požadovaná funkčnost spočívá v možnosti:• efektivně řídit provoz služebních vozidel,• sledovat, zda řidiči dodržují vždy vnitřní předpisy firmy (nepoužívají služební vozi- dla nepovoleně pro soukromé účely, ale také zda dodržují maximální povolenou rychlost na dopravním komunikacích a další dopravní předpisy),• zefektivnit práci zaměstnanců využívajících služební vozidla (kromě úspory pohonných hmot přináší i další významné úspory - př. diety zaměstnanců),• generovat okamžitě jednoduchou knihu jízd každého vozidla, 158
  • 154. • sledovat okamžitý i historický provozní stav každého vozidla (výhodné např. pro vozidla zajišťující zimní i letní údržbu komunikací),• při optimálním zapojení sledovací jednotky chránit vozidla před odcizením. Pozice vozidel je on-line snímána GPS anténou připojenou sériovým portem k GPRSmodemu. Využívají se GPRS modemy s vestavěným uživatelským aplikačním rozhraním.Vnitřní procesor modemu ovládá komunikaci s mobilní sítí a současně spravuje sériovýport. Modem zajišťuje příjem aktuální pozice vozidla z GPS antény přes tento sériovýport a její odeslání a uložení na centrální server. Jako GPS přijímače se v současné doběvyužívají běžné průmyslové GPS antény. Polohy vozidel přicházející na server od jednotlivých sledovacích jednotek jsouukládány do databází, kam mají přístup pouze autorizovaní uživatelé, a to pochopitelnětak, že každý uživatel mapové aplikace smí sledovat pouze polohu těch vozidel, které sámprovozuje. Na mapě jsou pak zobrazeny jak aktuální polohy těchto vozidel, tak i historiepohybu vozidla v zadaném časovém intervalu. Uživatel si může zobrazit též knihu jízd prozadané období. Mapová aplikace ve spojení s představovaným hardware dokáže odlišnouznačkou zobrazit i aktuální pracovní stav a též celou jeho historii. To je výhodné napříkladu dispečinku sledujícího provoz sypačů v terénu (posyp, pluhování a další stavy vozidla).2.2 Poskytování dat pro navigaci do klientské aplikace V současné době existuje velké množství klientských aplikací navigačních systémůfungujících na PDA, event. přímo v GPS. Tyto úlohy mají mapové podklady nahranépřímo v sobě. Problém může nastat při přemístění do neznámého terénu nebo při výskytuuzávěrek a podobně. Takovéto situace vyžadují aktualizované datové podklady. Jako optimální se jeví služba, která bude na vyžádání poskytovat datové podkladyz určité oblasti. Tyto datové podklady musí být jednak ve vektorové formě (především cestní síť),ale doplňková data mohou být rastrová. Data budou poskytována na vyžádání dle polohy vozidla.2.3 Navigace na straně serveru Navigační úlohy na straně serveru jsou rozšířením služeb poskytovaných v současnédobě celou řadou mapových portálů (např. Seznam) zabezpečujících vyhledání nejkratšícesty mezi dvěma body s úlohami sledování polohy vozidla. Na server je vysílána aktuálnípoloha vozidla a vzhledem k této poloze jsou přepočítávány trasy vozidla a ty jsoupřenášeny na mobilního klienta.2.4 Řešení pro záchranné a bezpečnostní systémy• Dispečerské pracoviště umožňující koordinovat pohyb jednotlivých vozidel.• Navigace na záchranném vozidle se získáváním aktuálních údajů.2.5 Navigace zemědělských strojů Základním požadavkem dané úlohy je zajistit přenos dat umožňujících polníaplikaci chemických látek, eventuálně setbu na základě předpřipravených plánů. Daná 159
  • 155. úloha obnáší:• zajištění mobilního přenostu dat mezi strojem a serverem,• napojení navigačního systému na vybavení stroje, řídící variabilní aplikaci,• přenos dat MapServer,• GPS s DGPS · standardní přesnost pod 1m (aplikace hnojiv, zpracování půdy), · pod 10 cm (setí, kultivace půdy během vegetace), · umístění GPS na střeše - připojení kabelem, - BlueTooth,• digitální kompas - směrová přesnost,• příčný a podélný sklonoměr,• snímač směru a rychlosti větru pro aplikaci kapalných hnojiv,• komunikace a diagnostika traktoru - CAN, FMS ... nadstavba, ne v základní variantě.2.6 Navigace v mapovacích úlohách Mapovací úlohy se úzce dotýkají navigování. Běžné mapování se skládáz následujících úloh: · Navigace do místa měření. · Nalezení bodu o známých souřadnicích. · Zaměření polohy bodu. Přenosy dat GPRS budou prověřeny a otestovány v praktickém mapovacím procesuvelkoměřítkových map a topografické mapy 1 : 5000. Testovací úlohy jsou:a) Zjišťování průběhu hranic. Úloha vyžaduje ověření přenosů textových informací na server (čísla parcel, názvy místní a pomístní, adresy vlastníků apod.), zpětně může od serveru vyžadovat rastrové obrazy (soubory) starších map.b) Tvorba měřických náčrtů pro mapování. Úloha vyžaduje přenesení naměřených hodnot na server, připojení poznámek o poloze bodu k číslu bodu se souřadnicemi X,Y (např. roh budovy, cesta, osa koleje apod.) a zaslání těchto náčrtů na server. Zpětně může od serveru vyžadovat platnou katastrální mapu v rastrové nebo vektorové podobě.c) Tvorba geometrických plánů. Úloha vyžaduje přenesení nově zaměřených a ověřených bodů na server v připravené struktuře dat. Ze serveru bude vyžadována příprava vytyčovacích prvků, resp. podrobných bodů polohopisu při vytyčování např. neznatelných hranic.d) Aktualizace topografických map 1 : 5000. Úloha vyžaduje provést terénní měření a šetření, jejichž záznamy se pak spolu s popisovými informacemi přidají na server. Od serveru budou vyžadovány informace v rastrové a vektorové hodnotě (mapové podklady). Výsledné informace budou uloženy na server. 160
  • 156. Kapitola 2: METODIKA TESTOVÁNÍ INTEGROVANÉHOPŘIJÍMAČE GPS EGNOSPAVEL VANIŠ1. Úvod V projektech NavLog i MobilDat se pro zjišťování polohy používá integrovanýpřijímač GPS EGNOS. Jak je z cílových oborů využití výzkumu patrné, jsou zastoupenarůzná prostředí včetně těch, která nejsou pro šíření signálu GPS bezproblémová. Provyužití ve středně měřítkovém mapování, případně pro sledování zásilek nebo orientaciv lesním terénu, je možnost využití GPS přijímače rozšířeného o EGNOS dostačující. Cílem rozvoje metodiky testování bylo statisticky zdůvodněné ověření přesnostiintegrovaného přijímače GPS EGNOS a porovnání s dalšími aparaturami a tedy prověřenízpůsobu chování těchto aparatur v různých prostředích. Výsledek měl umožnit vybrat prodané potřeby nejvhodnější aparaturu. Podmínky příjmu signálu z družic byly voleny tak,aby při ideálních pozorovacích podmínkách co nejvíce odpovídaly nejčastěji dosahovanýmhodnotám PDOP s vyloučením extrémů. Při tvorbě metodiky testování bylo nutnodbát na prvotní účel použití testovaných GPS. Ten lze obecně formulovat jako měřenípolohy pohybujících se objektů v době a místě, která nezávisí na ideálních příjmovýchpodmínkách, ale z hlediska GPS na víceméně náhodném rozhodnutí uživatele. Zároveňje možno extrémy vyloučit proto, že nápadné extrémy jsou při kontinuálním záznamupohybu patrné. V průběhu testování byla provedena statická i dynamická měření.2. Postup sběru dat Přijímač byl umístěn na bod o známých souřadnicích a byla provedena měřenípo dobu 180 sekund s intervalem záznamu 1 s. Pro vzájemnou porovnatelnost výsledkůbylo nutné dodržet zhruba stejné podmínky příjmu - tedy testovací měření provést všemipřístroji na daném bodě a danou metodou bezprostředně za sebou a veškerá měřeníuskutečnit za běžně dosahovaných hodnot PDOP. Hodnota požadovaného teoretickéhoPDOP byla určena do 4, což odpovídá cca 90 % denní doby. Tak je možno říci, že výsledkyjsou v průměru platné v nejširším možném časovém úseku, pokud nedošlo k extrémnímpodmínkám (např. vyřazení více družic apod.). Vlastní měření proběhla v podmínkách,v jakých se předpokládá použití aparatur. Vybrali jsme tedy 2 body základního bodovéhopole v lesním porostu (cca dvacetileté smrkové mlází obklopené smíšeným vzrostlýmlesem a průsek ve vzrostlém smrkovém lese) a 3 body geodetické základny VÚGTK naSkalce. Pokud přístroj umožňoval přijímat korekce EGNOS, byla na bodech mimo lesprovedena též měření s EGNOSem. V lesním porostu byl příjem korekcí z EGNOSpřerušován, tudíž byly posuzovány jen údaje bez korekcí. Celkově byl každý bod změřendaným přístrojem a danou technikou (bez a s EGNOSem) desetkrát v průběhu 3 týdnův červenci 2005. 161
  • 157. Výsledky byly převedeny z formátu NMEA pomocí konverzního programu doformátu CSV a zároveň byly souřadnice transformovány do S-JTSK, protože cílem bylovyhodnotit celý proces při zpracování dat. Data z CSV byla načtena do Microsoft Excela tam statisticky zpracována. Pro dynamická měření byl zaměřen testovací polygon pokrývající nejrůznější možnépodmínky – les, obec, volné prostranství, hluboké údolí. Polygon byl zaměřen v okolíOndřejova. Začátek byl v místě křížení silnice II. třídy č. 335 s potokem Šmejkalka (cca500 m od křižovatky silnic č. 335 a 113 mezi Mnichovicemi a Ondřejovem), pokračovaldále po silnici č. 335 do Ondřejova, odtud po silnici 113 do Chocerad a pak po silnici III.třídy po proudu Sázavy do Poddubí, kde byl ukončen na ose zpomalovacího prahu u hřiště.Délka polygonu je cca 8,7 km. Měření probíhala s příjmem korekcí EGNOS, které místy vypadávaly. Antényaparatur byly umístěny na střeše automobilu a celá trasa byla projeta 10-krát ve stejnémsměru za různých konfigurací družic. Výsledky pak byly převedeny do grafického systémuMicroStation a byla posuzována příčná odchylka z trasy.3. Metodika zpracování výsledků statických měření3.1 Vstupní hypotézy V praxi je výrobci přesnost přístrojů obvykle charakterizována vzdáleností 95%pravděpodobnosti naměřené hodnoty od skutečné hodnoty (Thales Navigation) případnějako střední kvadratická chyba (Trimble). Proto je patrné, že pro porovnání přesnosti vícepřístrojů je třeba sjednotit metodiku výpočtu charakteristické hodnoty přesnosti přístroje.Pro pokud možno co nejexaktnější porovnání výsledků je třeba určit přesnost přístrojůstejnou metodou. Otázkou také zůstává, jakým způsobem jsou výsledky zjišťovány.Takto určované hodnoty také nezohledňují rozptyl výsledků. Proto stejná hodnota můžepopisovat přístroj, který vykazuje stále stejnou chybu, ale též přístroj, který polohu určíjednou velmi přesně a podruhé velmi nepřesně. Z tohoto důvodu a také vzhledem k nízkému počtu provedených měření je vhodnéhledat charakteristiku popisující nejpravděpodobněji dosahovanou chybu a také mírunejistoty danou nízkým počtem pozorování. Z grafů uvedených Wilsonem [175] i ze záznamů pozic [153] je zřejmé, že velikostchyby měření se nejčastěji pohybuje kolem určité hodnoty a četnost naměření větší nebomenší chyby klesá s rostoucí vzdáleností od této hodnoty. Vzhledem k tomu, že měřenív jedné kampani vytvářejí shluk (jsou závislá), je vhodné z každé kampaně určit průměrjako charakteristickou hodnotu pro další statistické zpracování. Tím se zároveň vylučujízjevné extrémní hodnoty, které jsou při kontinuálním měření zjistitelné. Velikost chyby v severní a východní složce odpovídá normálnímu rozložení.Z praktických důvodů jsme se rozhodli tyto složky sloučit jako vzdálenost od skutečnéhodnoty. Vzdálenost od skutečné hodnoty má dvourozměrné normální rozložení bezzávislosti mezi proměnnými, konkrétně se jedná o Rayleighovo rozložení. Problémem 162
  • 158. Rayleighova rozložení však je skutečnost, že předpokládá u obou složek stejnousměrodatnou odchylku σ [103].3.2 Možnosti řešení Při řešení úkolu bylo analyzováno několik možných způsobu náhledu na problém.A to: · empirický pohled, · výběrová šetření, · sledování oscilace kolem průměru kampaně nebo skutečné hodnoty, · klasický výpočet střední chyby.3.2.1 Empirický pohled Na základě výběrového souboru určit empiricky odhad přesnosti přístroje: toznamená, že by se jednotlivé charakteristiky (průměrná vzdálenost jednotlivých průměrůz kampaní od skutečné polohy) seřadily a v momentě, kdy by bylo dosaženo určenéprocento p, odečetla by se vzdálenost Yp (p-tý percentil), který by charakterizoval odhadpřesnosti přístroje pro dané procento měření. Lze předpokládat, že vlivem nízkého počtuměření nevyjde průměrná poloha naměřených hodnot na skutečnou polohu, tudíž výšepopsaným způsobem odhadnutá přesnost přístroje bude o něco horší než přesnost skutečná.Průměr určený z 10-ti hodnot kampaně popisuje míru nepřesnosti našeho odhadu přesnostipřístroje.3.2.2 Výběrová šetření - statistický pohled Jak bylo uvedeno výše, je rozložení vzdálenosti naměřených hodnot od hodnotyskutečné dáno Rayleighovým rozložením. Pro toto rozložení lze spočítat percentily (tedyi intervaly spolehlivosti) podle vzorce Je však otázka, jak postupovat v případě, kdy se směrodatné odchylky v obousložkách (východní a severní) liší. Nabízí se několik možností s tím, že společnousměrodatnou odchylku můžeme vypočíst několika způsoby ze směrodatných odchylekobou složek, případně ji vypočíst „zpětně” ze zjištěné průměrné vzdálenosti (středníhodnoty), která je definována jako Všechny tyto možnosti však vedou k aproximaci správně zvoleného Rayleighovarozdělení. Protože zjištěná chyba výjimečně dosahuje extrémně nízkých hodnot, budemeaproximovat velikost chyby normálním rozdělením s vědomím určité nepřesnosti spíšev dolní mezi intervalu spolehlivosti. Proto použijeme metody výběrového šetření s tím,že budeme na velikost chyby pohlížet jako na veličinu s normálním rozdělením. Metodikavýběrového šetření spočívá v tom, že se na omezený počet zjištěných hodnot pohlíží jakona reprezentativní vzorek z velmi vysokého počtu možných vzorků. Pak jsou aplikoványvzorce pro odhad střední hodnoty (průměr z výběrového vzorku) a je vypočtena směrodatnáodchylka výběrového průměru. Aplikací hodnot Studentova t-testu pro daný počet stupňůvolnosti a pravděpodobnost se pak určí interval spolehlivosti odhadu průměru. 163
  • 159. Aplikací stejných metod na vzdálenost od hodnoty průměrné naměřené polohy(místo skutečné polohy) by byla měřena spíše spolehlivost přístroje (míra variabilitynaměřené polohy), ale byla by zanedbána systematická chyba.3.2.3 Sledování oscilace měření kolem průměrné naměřené hodnoty Lze zpracovat odchylky jednotlivých sekundových hodnot od průměrů kampaní.Tyto charakteristiky ukazují, jak v rámci jednoho měření kolísá měřená hodnota kolemprůměru z daného tříminutového intervalu. Tak by vzniklo 10 hodnot charakteristikvyjmenovaných dále a jejich průměr by určil jakousi souhrnnou charakteristiku oscilacepři jednotlivých tříminutových měřeních. Tedy opět míru variability naměřené polohy. Charakteristiky spolehlivosti: · průměrná dosažená chyba, · medián - vzdálenost, kdy polovina měření je přesnější a druhá polovina nepřesnější, · percentily - v dané vzdálenosti by bylo p % výsledků, · modus - nejčastěji dosahovaná chyba. Rozptylové charakteristiky spolehlivosti: · rozpětí - rozdíl nejméně a nejvíce přesného měření, · rozptyl - teoreticky (pro velký počet měření) odpovídá 68% percentilu, · průměrná odchylka od mediánu (případně modu nebo průměru), · percentily rozdílu naměřené hodnoty od modu - jako obdoba intervalu spolehlivosti. Vzhledem k tomu, že lze očekávat kompaktní měření, nejsou tyto hodnoty přílišzajímavé. Větší rozdíly v rámci jednoho tříminutového měření mohou nastat v lese, ale tybudou způsobeny zastíněním družic listím nebo posunem družice během tohoto intervalu[141].3.2.4 Klasicky – střední chyba Je možno také postupovat klasickým způsob výpočtu střední chyby. Střední chyba v každé komponentě je definována jako , případně kde Xi a Yi jsou naměřené hodnoty severní a východní složky a X a Y jsou skutečnésouřadnice bodu. Ze středních chyb každé komponenty se určí střední souřadnicová chyba [172] jako Využití této metody pro určení obecné charakteristiky přesnosti daného přístrojeje však diskutabilní z hlediska malého počtu nezávislých kampaní a také proto, že téměřpřesné určení polohy je vlivem chyb vnesených do GPS měření velmi výjimečné. 164
  • 160. 4. Metodika zpracování výsledků dynamických měření Problematika posouzení dynamických měření je složitější, neboť nelze s dostatečnoupřesností určit, v jakém bodě se v okamžiku měření přístroj nacházel. Ideální by bylo testování na kolejovém vozidle s počítačově řízenou rychlostí.Pak by bylo možné na základě rychlosti a zrychlení určit přesné souřadnice v bodě, kdese vozidlo nacházelo v čase t od startu. Podobně existují systémy pro sledování pohybuautomobilu, které jsou založeny na gyroskopu a odometru [1]. Naše měření bylo založeno na pohybu aparatur v automobilu po zaměřenémpolygonu s možností porovnat alespoň příčnou odchylku od předpokládané osy. Vzhledemk tomu, že testy probíhaly na silnici za provozu, byly vedeny poznámky o případnýchvychýleních z osy z důvodu vyhýbání se překážce apod. Lze předpokládat, že dynamickáměření budou vykazovat posun, systematickou chybu, způsobenou výpočtem ambiguitna počátku měření. Úkolem je zároveň zjistit a vyhodnotit, jak se GPS aparatura chováv různých podmínkách za různých rychlostí s ohledem na běžné provozní podmínky.5. Vyhodnocení a výsledky Vzhledem k problémům uvedeným v kapitole 3, byla jako nejvhodnější vybránavarianta výběrových šetření a intervalů spolehlivosti aplikovaných na hodnotu chybyprůměrné polohy pro každou kampaň daným přístrojem na daném bodě s aproximacínormálním rozdělením. Zároveň je vhodné uvést absolutní extrémy jednotlivých záznamů.Vyhodnocení výsledků ukázalo, že v krajně nepříznivých podmínkách se u přístroje sesofistikovaným firmware objevují výrazné, ale nepočetné, extrémy. Pravděpodobně se jednáo excesy způsobené náhlou změnou podmínek v zastínění družice pohybujícím se listímv hustém lese. Vzhledem ke zvolené metodě jsou však tyto jednotlivé extrémy vyloučenya na výsledku se neprojevují. Za vhodnějších podmínek však kvalitnější přístroje vykázalyjak užší intervaly spolehlivosti, tak menší rozpětí jednotlivých záznamů. Pro ilustraci navržené metody jsou dále (obr. 1-3) graficky znázorněna naměřenádata se znázorněným výsledkem navržené metody – silné plné kružnice zobrazují 95%interval spolehlivosti při aproximaci normálním rozložením. Silnou přerušovanou kružnicíje znázorněn 95% interval spolehlivosti pro Rayleighovo rozložení se společným rozptylempro východní a severní složku určeným „zpětně” z vypočtené průměrné vzdálenosti.Tenké kružnice reprezentují střední souřadnicovou chybu. Pro tmavší z nich (s menšímprůměrem) je počítána z 10 průměrných hodnot, pro světlejší jsou k výpočtu využity úplněvšechny jednotlivé záznamy. Čtvercem je znázorněna skutečná poloha měřeného bodu,kosočtvercem průměr absolutních hodnot východní a severní složky a trojúhelníkemprůměrná hodnota. Trajektorie znázorňují hodnoty záznamů jednotlivých kampaní. Obr.1 ukazuje měření obyčejným GPS modulem v průseku vzrostlého smrkovéholesa. Je patrné, že pro normální rozdělení došlo k potlačení extrémních hodnot tak, jakbylo předpokládáno. Za povšimnutí stojí malá střední souřadnicová chyba (tedy klasickýzpůsob určení přesnosti), která se blíží dolní hranici intervalu spolehlivosti pro normálnírozdělení. 165
  • 161. Obr. 1: Záznamy a výsledky měření jednoduchou GPS aparaturou v lesním průseku Na obr. 2 jsou uvedeny hodnoty naměřené na volném prostranství na integrovanémpřijímači GPS EGNOS vyvíjeném v rámci projektu. V tomto případě se střední souřadnicovéchyby opět blíží k dolní hranici intervalu spolehlivosti pro normální rozdělení, ačkoliv jepatrné, že chyba dosahuje nejčastěji hodnot kolem 1,7 metru. Oproti tomu Rayleighovorozdělení vykazuje v tomto případě příliš vysokou horní hranici intervalu. Poslední obrázek (obr. 3) ukazuje měření vyvíjeným integrovaným přijímačem GPSEGNOS v hustém smíšeném lese. Zde je obzvláště patrný rozdíl střední souřadnicovéchyby počítané z průměrů a ze všech měření (rozdíl je téměř dvojnásobný). ProRayleighovo rozdělení chybí kružnice pro dolní hranici intervalu, protože je tato hranicepříliš nízká pro to, aby byla zakreslena kružnicí. Je patrné, že poměrně výrazná chybavzniklá při prvním měření žádný z výsledků kromě střední souřadnicové chyby počítanéze všech měření neovlivnila. Při dynamických měřeních byly zvlášť sledovány charakteristiky pro les, obeca údolí. Testování ve vzrostlém smrkovém lese na začátku trasy neumožnilo pozorovánídružice EGNOS, jinak byl signál EGNOS po zbytek trasy s krátkým ztrátami signálupřijímán. 166
  • 162. Obr. 2: Záznamy a výsledky měřen integrovaného přijímače GPS EGNOS na volném prostranství s použitím EGNOSu V lese byly chyby největší – běžně kolem 23 metrů, v obci do 7 metrů a ve volnékrajině do 6 metrů. Nicméně občas docházelo k výpadkům signálu i ve volné krajině.Ze záznamů všech přístrojů vyplývá, že všechny mají pro určování polohy zabudovánKalmanův filtr, což se projevuje „vyjetím“ přístroje ze silnice v zatáčce. Jinak platí totéž,co pro statická měření – u přístrojů se sofistikovaným firmware dochází k extrémnímchybám při změně podmínek příjmu – např. průjezd pod stromem, v okolí budovy apod.6. Závěr Byla navržena a odzkoušena metodika určení přesnosti GPS přístroje pro navigacipři omezeném počtu měření, jejíž výsledky též popisují míru rozptylu naměřených hodnot.Současně proběhlo testování 4 přístrojů různých kvalit v různém prostředí a z výsledkůměření byla určena vhodnost každého přístroje pro určité podmínky. Výsledky podloženénázornou grafickou ukázkou prokazují, že statistické metody jsou pro tento druh testovánívhodné, avšak pro stanovení univerzální a přesnější metody testování je potřeba tytotechnologie dále zkoumat. 167
  • 163. Obr. 3: Záznamy a výsledky měření integrovaným přijímačem GPS EGNOS v mlází ve vzrostlém lese 168
  • 164. Kapitola 3: PŘEHLED SOUČASNÝCH METOD URČOVÁNÍPOLOHYPAVEL VANIŠ, KAREL CHARVÁT1. Úvod Určování polohy se provádí buď pomocí komunikační sítě nebo pomocí GPS.Pro praktické řešení úloh projektu NavLog má význam pouze určování polohy pomocíGPS, přesto ale pro úplnost uvádíme i základní možnosti určování polohy na základěkomunikační sítě.2. GSM lokalizace Pro lokalizaci v síti GMS existuje několik více či méně přesných metod, které budoudále popsány. Jejich hlavní výhodou jsou poměrně nízké pořizovací náklady (u většinymetod pouze mobilní telefon), základní nevýhodou je nízká přesnost lokalizace pohybujícíse v řádu několika ulic. Dalšími nevýhodami jsou pak poměrně vysoké výpočetní nárokyna centrum určující pozici a závislost na mobilních operátorech, kdy se pro rozumně rychlýpřístup k datům musí výpočetní centrum zčásti nacházet v ochranné zóně operátora.2.1 Lokalizace sítí Tato lokalizace je dnes nejvíce rozšířena. Klade vyšší nároky na síť z důvodu většíhomnožství přenášených dat a výpočet pozice je soustředěn na server, nicméně nejsou nutnévelké úpravy mobilního klienta. Bližší popis základních variant metody je uveden dále.2.2 Cell ID Toto je nejrychlejší a nejméně přesná metoda. Je založena na myšlence, že každébuňce v síti je přidělen jednoznačný identifikátor – Cell ID, který slouží k identifikacipřístupového bodu mobilního telefonu do sítě. Protože operátor zná pozici a dosah každéhovysílače, je schopen přibližně určit polohu mobilního zařízení. Přesnost určení této polohyje především závislá na velikosti buňky. V městských částech se může jednat o stovkymetrů, v předměstských částech kolem 1 km a ve venkovských oblastech od jednotky nebodesítky kilometrů, v limitním případě až 30 km.2.3 Timing Advance K výraznému zlepšení přesnosti výpočtu může přispět zahrnutí parametru TimingAdvance. Mobilní telefon měří dobu šíření signálu mezi ním a základnovou stanicí, kekteré je právě připojen. Vzhledem k rychlosti šíření signálu je poté možno určit přibližnouvzdálenost mezi nimi s přesností 550 m. Ekvivalentním parametrem k Timing Advance jev UMTS Round Trip Time, který umožňuje určení polohy s přesností (teoreticky) až na5 m. 169
  • 165. 2.4 Enhanced Cell Global Identity (E-CGI) Metoda E-CGI rozšiřuje techniku Cell ID/Timing Advance o měření úrovněsignálu. Mobilní telefon průběžně měří sílu signálu od jednotlivých vysílačů, které slyší.Tyto údaje je schopen na vyžádání předat lokalizačnímu serveru, který je může porovnats predikčními modely či hodnotami v databázi pokrytí operátora.2.5 Angle of Arrival (AOA) Metoda AOA vyžaduje ke své funkci instalované směrové antény a znalostvyzařování anténního pole. Měření úhlu, pod kterým je přijímán signál, se může provádětv základnové stanici nebo v mobilním zařízení. V každém případě výsledkem měření jepřímka procházející polohou mobilního zařízení a základnové stanice. Přesnost metody jepřibližně 300 m, ale zařízení by měla mít přímou viditelnost.2.6 Enhanced Observed Time Diference (E-OTD) Metoda E-OTD je postavena na myšlence, že lokalizovaný přístroj měří dobumezi příchodem signálů od jednotlivých základnových stanic (minimálně tří). Tentorozdíl se nazývá Observed Time Difference – OTD. Metoda E-OTD není podporovánana současných mobilních zařízeních. Pro její využití bude muset uživatel zakoupit novézařízení, které tuto metodu podporuje. Současné mobilní sítě často také nepodporujíměření času přenosu signálu a pro její zprovoznění je nutné přidat do sítě tisíce měřicíchzařízení (Location Measurement Unit - LMU) a lokalizační centrum (Mobile Locationcenter - MLC).3 Lokalizace mobilním zařízením3.1 SMPS Na rozdíl od výše zmíněných metod, v systému SMPS (Simple Mobile PositioningSystem) určuje mobilní stanice svoji pozici sama. Využívá k tomu data o okolní síti, kterápřijímá broadcast kanálem - např. datum, čas, Cell-ID, area information (stát, město), typa souřadnice základnové stanice a informace o anténě (zisk, směr, šířka sektoru). Vlastnosti tohoto řešení jsou:• vysoká přesnost,• šifrovaný přenos k uživateli (kvůli platbě za službu),• broadcast data mohou obsahovat informaci z aktivní i okolních buněk,• rychlost opakování broadcast zpráv závisí na kapacitě broadcast kanálu (CBCH – Cell Broadcast Channel odešle maximálně jednu zprávu o 800 znacích každé 2 s),• v neaktivním režimu měří mobilní stanice stále sílu a kvalitu signálu za účelem výběru nejlepší aktivní buňky,• síla signálu sousedních buněk se použije k odhadu vzdálenosti přijímače od základnové stanice. Pro zlepšení měření vzdálenosti může přístroj měnit aktivní buňku a zahájit jiné signálové spojení pro získání lepší informace o Timing Advance. 170
  • 166. 3.2 A-GPS Asistované GPS (A-GPS) využívá k určení polohy přístroje GPS přijímač, kterýje jeho součástí. Problémem u GPS je dlouhá doba ke zjištění času a polohy po zapnutípřístroje nebo výpadku signálu. Ke zkrácení této doby síť (A-GPS) nebo mobilní stanice(MS A-GPS) dodá po zapnutí GPS přístroji počáteční informace. Ze sítě může být tatoinformace dodána z lokalizačního centra (Serving Mobile Location Center - SMLC),v případě MS A-GPS získá mobilní stanice informace pro GPS formou broadcast zpráv.4. GPS Vývoj satelitního navigačního systému GPS byl zahájen již v roce 1978. Vedlecivilního (v době návrhu podružného) byl určen zejména pro armádní využití. V roce1993, po plném zprovoznění, byl objeven jeho přínos pro leteckou a námořní přepravu.Organizace International Civil Aviation (ICAO) a International Maritime Organisation(IMO) přijaly nový navigační koncept založený na globálních schopnostech GPS.Omezující přesnost GPS byla důvodem rozvoje technik pro korekci polohy s využitímdiferenciálních dat (systém DGPS). Systém GPS se skládá ze satelitního segmentu (družice), uživatelského segmentu(GPS přijímače) a kontrolního segmentu (pozemní centrum pro údržbu). Kontrolní segmentsestává z 5 monitorovacích stanic kontrolujících u satelitů přesnou výšku, pozici, rychlostatd. 24 hodin denně. Díky uvedeným údajům se poté může odhadnout pozice na orbitě,chyba hodin, drift a driftovací rychlost. Tyto informace jsou vyslány na družici a následněodeslány uživatelům v navigační zprávě a dále použity pro přesnější určování polohy.4.1 Přesná geodetická měření Využívají fázových měření. Ta jsou prováděna několika (alespoň dvěma) přijímačisoučasně v předem definovaných měřicích intervalech (epochách) a vzhledem k několikadružicím. Měření jsou obvykle zpracovávána v postprocessingu na naměřených datech.Poloha měřených bodů se neurčuje přímým zpracováním, ale pro každou epochu se z nichpočítají nové sady dat, zvané jednoduché diference. Jedná se o diference mezi fázovýmiměřeními provedenými dvěma přijímači k jedné družici ve stejné epoše. Jednoduchédiference eliminují vliv chyb hodin družice.4.1.1 Statické metody Principem statických měření je, že jeden přijímač je umístěn na bodě o známýchsouřadnicích, druhý přijímač na bodě, jehož souřadnice chceme určit. Takto se provedezhruba hodinové měření (doba měření závisí na požadované přesnosti) a výsledky sezpracují meto