Mendelova univerzita v Brně Provozně ekonomická fakulta
Datová unifikace územně analytických podkladů Bakalářská práce
Vedoucí práce: Mgr. Jitka Kominácká, Ph.D.
Marek Švestka
Brno 2012
Rád bych na tomto místě poděkoval vedoucí mé bakalářské práce paní Mgr. Jitce Kominácké, Ph.D. za její rady, pomoc při shánění potřebných dat pro mou bakalářskou práci a za čas, který mi věnovala.
2
Prohlašuji, že jsem tuto práci vyřešil samostatně s použitím literatury, kterou uvádím v seznamu.
V Brně dne 4. ledna 2012
3
Abstrakt Švestka, M. Datová unifikace územně analytických podkladů. Bakalářská práce. Brno: Mendelova universita v Brně 2011. Bakalářská práce předkládá návrh způsobu automatické konverze všech používaných formátů a souřadných systémů do kompaktní podoby ESRI shapefile, včetně generování metadat. V teoretické části se práce zabývá územně analytickými podklady a formou, ve kterých jsou data poskytována od poskytovatelů. V praktické části jsou poskytnutá data převáděna do nejrozšířenějšího formátu pro GIS, a to shapefile. V praktické části práce je převážně využit SW ArcGIS. Klíčová slova GIS, ArcGIS, shapefile, konverze, územně analytické podklady
Abstract Švestka, M. Data unification of territorial analytical sources. Bachelor’s thesis. Brno, Mendel University in Brno 2011. This bachelor’s thesis deals with preparation of data for territorial analytical sources. This mainly means data conversion and transformation into ‘shapefile’ data format. Theoretical part concerns territorial analytical sources and their various forms in which they are provided from providers. Practical part of bachelor’s thesis focuses on transformation of provided data into ‘shapefile’ data format and other diverse formats which are implemented by geographic information systems. Most of the transformations were done with SW ArcGIS. Key words GIS, ArcGIS, shapefile, conversion, territorial analytical sources.
4
Obsah OBSAH...................................................................................................................................................................5 1.
ÚVOD A CÍL ...............................................................................................................................................6 1.1. Úvod ....................................................................................................................................................6 1.2. Cíl .........................................................................................................................................................6
2.
TEORETICKÁ ČÁST PRÁCE ..................................................................................................................7 2.1. Datové formáty se zaměřením na geodata .....................................................................................7 2.1.1. Vektorová data ............................................................................................................................. 8 2.1.1.2.
ESRI shapefile...................................................................................................................... 8
2.1.1.3.
DGN.................................................................................................................................... 10
2.1.1.3.1.
DGN V7 ......................................................................................................................... 10
2.1.1.3.2.
DGN V8 ......................................................................................................................... 11
2.1.1.4.
DWG ................................................................................................................................... 12
2.1.1.5.
Oracle space (spatial)........................................................................................................ 13
2.1.2.
Rastrová data .............................................................................................................................. 14
2.1.3.
TIN................................................................................................................................................ 14
2.2. Souřadné systémy ............................................................................................................................15 2.2.1. WGS 84......................................................................................................................................... 15 2.2.2. 2.3. 2.4. 2.5. 2.6.
S-JTSK .......................................................................................................................................... 16 Konverze dat.....................................................................................................................................17 Územně analytické podklady.........................................................................................................17 Vyhláška ............................................................................................................................................19 Sledované jevy ..................................................................................................................................19
3.
POSTUP PRÁCE .......................................................................................................................................20 3.1. Seznam poskytovatelů ....................................................................................................................20 3.2. Model JMK ........................................................................................................................................20 3.3. Postup konverze v ArcGIS..............................................................................................................21
4.
PRAKTICKÁ ČÁST PRÁCE...................................................................................................................22 4.1. Konverze DGN d DWG do SHP ....................................................................................................22 4.1.1. Kontrola a úprava dat................................................................................................................ 23 4.2. Vrstva MultiPatch ............................................................................................................................26 4.3. Export metadat .................................................................................................................................28 4.4. Konverze v rámci souřadných systémů........................................................................................29 4.4.1. Kontrola dat ................................................................................................................................ 31 4.4.1.1.
J-STSK................................................................................................................................. 31
4.4.1.2.
WGS – 84 ............................................................................................................................ 31
4.4.2.
Konverze v CADE ...................................................................................................................... 33
5.
ZÁVĚR........................................................................................................................................................36
6.
POUŽITÁ LITERATURA........................................................................................................................37
5
PEF MENDELU
1. Úvod a cíl 1.1. Úvod V rámci celé České republiky, dle stavebního zákona č. 183/2006 Sb., musí všechny krajské úřady zajistit zpracování územně analytických podkladů pro své území. Jihomoravský kraj samozřejmě také zajišťuje tuto službu pomocí svého Geoportálu územního plánovaní JMK. Součástí Geoportálu JMK je také katastrální mapa v digitální podobě s přesností identifikace parcelního čísla. Je důležité, aby územně analytické podklady obsahovaly co nejvíce nejpřesnějších informací. Jelikož úřady dostávají informace od různých poskytovatelů a v různých podobách, ať v papírové, či elektronické podobě a to v různých formátech, tak seskupení těchto dat do jednoho systému není jednoduché. Proto se v rámci své bakalářské práce budu zabývat zpracováním a převedením různých formátů do nejpoužívanějšího datového formátu v rámci geografických informačních systémů (GIS) a to ESRI Shapefile. Při převodech formátů mě také budou zajímat jejich metadata, která budu současně generovat. Generování metadat se řídí dle Nařízení komise (ES) č. 1205/2008 která má přesně stanovená kritéria. Zaobírat se celou škálou územně analytických podkladů by bylo velice náročné, tak mám za úkol jen určitou část a to technickou infrastrukturu, která zahrnuje zásobování vodou, plynem, elektřinou, odvádění a čištění vod, ropovody, produktovody a teplovody. Technická data jsem obdržel z oblasti obce s rozšířenou působností Kyjov (ORP Kyjov). Úřady ORP Kyjov získaly data přímo od poskytovatelů. Úskalím těchto převodů bývá transformace souřadného systému, převod různých typů čar, barev a textů, uspořádání vrstev, atd. Proto se touto problematikou zabývám a snažím se veškeré problémy co nejvíce eliminovat a převedená data sloučit s geoportálem JMK.
1.2. Cíl Cílem mé práce je navrhnout způsob automatické konverze všech používaných formátů a souřadných systémů do kompaktní podoby formátu ESRI shapefile, včetně generování metadat a návrh realizovat na vybraném vzorku územně analytických podkladů.
6
PEF MENDELU
2. Teoretická část práce 2.1. Datové formáty se zaměřením na geodata Údaje o existujících objektech a prostoru v reálním životě se v GIS ukládají dvěma způsoby a to buď rastrově či vektorově. V posledních letech se začaly hojně používat modely terénu, které mohou být také buď rastrové, kde každý pixel reprezentuje nadmořskou výšku nebo vektorové TIN-trojúhelníková nepravidelná síť (Triangular Irregular Network). Vektorová data můžeme získat buď digitalizací (vektorizací) topografických a tematických map, leteckých a družicových snímků nebo můžeme data získat přímo měřením v terénu, či si data zakoupit od firmy, která se zabývá vytvářením geodat. Rastrová data se získávají skenováním papírové mapy do digitální podoby, či satelitními nebo leteckými snímky dálkového průzkumu země. „Data, která nesou geografické či geoprostorové informace se nazývají geodata.“ Takto definují geodata Šmída a Taibr (2006). Tato data se v dnešní době nejčastěji ukládají pod takzvané duální systémy uchování geodat. Pod tímto pojmem si představme, že grafická část je uložena, aby zachovávala geometrii a topologii, popisná část (atributy) jsou uloženy v relační (objektově – relační) databázi. Jak je zde naznačeno, data se ukládají do geodatabází. Těchto databází máme více druhů. Ať se jedná o relační databázi, či objektovou databázi nebo objektově – relační databázi. Stejně tak, jak se v osmdesátých letech objevily relační databáze, tak v devadesátých letech společně s objektově orientovaným programováním začaly vznikat objektově orientované databáze, které samozřejmě měly ulehčit a zrychlit práci s daty. U databází nebylo používání objektového přístupu tak výhodné, jak u objektově orientovaného programování. Proto databáze stále využívají relační přístup do databáze nebo právě kombinaci obou přístupů objektově relační databáze. Při zvažování koupě geodat je důležité toto získávání dat důmyslně zvážit, jelikož koupě takových dat nepatří mezi levnou záležitost. Před touto koupí je dobré získat od prodejce metadatový soubor, který se musí dobře prostudovat. Metadata jsou data, popisující data. To, co by správně měly obsahovat metadata, pěkně definuje Machalová (2007). „Metadata by měla informovat o původci dat, lokalizaci, kvalitě dat, úplnosti dat, historii vzniku použitém modelu, jednotlivých vrstvách a jejich popisných údajích (atributy, datové typy atributů, rozsah hodnot atributů), souřadném systému, datu aktuálnosti, možnosti získání a použití, ceně a možnosti dodávání pravidelné aktualizace. “
7
PEF MENDELU
2.1.1.
Vektorová data
Vektorová data definuje Pechanec (2011): „Základní myšlenkou při použití vektorových dat je snaha vyjádřit geometrické vlastnosti jevů na zemském povrchu pomocí lineárních charakteristik. Základními prvky vektorových dat jsou tři (body, linie, polygony)“ Modelované prvky a objekty mají svou geografickou polohu, geometrickou interpretaci a základní charakteristiky v podobě atributů. Je to jeden z nejpoužívanějších datových formátů. 1. Bod (point) reprezentuje jeden bod - uzel, tzn. jednu X a Y souřadnici. Představuje geografický objekt reálného světa, který nemá plochu ani délku. Většinou se bodem znázorňují prameny, různé sondy, vysílače, solitérní dřeviny atd. 2. Linie (line) reprezentuje množinu uspořádaných bodů - uzlů na ose X a Y, které jsou pospojovány do linie, kde se rozlišuje začátek a konec. Linie je geometrický útvar, kterému je možné vypočítat délku, ale není možné zjistit obsah plochy. Liniemi se abstrahují např. cesty, vodní toky, elektrická vedení, vrstevnice atd. 3. Polygon (polygon) reprezentuje množinu uspořádaných bodů - uzlů na ose X a Y, které jsou navzájem pospojovány liniemi do uzavřené plochy. Polygon je geometrický útvar, u kterého lze vypočítat obsah a obvod. Polygonem se znázorňují plošné geografické objekty, např. lesy, vodní plochy, louky, pastviny, sídla atd. K vektorovému datovému formátu se vytváří databáze atributových hodnot. Databáze je tvořena souborem řádků a sloupců. Řádky vyjadřují počet abstrahovaných prvků a sloupce jejich kvantitativní či kvalitativní vlastnosti. Každá atributová hodnota má v databázi své vlastnosti (celá čísla, desetinná čísla, text). Atributové hodnoty odlišují od sebe jednotlivé znázorněné prvky. Při vodních plochách může být kategorie (chovný rybník, nádrž pitné vody, nádrž určená ke koupání) hlavní atributovou hodnotou, která jednotlivé vodní plochy od sebe liší. Právě na základě atributových hodnot se v GIS vytvářejí tématické zobrazení dat. (Klaučo, 2011)
2.1.1.2.
ESRI shapefile
Shapefile je digitální vektorový formát pro ukládání geometrických umístění a souvisejících informací. Tento formát nemá kapacitu pro ukládání topologické informace. Formát shapefile byl představen s ArcView GIS verze 2 na začátku roku 1990. Nyní je možné číst a zapisovat shapefile pomocí různých programů.
8
PEF MENDELU
Shapefile je jednoduchý datový formát, protože ukládá primitivní geometrické datové typy, jako jsou body, linie a polygony. Tyto datové typy mají omezené použití, pokud není připojena tabulka atributů. Proto pro každý shapefile je uložena tabulka záznamů s vlastnostmi. Shapefile je souhrn několika souborů. Tři soubory jsou povinné pro uložení základních údajů, a jedná se o následující formáty: „.SHP“, „.SHX“ a „.DBF“. Existuje dalších osm volitelných souborů. Každý jednotlivý soubor musí být v souladu s MS DOS 8.3 souboru úmluvy, aby byl kompatibilní s předchozími aplikacemi, které se zabývají shapefile. Ačkoli mnoho nedávných softwarových aplikací přijímá soubory delšího názvu. Z tohoto stejného důvodu by měly být všechny soubory umístěny ve stejném adresáři. Povinné soubory: . SHP - je hlavní soubor, který obsahuje základní grafické referenční údaje v shapefile, soubor se skládá z jedné pevné délky záhlaví, následuje jeden nebo více záznamů s proměnnou délkou . SHX - soubor obsahující uložení prostorového indexu nad geometrickými popisy prvku obsažených ve vrstvě . DBF - soubor obsahující atributová data, vztahující se k prostorovým prvkům, obsažených ve vrstvě Volitelné soubory: . PRJ - projekce ve formátu souřadnicového systému a informace o projekci . SBN - jedná se o binární prostorový indexovaný soubor, který používá pouze software ESRI. Sbn soubor není nezbytně nutný, protože shp soubor obsahuje všechny potřebné informace pro úspěšnou analýzu prostorových dat SBX - jedná se o prostorové indexy používané v geografických databázích (databáze uchovávající informace o objektech v prostoru) . FBN a FBX - prostorový index funkce pro shapefile, které jsou pouze pro čtení . AIN a AIH - atribut indexu aktivního pole v tabulce . IXS - geokódovací index pro čtení a zápis shapefile . MXS - geokódovací index pro čtení a zápis shapefile (ODB formát) . ATX -atribut DBF ve formě shapefile ColumnName ATX (ArcGIS 8 a novější) . SHP.XML – geografická metadata ve formátu XML . CPG - slouží k zadání kódu stránky (pouze pro DBF) pro určení kódování znaků, které mají být použity (ESRI Shapefile Technical Description, 2000)
9
PEF MENDELU
2.1.1.3.
DGN
Jeden z formátů, které se používají k ukládání výkresů v elektronické podobě, je formát, jehož zkratka DGN je odvozena od anglického slova Design. Nyní existují dvě verze tohoto formátu, které jsou označovány jako DGN V7 a DGN V8. V tabulce č.1 jsou popsány základní vlastnosti těchto formátů DGN V7 a DGN V8 i odlišnosti obou verzí. •
• • • •
DGN slouží pro ukládání technické dokumentace - výkresů, map, schémat, 3D modelů apod. Je to především vektorový formát, ačkoli v něm mohou být uložena i rastrová nebo popisná data. Existují dvě verze formátu - DGN V7 a DGN V8. Výkres může být buď 2D nebo 3D. Standardní příponou je DGN (bez ohledu na verzi V7/V8). Soubory s příponou RDL jsou používány pro poznámkové výkresy. Některé definice nutné pro správné zobrazení dat jsou uloženy externě (mimo soubor), konkrétně písma a ve většině případů i styly (druhy) čar (Bentley, 2011).
2.1.1.3.1. DGN V7 Společnost Intergraph v osmdesátých letech minulého století vytvořila formát DGN. V dnešní době je formát z těchto dob označován jako DGN. Označení V7 získal až s uvedením nové generace MicroStation V8 a nového formátu DGN V8. Označení DGN V7 je tedy podle poslední generace produktů Bentley Systems (MicroStation/J 7.x), která pracovala výhradně s tímto formátem. DGN V7 byl vybudován na principech formátu ISFF (Intergraph Standard File Format), který byl formátem systému IGDS (Intergraph's Interactive Graphics Design System) pracujícího na minisystémech VAX. Firma Intergraph byla tvůrcem IGD a do roku 1995 distributorem MicroStationu. MicroStation byl původně vytvořen jako grafický systém, který pracoval s daty v tomto formátu. Na platformě PC byla zpočátku specifikace formátu DGN a ISFF stejná. S vývojem nových verzí MicroStationu vznikala nová rozšíření. Novinkou ve verzi MicroStation 4.0 byly multičáry a sdílené buňky. Verze MicroStation 5.0 přinesla uživatelské styly (druhy) čar, asociativitu prvků a štítky. Verze MicroStation SE (5.7) přinesla zvýšenou 48bitovou přesnost souřadnic. Specifikace ISFF již byla zveřejněna v dokumentaci MicroStationu. Ale rozšíření DGN V7 zveřejněna zatím nebyla. Formát DGN slouží pro ukládání dat dlouhodobého charakteru a velkého množství dat z různých oborů. Strukturu formátu DGN firma Bentley Systems nechala více než patnáct let beze změn, jelikož věděla, že data uložena ve formátu DGN V7 byla pro firmy a organizace velmi důležitá. V průběhu let docházelo k rozšíření formátu,
10
PEF MENDELU
ale zpětná kompatibilita dat byla zachována. Z toho vyplývá, že je možné otevřít data vytvořená v novější verzi i ve starší verzi software. Pochopitelně novější vlastnosti nebudou znázorněny (Bentley, 2011).
2.1.1.3.2. DGN V8 Díky tomu, že formát DGN V7 se dlouhodobě neměnil, měl samozřejmě velké výhody, ale i své nevýhody. Některé vlastnosti, které formát neuměl, nešly ani doplnit bez zásahu do datového formátu. Ke změně došlo až v roce 2001, kdy byl uveden i nový formát DGN V8. Autorskému týmu včele s Keith Bentleyem se při jeho návrhu podařilo splnit tyto hlavní cíle: •
byla odstraněna všechna známá omezení formátu DGN V7, jako je maximální počet vrstev, maximální velikost souboru apod.
•
formát je snáze rozšiřitelný, umožňuje větší flexibilitu v tom, co může být v souboru uloženo - v souboru je například možné ukládat i popisná data ve formátu XML
•
formát umožňuje zcela nové vlastnosti, např. sledovat historii změn ve výkresu, ukládat více nezávislých modelů v jednom souboru apod.
•
celkově byl nový formát DGN navržen tak, aby jeho základní strukturu nebylo nutné měnit po dobu minimálně dalších 15ti až 20ti let. Nezávislá asociace OpenDesign (dříve OpenDWG), která se snaží propagovat otevřenost CAD formátů, označuje formát DGN V8 jako jeden z nejlépe navržených CAD formátů v historii (Bentley, 2011).
Tabulka 1: Odlišnosti formátu DGN V7 a DGN V8 (Bentley formát DGN, 2011) Vlastnost
DGN V7
DGN V8
Přesnost souřadnic prvků
32 bitové celé číslo, později volitelně zvýšená přesnost - 48 bitové celé číslo
číslo v plovoucí řádové čárce dle IEEE
Maximální velikost výkresového souboru nebo knihovny značek
32 MB
přes 4 GB (dáno omezením operačního systému)
Soubor komprimován
ne
ano
Modely (více nezávislých výkresů v jednom souboru)
ne (1 model)
ano
Počet vrstev
pevný (63)
variabilní (více než 4 miliardy)
Maximální počet připojených referenčních souborů
255
neomezeno
11
PEF MENDELU
Možnost připojení výkresu DWG
ne
ano
Možnost připojení 3D k 2D
ne
ano
Název značky
6 znaků (jen velká písmena, číslice, _, $)
512 znaků
Maximální počet vrcholů v lomené čáře a útvaru
101
5000
Atributy Podle vrstvy
ne
ano
Počet barev prvků
256 barev z uživatelsky definovatelné palety
Průsvitnost ploch
ne
ano
Gradientní vyplnění ploch
ne
ano
Priorita vrstev i jednotlivých prvků
ne
ano
Šablony prvků
ne
ano
Různé atributy písma v jednom řádku textu
ne
ano
TrueType písma
ne
ano
Měřítkově závislé prvky
ne
ano (texty od verze 2004)
Definice uživatelských stylů čar
vždy externě
externě (RSC) nebo ve výkresovém souboru
Textové, kótovací a multičárové styly
ne
ano (multičárové od verze 2004)
Knihovny výkresů DGNLIB
ne
ano
Historie změn ve výkresu
ne
ano
Digitální podpisy
ne
ano
Oprávnění (prohlížení, tisk, editace)
ne
ano
Pojmenované skupiny
ne
ano
Skupiny pohledů
ne
ano
Náhled před otevřením
ne
ano
Maximální velikost jednoho prvku
768 B
65535 B
Maximální velikost značky nebo jiného komplexního prvku
128 kB
neomezeno
Max. počet grafických skupin
65535
více než 4 miliardy
2.1.1.4.
256 barev z uživatelsky definovatelné palety 16777216 barev z prostoru RGB Pantone a RAL barvy
DWG
DWG je odvozen z DraWinG (kreslení libovolným počtem rýsovacích pomůcek). DWG je formát souborů (výkresů) programu AutoCAD. Umožňuje ukládat 2D i 3D data. Program AutoCAD, podporující tento formát, zároveň používá i textovou
12
PEF MENDELU
variantu s příponou DXF a je považován za standard v oblasti výměny 2D CAD dat. Mnoho CAD programů podporuje zobrazení nebo editaci DWG formátu. Jelikož DWG formát je neveřejný a je vytvořen firmou Autodesk, kompatibilita takto vytvořených souborů je neúplná a není zaručena. OpenDWG je vytvořen konkurenčními firmami, které se chtějí co jevíce přiblížit k formátu firmy Autodesk DWG. Spolu s uváděním nových verzí programu AutoCAD, byly uváděny i nové verze DWG. AutoCAD má zpětně kompatibilní formát, což znamená, že i v novém programu Autocad otevřeme starší formát DWG. Verze formátu DWG je uložena na začátku souboru, který stačí otevřít v jakémkoliv editoru. AutoCAD má v sobě funkci obnovení poškozených DWG dat. Pokud toto obnovení není úspěšné, je možné obnovit soubor ze záložního souboru, který program vytváří zároveň při ukládání s koncovkou BAK. (Wikipedia, 2011).
2.1.1.5.
Oracle space (spatial)
Od verze Oracle 4 se začaly ukládat prostorová data do databází. Největší průlom v databázích přinesla verze Oracle 7 Spatial Data Option (SDO). SDO v sobě ukrývá prostorovou indexaci, datovou strukturu i pro 3D data. Od této verze se postupně vyvinula Oracle Spatial. Oracle Spatial byla základem pro prostorové rozšíření verze Oracle 8. Ve verzi Oracle 8 samozřejmě došlo k dalším změnám. Oracle Spatial se nadále vyvíjel (například dříve používaný primární indexový systém HH code, byl nahrazen R-tree indexem). Oracle Spatial představuje integrovanou množinu funkcí a procedur, operátorů, podpůrných utilit mechanismů prostorového indexování a schématu geometrických datových typů. Dává možnost efektivně a rychle ukládat prostorová data, v databázi Oracle. Je sestaven z několika modulů: • Spatial indexing system (zajišťuje práci s prostorovou indexací dat) • Topology data model (zajišťuje definování a dodržování topologických pravidel prostorových dat) • Network data model (stará se o správu a topologii nad síťovými prostorovými daty) • Operátory, funkce a procedury (část Oracle Spatial obsahující prostorové funkce apod.) • GeoRaster Díky vlastnostem Oracle Spatial, dochází ke správě a veškeré další operabilitě s prostorovými daty, podobně jako s dosud běžně používanými neprostorovými daty (Řehák, 2007).
13
PEF MENDELU
2.1.2.
Rastrová data
Rastrovým datovým formátem se abstrahují objekty reálného světa prostřednictvím sítě buněk, které se skládají z řádků a sloupců. Taková datová struktura se obecně nazývá rastr. Každá buňka má čtvercový tvar a velikost, kterou definuje uživatel. V rastru jsou všechny buňky stejně velké. Každá buňka má svou atributovou hodnotu v podobě čísla (např. nadmořská výška, sklon reliéfu atd.). Plocha rastru je definována geografickými souřadnicemi, velikostí buňky, počtem řádků a sloupců (Šmída a Taibr, 2006).
2.1.3.
TIN
Janečka a Pacina (2011) definují TIN následovně: „Triangulovaný povrch (TIN) je povrch vytvořený triangulací (nejčastěji Delaunyho) - ze vstupních dat (vrstevnic) jsou vybrány body, které jsou vrcholy jednotlivých trojúhelníků a jako výsledek je 3D model terénu, složený z trojúhelníků.“. V publikaci A to Z GIS je uvedena následující definice TIN: „Vektorová datová struktura, která vyplňuje oblast prostoru , nepřekrývajícími se trojúhelníky. Vrcholy každého trojúhelníku jsou vzorovými daty místa X, Y, a Z-hodnoty. Tyto ukázkové body jsou propojeny linkami, které tvoří Delaunay trojúhelníky. TIN se používá pro ukládání a zobrazení modelu povrchu. Viz též Delaunay triangulace.“. TIN je tedy nepravidelná trojúhelníková síť představující v GIS specifický datový formát, který abstrahuje geografické údaje prostřednictvím sítě souvislých vektorových trojúhelníků. Každý trojúhelník je definován třemi body, které uchovávají informaci o nadmořské výšce k danému umístění na ose X a Y. Trojúhelníky jsou nepravidelné a navzájem se nepřekrývají. Datový formát TIN je určen hlavně pro 3D zobrazení reliéfu. (Geoinformačné minimum v oblasti ochrany prírody a krajiny, 2011)
14
PEF MENDELU
Obrázek 1: Geodata uložená formou vrstev (Co je GIS, 2011)
2.2. Souřadné systémy Aby bylo možné všem zájmovým bodům přiřadit jednoznačnou polohu a zobrazit je v mapě, je třeba zavést souřadnicový systém, ke kterému potom budou všechny uvažované body vztaženy. Systém je charakterizován zvolenou referenční plochou (elipsoidem, koulí, rovinou) a jejími parametry, typem zobrazení referenční plochy na rozvinutelnou plochu, definicí počátku, souřadnicových os a jednotek míry kartézského (pravoúhlého) systému a způsobem vybudování základní tritonimetrické sítě. Jednotlivé státy nebo skupiny států používají lokální souřadnicové systémy, které volbou referenční plochy a typu zobrazení nejlépe vyhovují danému území. Typickým příkladem je souřadnicový systém S-JTSK používaný v České republice. V posledních letech je trendem zavádět rovněž globální souřadnicové systémy, které umožňují snadnější spolupráci mezi sousedními zeměmi při výměně informací v rámci integračních tendencí. Mezi ně patří např. WGS84.
2.2.1.
WGS 84
World Geodetic System (WGS) v překladu znamená světový geodetický systém 1984 je používán zejména ve spojení s technologií globálních pozičních systémů pod názvem GPS. Tyto jsou v dnešní době využity v moderních navigačních systémech. V roce 1996 byl rozšířen o zpřesněnou definici geoidu EGM96. Byl vytvořen na základě měření pozemních stanic družicového polohového systému TRANSIT a nahrazuje dřívější systémy WGS 60, WGS 66 a WGS 72. Tento globální
15
PEF MENDELU
souřadnicový systém se však díky své univerzálnosti velmi rychle zařazuje mezi geodetické a kartografické standardy jednotlivých zemí světa. WGS je geocentrickým souřadnicovým systémem. To znamená, že střed jeho souřadnicové soustavy je umístěn do hmotného středu Země. Vychází z toho, že kolem Země po přesně určených trajektoriích obíhají satelity, které jsou přesně časově synchronizovány. Z polohy tří a více satelitů vůči pozorovateli je možné velmi přesně určit nejen jeho polohu, ale i nadmořskou výšku. Z družicových měření byly rovněž zpřesňovány parametry referenčního elipsoidu - v současnosti je používán elipsoid s označením WGS84 (Lenhart a kolektiv, 2000).
2.2.2.
S-JTSK
Systém Jednotné trigonometrické sítě katastrální (S-JTSK) byl použit na našem území nejprve pro nově vyhotovované katastrální mapy v rámci pozemkového katastru budovaného od roku 1927. Jako zobrazení do rovinných souřadnic bylo použito Křovákovo dvojité konformní kuželové zobrazení v obecné poloze. Při použití výškopisu byla geodetickým základem Československá jednotná nivelační síť ve výškovém systému Jadranském (později se přešlo na výškový systém Baltský). Nejprve se Besselův elipsoid konformně zobrazí na Gaussovu kouli, a ta se konformně zobrazí na kuželovou plochu. Orientace sečného kužele byla zvolena tak, aby tyto sečny co nejvíce korespondovaly s tvarem tehdejšího Československa, a tudíž velikost zkreslení byla minimální. Pro celé státní území byla definována jediná souřadnicová soustava tak, že osou X je obraz poledníku o zeměpisné délce 42°30´ východně od Ferra. Osa Y je kolmice k ose X procházející obrazem vrcholu zobrazovacího kužele, který je zároveň počátkem souřadnicové sítě (Lenhart a kolektiv, 2000).
16
PEF MENDELU
Obrázek 2: Zobrazení ČR v souřadnicovém systému S-JTSK (Lenhart a kolektiv, 2000)
2.3. Konverze dat Při zpracování geografických podkladů často získáváme data z různých zdrojů, která jsou uložena v různých datových formátech, i když metodika JMK usměrňuje počet a druh datových formátů, konverzi dat se nevyhneme. V našem případě se jedná především o vektorová data, uložená v DWG a DGN, ale samozřejmě se může jednat i o formáty MapInfa, ArcInfo Export File, AutoCAD DXF aj. (Langhammer, 2006)
2.4. Územně analytické podklady Územně analytické podklady (ÚAP) se zpracovávají podle zákona č. 183/2006 Sb. (Stavební zákon) a jeho prováděcí vyhlášky č. 500/2006 Sb. (O územně analytických podkladech, územně plánovací dokumentaci a způsobu evidence územně plánovací činnosti).
17
PEF MENDELU
Územně analytické podklady jsou v těchto ustanoveních nově vymezeným druhem územně plánovacích podkladů, které mají zjišťovat a vyhodnocovat stav a vývoj území a být jedním z podkladů pro pořizování politiky územního rozvoje, územně plánovací dokumentace, jejích změn a pro rozhodování v území (GISMO, 2008). ÚAP slouží zejména jako podklad pro pořizování politiky územního rozvoje, pro pořizování územně plánovací dokumentace, jejích změn a aktualizací. ÚAP slouží také jako podklad pro vyhodnocování vlivu na udržitelný rozvoj, posuzování vlivu záměrů na životní prostředí, poskytování územně plánovacích informací a v neposlední řadě jsou podkladem pro rozhodování stavebních úřadů v územích obcí, které nemají platný územní plán. ÚAP jsou obdobou průzkumů a rozborů podle nyní již neplatného zákona č. 50/1976 Sb., o územním plánování a stavebním řádu. Avšak na rozdíl od bývalé praxe, kdy se stav území zjišťoval jednorázově, za účelem zpracování územně plánovací dokumentace, mají být ÚAP povinně pořizovány a průběžně aktualizovány pro celé území České republiky, a to ve dvojí podrobnosti: obcí s rozšířenou působností a krajů (Ministerstvo pro místní rozvoj, MMR, 2007). Hlavním důvodem vytvoření územně analytických podkladů, které vyžaduje stavební zákon, je shromáždění aktuálních podkladů určitého území pro rozbor rozvoje zahrnující zjištění a vyhodnocení stavu a vývoje území, jeho hodnot, limity využití území, zjištění a vyhodnocení záměrů na provedení změn v území. ÚAP se také zabývají vyhodnocením udržitelnosti rozvoje území s uvedením jeho silných a slabých stránek, příležitostí a hrozeb. Jedním z bodů je členění na horninové prostředí a geologii, vodní režim, hygienu životního prostředí, ochranu přírody a krajiny, zemědělský půdní fond a pozemky určené k plnění funkcí lesa, veřejnou dopravní a technickou infrastrukturu, podmínky demografické a sociální, bydlení, rekreaci, hospodářské podmínky. Dále se ÚAP zabývají řešením plánovacích dokumentací, zahrnující zejména urbanistické, dopravní a hygienické závady, vzájemné střety záměrů na provedení změn v území a střety těchto záměrů s limity využití území, ohrožení území například povodněmi a jinými rizikovými přírodními jevy. ÚAP jsou průběžně aktualizovány na základě nových údajů o území a průzkumů území a periodicky po 2 letech se pořídí jejich úplná aktualizace (GISMO, 2008). Dokument Územně analytické analýzy se skládá z následujících částí: Textová část Textová část obsahuje popis stavu a trendů vývoje území podle hlavních funkčních systémů a je rozdělena na více tematických kapitol, které obsahují i části věnující se SWOT analýze a pojmenování problémů k řešení. Grafická část Grafická část je tvořena výkresy, z toho jsou 4 hlavní výkresy a ostatní tematické. Jednotlivé tématické výkresy sdružují příbuzné jevy UAP.
18
PEF MENDELU
Výkresy dokládají stav území hl. m. Prahy a jsou znázorněním jevů UAP v aktuálnosti odpovídající době přípravy dokumentu UAP. Katalog jevů Katalog jevů UAP je samostatný dokument, který obsahuje popisné informace o podkladových údajích UAP hl. m. Prahy, tzv. jevech. Údaje o jevech UAP jsou zpracovány formou přehledných katalogových listů Webová aplikace umožňuje vyhledávání i výpis informací v podobě katalogového listu. Přílohy Dokument UAP obsahuje přílohy obsahujících podrobné doprovodné údaje, informace a analýzy k vybraným tematickým okruhům. (Územně analytické podklady hl. m. Prahy, 2010)
2.5. Vyhláška Vyhláška k zákonu č. 500/2006 Sb. o územně analytických podkladech, územně plánovací dokumentaci a způsobu evidence územně plánovací činnosti. Vyhláška podrobněji upravuje náležitosti obsahu územně analytických podkladů, obsahu územně plánovací dokumentace, včetně náležitostí dokladů spojených s jejich pořizováním, vyhodnocením vlivů na udržitelný rozvoj území a aktualizací územně plánovací dokumentace a podkladů pro evidenci územně plánovací činnosti.
2.6. Sledované jevy Jsou skutečnosti, které se musejí objevit v územně analytických podkladech daného území. Nejsou zákonem ani vyhláškou nikde zmíněny, tento pojem se vyskytuje pouze v záhlaví tabulek částí A a B přílohy č. 1 vyhlášky(tato vyhláška se nachází v zákoně č. 500/2006 Sb., o územní dokumentaci) specifikující obsah podkladů pro rozbor udržitelného rozvoje území. Část A uvedené přílohy stanovuje obsah podkladů RURÚ pro ÚAP obcí, z nichž část má být zpracována tak, aby byla využitelná pro ÚAP kraje. Ve vyhlášce se nikde neuvádí, kdo bude které údaje shromažďovat, ale lze se domnívat a v současnosti je akceptováno, že údaje o území odpovídající obsahu části A přílohy budou shromažďovat a zpracovávat ORP a údaje o území odpovídající obsahu části B přílohy kraje. Z uvedených skutečností je zřejmé, že není možné, ani smysluplné oddělovat „sledované jevy“ kraje a ORP, ale pouze stanovit okruhy sběru údajů o území pro kraj a ORP a způsob jejich výměny či sdílení. Z tohoto důvodu jsme předkládanou studii obsahově rozšířili na veškeré jevy ÚAP. (ÚAP studie AGERIS, 2006)
19
PEF MENDELU
3. Postup práce V rámci této práce je nejdříve nezbytné nastudovat metodiku Jihomoravského kraje (JMK), stavebního zákona č. 183/2006 Sb., nařízení komise (ES) 1205/2008. Tato ustanovení podrobně popisují obsah dat pro územně analytické podklady. Dále je třeba navrhnout způsob konverze všech používaných formátů a souřadných systémů v ÚAP do kompaktní podoby formátu ESRI shapefile včetně generování metadat tak, aby při transformacích nenastávaly chyby (tedy chyby co nejvíce eliminovat). V úvahu je třeba brát i nutnost jednotnosti symbologie (jednotnost barev a typ čar vrstvy) a generování metadat. Všechny tyto vlastnosti odpovídají různým předpisům a ustanovením, kterými je nezbytné se řídit. Návrh musí zajistit, aby práce transformace dat byla, jak z časového hlediska, tak z ekonomického hlediska co nejvýhodnější. Každý návrh je třeba ověřit. V tomto případě bude využit vzorek dat územně analytických podkladů z území ORP Kyjov.
3.1. Seznam poskytovatelů Seznam subjektů poskytujících data do územně analytických podkladů je mnoho. Tento seznam je volně přístupný na webových stránkách poskytující územně analytické podklady. V této práci se jedná o Geoportál územního plánovaní JMK (up.kr-jihomoravsky.cz/download/poskytovatele_dat.xls). V seznamu subjektů jsou jak firmy, tak obce a ministerstva. Data pro tuto práci jsou z oblasti ORP Kyjov, na kterých se bude provádět konverze formátů do shp.
3.2. Model JMK Model Jihomoravského kraje nám přesně stanovuje veškeré náležitosti, které ÚAP musí mít a samozřejmě upřesňuje některé věci z vyhlášky. Model nám stanovuje, v jakých formátech mají být data předávána. Dále, jak mají být soubory pojmenovány, jak řešit aktualizaci stejných dat v jeden den, jak která realita ve světě má být zaznamenána. Například linie (polyline) vyjadřující v mapě generalizované podoby „úzkých ploch“ (komunikace, vodní toky apod.), body (point) vyjadřující v mapě generalizované malé plochy (hydrant, významný strom,…), plocha (polygon), jejíž ohraničení je definováno územním rozsahem určité vlastnosti či hodnoty sledovaného jevu (např. plochy klimatických oblastí, lesy, BPEJ apod.). Názvy vrstev musí odpovídat názvům, které jsou přesně stanoveny ve vyhlášce sledovaných jevů a mnoho dalšího. Díky tomuto modelu, kde jsou jasně a striktně stanovena veškerá kritéria, je zpracování podkladů zjednodušeno oproti tomu, kdyby každý poskytovatel poskytoval data dle svého uvážení. (ÚAP studie AGERIS, 2006)
20
PEF MENDELU
3.3. Postup konverze v ArcGIS Provádět konverzi formátů nabízí mnoho programů od různých firem. Tato bakalářská práce se bude především zaměřovat na konverzi přímo v programovém balíku ArcGIS, kde je na to přímo vytvořená funkce konverze do shp z různých formátů. Nejdříve si získaná data rozdělíme podle toho, co v nich je uloženo. Budeme se držet metodiky pro územně analytické podklady, kde jsou data rozdělena do několika kategorií (památky, ochrana přírody, doprava, geologie atd.). Následně budou tato data prohlédnuta např. v ArcCatalogu, aby se vědělo, které vrstvy daný soubor v sobě ukrývá a zda se jedná o body, linie, polygony. Tento program nám slouží především ke správě geodat a manipulaci s celými datovými soubory. Pomocí ArcCatalogu můžeme také prohlížet, editovat a exportovat metadata. Každý soubor by měl obsahovat svá metadata, aby se vědělo, o jaká data se jedná (např. zda jde o rozvod vysokého napětí nebo veškeré elektřiny apod.), jak často jsou data aktualizována (jednou za rok, dva roky nebo jen když přijde upozornění o změně), atd. ArcCatalog, stejně tak, jako ArcMap, nám umožňuje přístup do ArcGIS Toolbox, který v sobě skrývá, pro nás důležitou konverzi do shapefile a export metadat. Po převodu dat, si budeme muset pečlivě prohlédnout převedená data a to jak atributovou tabulku, tak zobrazené výsledky. Při zjištění jakýchkoliv rozdílů či nedostatků, se budou muset tyto závady odstranit. Nejlépe v nastavení před konverzí, aby se převod uskutečnil co nejlépe. Pokud to nebude možné, tak daný nedostatek se bude muset upravit v převedeném souboru, nejspíše pomocí programu ArcMap. Převedený soubor musí plně odpovídat originálnímu souboru.
21
PEF MENDELU
4. Praktická část práce Poskytnutá data jsou převážně ve formátu DGN a některá ve formátu DWG. Konverzi obou těchto formátů nám zajistí programy skupiny ArcGIS. Program ArcGIS slouží pro práci s mapami a geografickými informacemi. ArcGIS je navržen tak, aby splňoval veškeré prostředky pro práci s GIS (vytváření a využívání map, shromažďování geografických dat, analýzy, sdílení a objevování geografických informací, atd.). Celý systém je složen ze soustavy modulů softwarových komponent, které slouží jak pro serverové, desktopové, tak i mobilní produkty.
4.1. Konverze DGN a DWG do SHP Konverze formátů se provádí pomocí modulu ArdMap či ArcCatalog, kde je přímo přístup do ArcGIS Toolbox, který v sobě skrývá pro nás důležitou konverzi do shapefile (shp) a mnoho dalších funkcí. Pro provedení konverze dat je zapotřebí vybrat soubor, určený ke konverzi a složku k uložení nových dat (obrázek č. 3).
Obrázek 3: Konverze
Během této operace se nám vytvoří šest souborů. A to s různými příponami.
22
PEF MENDELU
•
.DBF – Atributy pro každý tvar jsou uloženy v dBase formát. Alternativní formát, který může být použit, je xBase formátu, který je otevřenou specifikací a je používán i v open source Shapefile knihovny , jako Shapefile C knihovna.
•
.SBN – Jedná se o binární prostorový indexovaný soubor, který používá pouze software ESRI. sbn soubor není nezbytně nutný, protože .shp soubor obsahuje všechny potřebné informace pro úspěšnou analýzu prostorových dat
•
.SBX – Jedná se o prostorové indexy používané v geografických databázích (databáze uchovávající informace o objektech v prostoru)
•
.SHP – Je hlavní soubor, který obsahuje základní geografické referenční údaje v shapefile. Soubor se skládá z jedné pevné délky záhlaví, následuje jeden nebo více záznamů s proměnnou délkou.
• .XML – obsahuje geografická metadata ve formátu .xml (ESRI Shapefile Technical Description, 2000)
4.1.1.
Kontrola a úprava dat
Při zobrazení převedených dat je na první pohled vidět, že nám nesedí barvy a druhy čar. V originálním zobrazení DGN (obrázek č. 4) je vidět že formát používá více druhů čar i barev. V převedeném souboru shp (obrázek č. 5) je pouze jeden druh čar a barvy.
Obrázek 4: Originál DGN
23
PEF MENDELU
Obrázek 5: Převedená data do SHP
Při prozkoumání atributové tabulky (obrázek č. 6) bylo zjištěno, že hodnoty jsou shodné až na fakt, že hodnoty v DGN souboru jsou číslovány od jedné a hodnoty v převedeném shp souboru jsou číslovány od nuly. Převod diakritiky se provádí také bezproblémově. Jen některé hodnoty jsou již v originále psány bez diakritiky. Další záležitost, která je již v originálním souboru chybně, je formát data. Již v originále je datum udáváno jako typ string, či nějaký číselný typ (integer, double, apod.). ArcGIS podporuje datový typ date, který má určený formát DD.MM.YYYY, pokud hodnoty jsou zadány v jiném pořadí (např. MM.DD.YYYY), tak se nám hodnoty přepíší do správného formátu. Pokud jsou hodnoty mimo datový rozsah, nelze je uložit. Dále se ještě zobrazují v souboru shp veškeré hodnoty (i ty nulové), které se v souboru DGN nezobrazují. Toto nastavení lze nakonfigurovat v nastavení vrstvy. Jinak vše je správně převedeno.
24
PEF MENDELU
Obrázek 6: Atributové tabulky
Po úpravě druhů čar a barev jsou soubory k nerozeznání a konverze je úspěšně ukončena, originální soubor (obrázek č. 7) a převedený upravený soubor (obrázek č. 8).
Obrázek 7: Originál DGN přiblížený
25
PEF MENDELU
Obrázek 8: Převedený soubor SHP upravený
4.2. Vrstva MultiPatch V jednom obdrženém souboru pro konverzi dat, byla obsažena i vrstva MultiPatch, která slouží k 3D modelování prostoru. ESRI Multipatch je založen na OpenGL 3D primitivech. Tato vrstva využívá stejné prvky jako vektor a to body, linie, polygony (obrázek č. 9). Pomocí vrstvy Multipatch mohou být zobrazeny prostorové jevy ve 3D zobrazení. Tato vrstva si nese informaci o poloze a je k ní přiřazena atributová tabulka.
Obrázek 9: Multipatch (Miller, 2007)
26
PEF MENDELU
Bohužel ArcGIS nenabízí žádnou možnost editace formátu Multipatch. Při konverzi souboru s touto vrstvou, se zdá být konverze provedena úspěšně. Při načtení převedených vrstev se nám zobrazí varovné hlášení (obrázek č. 10).
Obrázek 10: Varovné hlášení
Varovné hlášení nás upozorňuje, že jednu nebo více vrstev se nepodařilo vykreslit. Upozorňuje na přesné pojmenování vrstvy, která se nepovedla vykreslit (TT03L00_zdroj_dwg_-MultiPatch). Varování dále upozorňuje, že byl problém s čerpáním shapefile. Vykreslení souboru bylo přerušeno. Vstupní rozhraní není připojeno ke geometrii objektu. Při prohlédnutí vrstev je zjištěno, že vrstvy jako jsou point, polyline, atd. jsou převedeny správně, jen vrstva multipatch se nám nepřevedla. Při prohlédnutí atributové tabulky bylo zjištěno, že tabulka vrstvy multipatch je prázdná. (Popelka, 2008) Export 3D modelu do geodatabáze lze provést pomocí pluginu, který je ke stažení zdarma (http://www.sketchup.com/index.php?id=1955) a může se nainstalovat přímo do ArcGIS. Návod na převedení modelu popisuje Popelka (2008): „Převedení modelu pak probíhá tak, že se nejprve v ArcGIS zobrazí a označí polygonová vrstva odpovídající umístění budovy, kterou chceme vizualizovat a pomocí pluginu tento polygon převedeme do formátu skp. Podobným způsobem můžeme i TIN nebo georeferencovaný raster. Takto vytvořený skp soubor poté můžeme otevřít pomocí SketchUpu a na určené místo umístit námi vytvořenou budovu. Následně tento model vyexportujeme jako formát ESRI MultiPatch a získáme mdb soubor, který se chová jako klasická geodatabáze. Tuto geodatabázi můžeme přímo otevřít pomocí ArcScene.“. Jelikož 3D model, v územně analytických podkladech, není předmětem této práce, dále mu nebyla věnována pozornost.
27
PEF MENDELU
4.3. Export metadat Pro přímé prohlížení metadat lze využít SW ArcCatalog, kde po vybrání souboru lze metadata prohlédnout, ale ne jen to, ale i editovat či tisknout. Pro vygenerování lze použít již známý ArcGIS Toolbox, (který obsahuje i SW ArcMap) , ve kterém lze zvolit Export metadat (obrázek č. 11).
Obrázek 11: Export metadat
V nabídce Export metadat se zvolí soubor, ze kterého se budou data exportovat. Při tom se automaticky zvolí cesta k uložení exportovaného souboru, kterou lze samozřejmě pozměnit. Poslední a zároveň povinnou kolonkou je translator (překladač), ArcGis nabízí čtyři překladače. V této práci byl zvolen FGDC2ISO19139. Soubor, který se vygeneroval má koncovku xml. Po otevření tohoto souboru lze vidět vyexportovaná metadata. Množství a kvalita těchto metadat závisí na popisu, který někdo musel předtím vložit do daného souboru. V datech, která byla obdržena, tato metadata nejsou, nebo jen velmi málo. Ve vytvořeném souboru byla nalezena data typu jazyk, datum vytvoření souboru, datum exportu metadat, cesta souboru při exportu, určení vektorového souboru, souřadný systém. Metadatový soubor postrádal data jako zodpovědný úřad (osoba), kontakt, četnost aktualizace dat, popis obsažených dat. Automatický export metadat probíhá součastně u konverze dat. Při vytváření shapefile se nám automaticky vytvoří soubor s koncovkou .shp.xml, který obsahuje matadata.
28
PEF MENDELU
4.4. Konverze v rámci souřadných systémů Protože existuje velké množství souřadnicových systémů, musíme provádět i konverzi mezi těmito systémy. U nás se asi nejvíce používají J-STSK a WGS – 84. Obdržená data neobsahují žádný souřadný systém (obrázek č. 12), proto je nutné jej přiřadit a zkontrolovat, zda odpovídá zobrazení skutečnosti.
Obrázek 12: Vlastnosti SHP souboru bez souřadného systému
Přiřazení souřadného systému lze také provést s využitím SW ArcCatalog. Najde se shp soubor, zobrazí se jeho vlastnosti a v záložce XY Coordinate System je zobrazen používaný souřadný systém u tohoto souboru. Pokud je zapotřebí přiřadit souřadný systém, jsou dvě možnosti. Buď výběrem souřadného systému, pomocí tlačítka Select nebo tlačítka Import, kde lze vybrat soubor, který již souřadný
29
PEF MENDELU
systém má a tento souřadný systém se převede na daný soubor. Byla zvolena druhá varianta, kde byla použita mapa JMK ve formátu shp z internetové stránky českého hydrometeorologického ústavu (http://portal.chmi.cz/files/portal/docs/uoco/isko/ ozko/09wwwOZKO/0OKOzipJSK/). Aby se mohlo porovnat, zda převedené mapy jsou dobře zobrazeny. Pro příklad byla použita mapa se systémem J-STSK (obrázek č. 13) a WGS – 84.
Obrázek 13: Vlastnosti shp se souřadným systémem S-JTSK
30
PEF MENDELU
4.4.1.
Kontrola dat
4.4.1.1. J-STSK Předtím než se vloží vrstvy s převedenými daty do ArcMapu, musí se nastavit souřadný systém, ve kterém se bude pracovat (View – Data Frame Properties), vybere se záložka Coordinate System a zvolí se souřadnicový systém. Následně se mohou vkládat vrstvy. Vybrána byla polygonová vrstva památkových zón, bodová zóna památek, liniová vrstva plynovodu a jako podklad vrstva JMK (obrázek č. 14).
Obrázek 14: Vrstvy v S-JTSK
4.4.1.2. WGS – 84 Dále bylo vyzkoušeno vkládat vrstvy, které jsou v souřadném systému J-STSK a vkládat je do připraveného souboru v ArcMap, kde byl nastaven souřadný systém WGS – 84. Mapa JMK byla v systému WGS – 84, ale ostatní vrstvy byly vloženy v systému J-STSK. Při vkládání těchto vrstev, program vždy upozornil (obrázek č. 15), že byla vložena vrstva, která je v jiném souřadném systému.
31
PEF MENDELU
Obrázek 15: Upozornění na souřadný systém
ArcMap po provedení Transformace do nového souřadného systému vykreslil daná data. Pro test byl použit model JMK v souřadném systému WGS – 84 (ve stejném systému, jako je nastavený nový soubor), polygonovou vrstvu památkových zón(J-STSK), bodovou zónu památek(J-STSK) a liniovou vrstvu plynovodu(J-STSK) (obrázek č. 16).
Obrázek 16: Vrstvy ve WGS – 84
32
PEF MENDELU
4.4.2.
Konverze v CADE
Pro porovnání rozdílů konverze dat, byla vyzkoušena konverze v programu CADE drawing engine od společnosti Weresc, která se zabývá vývojem softwaru v oblasti CAD a GEO systémů. Konverze byla provedena pomocí doplňku Batch Import/Export.
Obrázek 17: CADE Export
Cade program má jednoduchý doplněk pro export. V první kolonce se vybírá druh vstupního souboru. Na výběr je pět druhů souborů (dtc, dgn v8, dwg, dxf). Zde má Cade jednu nevýhodu, dokáže převést pouze DGN V8, starší verze ve výběru vstupních dat se nenachází. Další kolonkou je námi požadovaný výstupní soubor ESRI shp. Zde již je několik možných výstupních souborů, ať už se jedná o vektorová či rastrová data. Následující kolonky jsou pro vstupní a výstupní složku. Zde je nevýhoda, že Cade provede konverzi veškerých dat DGN V8 ve složce. Po odsouhlasení konverze program poměrně rychle vykoná konverzi. Ale hned na začátku se vyskytne problém, že program vykoná konverzi pouze jedné vrstvy a to Polyline, další vrstvy, které DGN soubor obsahuje, nelze najít(obrázek č. 18). Po dokončení konverze se nachází v adresáři pouze tři základní soubory(shp, shx a dbf). Program nevytváří žádné shp.xml soubory, které by obsahovaly metadata, nebo další volitelné soubory. Další prozkoumávání vygenerované shp vrstvy bylo prováděno pomocí SW ArcGIS. Při prozkoumání atributové tabulky bylo zjištěno, že tabulka obsahuje o sloupec víc pojmenovaný LAYER 1, ve kterém je uložen název souboru. U testování jiného souboru bylo zase o některé sloupce méně. Rozdíl je i v pojmenování sloupců, kde atributová tabulka obsahující data z Cade má všechny názvy velkým písmem. Počet řádků byl stejný, jak u originálního souboru. Při dalším prozkoumávání atributové tabulky byly nalezeny chyby v přepisu atributů s diakritikou. Použitý SW
33
PEF MENDELU
nerozezná kódování češtiny a tedy slova s českou diakritikou nejsou překonvertována správně (obrázek č. 19).
Obrázek 18: Program Cade s převedenou vrstvou
Obrázek 19: Cade & ArcGIS atributová tabulka
Dále byl soubor, který byl exportován v Cade, převeden pomocí ArcCatalogu do souřadného systému J-STSK. Následně v ArcMapu byla otevřena mapa JMK a byl vložen testovaný soubor. Vložená vrstva se zobrazila úplně mimo území JMK. Na níže zobrazeném obrázku č. 20 je vidět vrstva JMK na levé spodní straně. V pravém horním rohu se nachází konvertovaná vrstva v Cade, která by měla být ve vrstvě JMK na území Kyjova.
34
PEF MENDELU
Obrázek 20 - Cade vrstva v J-STSK
Podle zjištěných nedostatků, které byly u tohoto programu objeveny, by program pro konverzi a editaci územně analytických podkladů vůbec nevyhovoval. Chyby, které se objevily, byly závažné a bylo jich příliš mnoho.
35
PEF MENDELU
5. Závěr Cílem této práce bylo navrhnout způsob automatické konverze všech používaných formátů a souřadných systémů do kompaktní podoby formátu ESRI shapefile, včetně generování metadat a návrh realizovat na vybraném vzorku územně analytických podkladů. Proto bylo nutné nastudovat územně analytické podklady a zaměřit se na model pro Jihomoravský kraj, jelikož byla zpracována data z území ORP Kyjov. Byla nastudována konverze dvou nejpoužívanějších formátů DGN a DWG a výsledného formátu SHP. Převáděné dva formáty byly převedeny do nejrozšířenějšího formátu pro GIS shapefile. Výsledný převod do SHP musí být totožný s originálním souborem. Veškerá praktická práce konverze formátů byla provedena pomocí programů skupiny ArcGIS, která v sobě obsahuje nástroj ArcToolbox, ve kterém je konverze do shapefile podporována. Výsledná data se po převodu musela zkontrolovat, zda odpovídají originální předloze. U převedených dat se objevily drobné nedostatky, které se musely manuálně upravit, jelikož se při konverzi nepřevedly zobrazovaná data jako v originále. Atributová tabulka odpovídá originální atributové tabulce (až na číslování, které má SHP od nuly, oba převáděné formáty mají číslování od jedné). Problém byl pouze u zobrazení typů a barev čar, které bylo rozdílné. Při provedení této úpravy jsou data k nerozeznání od dat z formátů DGN či DWG. Jednou z chyb, které se objevily při prohlížení atributových tabulek originálních souborů, bylo nesprávné určení datového typu pro hodnotu data, které je velmi často psáno do stringu či numerického datového typu. Další drobnou chybou v originálních souborech bylo psaní hodnot či poznámek v atributové tabulce bez diakritiky. Konverzi diakritiky SW ArcGIS zvládá bez problému. Pro porovnání byla vyzkoušena konverze v programu Cade. Tento program zdaleka nedosahoval takových vlastností, jak software od společnosti ESRI. Program Cade, nesprávně překládal znaky s diakritikou, nepřeváděl všechny sloupce atributové tabulky atd. Zmíněný program není tak náročný na hardware a převod do shp byl o něco rychlejší. Závěrem tedy lze konstatovat, že skupina programů ArcGIS zvládá konverzi mezi formáty DGN a DWG do formátu shapefile bez větších komplikací a naprosto vyhovuje pro převody a správu dat územně analytických podkladů. Složitější otázkou však je, jak se dívá stavební zákon na původnost a autentičnost zkonvertovaných dat. Z hlediska ICT jsou původní i konvertovaná data polohově i atributově identická, z pohledu stavebního zákona a následných vyhlášek. Již za správnost informace vydané nad konvertovanými daty neodpovídá původce dat, ale jejich zpracovatel. Tato skutečnost je v současnosti největší překážkou datové unifikace územně analytických podkladů.
36
PEF MENDELU
6. Použitá literatura Bentley-Formát DGN [online]. [cit. 2011-10-08]. Dostupné z: http://www.gisoft.cz/Bentley/DGN Co je GIS. [online]. [cit. 2011-12-18]. Dostupné z: http://www.arcdata.cz/oborovareseni/co-je-gis/ ESRI Shapefile Technical Description [online]. Soubor ve formátu PDF [cit. 2011-10-08]. Dostupné z: http://www.esri.com/library/whitepapers/pdfs/shapefile.pdf GISMO - Územně analytické podklady. [online]. [cit. 2011-10-12]. Dostupné z: http://gisova.ostrava.cz/uzemne-analyticke-podklady.html GLOS, J. ÚAP studie AGERIS. [online]. Soubor ve formátu PDF [cit. 2011-11-08]. Dostupné z: http://195.113.158.114/download/UAP_studie_AGERIS.pdf KLAUČO, M. Geoinformačné minimum v oblasti ochrany prírody a krajiny. [online]. [cit. 2011-11-20]. Dostupné z: http://www.envirovzdelavanie.sk/geominimum/ index.php/teoretickasekcia/udajevgis/14-datove-formaty-pouivane-v-gis.html LANGHEMMER, J. Konverze dat. [online]. [cit. 2011-12-18]. Dostupné z: http://web.natur.cuni.cz/~langhamr/lectures/vtfg2/prednasky/mapinfo_2/ translator/translator.html Lenhart Zdeněk a kol. Tvorba map pro OB. [online]. [cit. 2011-10-12]. Dostupné z: http://tvorbamap.shocart.cz/kartografie/systemy.htm MACHALOVÁ, Jitka. Prostorově orientované systémy pro podporu manažerského rozhodování. 1. vyd. Praha : C.H. Beck, 2007. 141 s. ISBN 978-807-1794-639. MILLER, T. ESRI. [online]. [cit. 2011-12-04]. Dostupné z: http://www.esri.com/news/ arcnews/winter0607articles/the-arcgis-format.html PECHANEC, V. Geografické informační systémy (GIS). [online]. [cit. 2012-01-03]. Dostupné z: http://www.gvp.webz.cz/gis.php POPELKA, S. Gogole a ArcGIS nové možnosti v 3D vizualizaci [bakalářská práce]. Olomouc: Univerzita Palackého v Olomouci, 2008. 60 s.
37
PEF MENDELU
ŘEHÁK, T. Oracle spatial [online]. [cit. 2011-10-12]. Dostupné z: http://gis.zcu.cz/studium/pdb/referaty/2007/Rehak_GeoRaster/ar01s03.html ŠMÍDA, J. a TAIBR, P. Informační a komunikační technologie v hodině zeměpisu. 1. vyd. Liberec. 2006. 100 s. ISBN 80-903729-1-0 Územně analytické podklady hl. m. Prahy. [online]. [cit. 2011-10-12]. Dostupné z: http://www.urm.cz/cs/uzemne_analyticke_podklady WADE, Tasha; SOMMER, Shelly. A to Z GIS : an illustrated dictionary of geographic information systems. 2. vyd. Redlands, Calif. : ESRI Press, 2006. 268 s. ISBN 15-894-8140-2. Wikipedia DWG [online]. [cit. 2011-10-14]. Dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/DWG
Zákon č. 500/2006 Sb., o územní dokumentaci. Sbírka zákonů, částka 163/2006 Sb. Rozeslána dne 28. listopadu 2006. Ročník 2006.
38
