Tvorba modelů geodatabází pro ArcGIS 9.x

UNIVERZITA PALACKÉHO V OLOMOUCI PŘÍRODOVĚDECKÁ FAKULTA KATEDRA GEOINFORMATIKY

Martin KADLČÁK

Tvorba modelů geodatabází pro ArcGIS 9.x

Bakalářská práce

Vedoucí práce: Ing. Zdena Dobešová, Ph.D.

Olomouc 2010

Prohlašuji, že jsem zadanou diplomovou práci řešil sám a uvedl veškerou použitou literaturu. Všechna poskytnutá vstupní i výsledná digitální data nebudu bez souhlasu školy poskytovat.

Olomouc 24. 5. 2010

……………………………. Podpis

Abstrakt Bakalářská práce se zabývá geodatabázemi a vytvářením modelů geodatabází pro ArcGIS 9.x. V teoretické části jsou popsány geodatabáze z hlediska jejich rozdělení, entit, které lze do geodatabází uložit a samotné modelování geodatabází. V první praktické části jsou vytvořeny teoretické modely geodatabází pro vybrané projekty s popisem jejich funkčnosti a výhod, které plynou z daného modelu. V druhé praktické části je vytvořena sbírka úloh na tvorbu modelů geodatabází pro ArcGIS 9.x.

Klíčová slova: geodatabáze, modelování geodatabází, teoretické modely, sbírka úloh

Abstract This work deals with a geodatabase and creating models geodatabase for ArcGIS 9.x. In the theoretical part are described geodatabase in terms of their distribution, entities that can be saved in geodatabase and the geodatabase modeling itself. In the first practical part are created theoretical models of geodatabase for selected projects with a description of their functionality and benefits that result from the model. In the second practical part is created collection of tasks for creating models of geodatabase for ArcGIS 9.x.

Key words: geodatabase, modeling geodatabase, theoretical models, collection of task

Obsah Úvod ........................................................................................................................................... 5 Cíle práce .................................................................................................................................. 6 1.

Metody a postup zpracování ............................................................................................ 7

2.

Geodatabáze ...................................................................................................................... 8

3.

4.

2.1.

Geodatabáze................................................................................................................. 8

2.2.

Výhody geodatabází .................................................................................................... 8

2.3.

Typy a rozdělení geodatabází ...................................................................................... 9

2.4.

Základní komponenty geodatabází ............................................................................ 11

2.5.

Složitější objekty geodatabází ................................................................................... 15

Modelování geodatabází ................................................................................................. 20 3.1.

Výhody modelování geodatabází .............................................................................. 21

3.2.

Postup vytváření modelu geodatabáze ...................................................................... 21

Návrhy modelů pro vybrané projekty .......................................................................... 24 4.1.

Vybraný projekt: Atlas voleb .................................................................................... 24

4.2.

Vybraný projekt: Svoz odpadů .................................................................................. 27

4.3.

Vybraný projekt: Katastr nemovitostí ....................................................................... 30

4.4.

Vybraný projekt: Územní plán .................................................................................. 33

4.5.

Vybraný projekt: Souhrnná charakteristika území .................................................... 37

4.6.

Vybraný projekt: Topografická mapa........................................................................ 41

5.

Závěr ................................................................................................................................ 45

6.

Diskuze ............................................................................................................................. 46

Literatura ................................................................................................................................ 47 Summary ................................................................................................................................. 50

4

Úvod V současné době jsou data pro téměř veškeré projekty ukládána do geodatabází. Geodatabáze nabízejí možnost mít veškerá potřebná data uložena na jednom místě a díky tomu mít lepší přístup k těmto datům a snadněji s nimi pracovat. Modelování geodatabází je velkým přínosem pro uložení dat v samotné

geodatabázi.

Díky promyšlenému

postupu

v modelování

geodatabází je uložení dat efektivní a využívá veškeré možnosti, které geodatabáze pro uložení dat nabízí. Tato práce pojednává o modelování geodatabází, jako o klíčovém prvku při tvorbě samotné geodatabáze a také v jednoduchých příkladech učí jak geodatabáze modelovat.

5

Cíle práce Cílem bakalářské práce je vytvoření sbírky úloh na tvorbu modelů geodatabází

v prostředí

ArcGIS

a

vytvoření

teoretických

modelů

geodatabází pro vybrané projekty zpracovávané na Katedře geoinformatiky Univerzity Palackého v Olomouci. Cílem teoretické části bakalářské práce je uvedení do problematiky geodatabází a vysvětlení toho, co v nich můžeme všechno nadefinovat se stručným popisem jednotlivých objektů geodatabáze.

Dále také bude

vysvětlen přínos modelování geodatabází a postup jak by mělo samotné modelování probíhat. V první

praktické

části

bakalářské

práce

budou

představeny

vypracované, již zmíněné, teoretické modely projektů s popisem jejich funkčnosti. V druhé praktické části bude na jednoduchých příkladech ve sbírce úloh ukázáno jak vytvářet modely geodatabází.

6

1. Metody a postup zpracování Zpracování této bakalářské práce začalo studiem literárních a internetových zdrojů, jejichž cílem bylo co nejlepší osvětlení problematiky geodatabází a modelování geodatabází. Dále jsem prošel dva virtuální kurzy na http://training.esri.com od ESRI, a to konkrétně kurz Basics of the Geodatabase Data Model, který se věnoval základnímu seznámení s vytvářením modelů geodatabází a také kurz Creating, Editing and Managing Geodatabases for ArcGIS Desktop, který byl zaměřen na základní operace s entitami v geodatabázi s popisem jednotlivých entit. Studium pokračovalo studiem ukázkových modelů geodatabází pro různé oblasti zájmu, modely byly použity z internetových stránek [1]. Dalším krokem bylo nainstalování programu na vytváření modelů geodatabází ArcGIS Diagrammer a následné podrobné seznámení s tímto programem. Samotné seznámení s programem probíhalo studiem již vytvořených geodatabází převedených do XML souboru a také vytvářením nových geodatabází. Práce pokračovala vytvořením sbírky úloh na tvorbu modelů geodatabází. Výsledná sbírka úloh obsahuje 4 cvičení, ve kterých je vysvětleno modelování entit v geodatabázi. První cvičení se věnuje seznámení s modelovacím programem a tvorbou základních tříd prvků a datasetů. Druhé cvičení se zabývá tvorbou relací mezi prvky a také tvorbou domén

a podtypů. Modelování topologických

vztahů

je

rozpracováno ve třetím cvičení a v posledním cvičení je představeno, jak modelovat geometrické sítě v geodatabázi. Následovalo vypracování teoretické části o geodatabázích a modelování geodatabází. V poslední části byly vybrány projekty pro ukázání přínosu modelování geodatabází v praxi. V této části bylo zpracováno 6 projektů (některé skutečné projekty a některé teoretické). U každého zpracovaného projektu byl uveden popis vytvořeného modelu s podrobným výčtem prvků obsažených v modelu. V závěru byl zhodnocen přínos modelu při uvedení do praxe. 7

2. Geodatabáze 2.1. Geodatabáze Geodatabáze je databáze navržená tak, aby v ní bylo možno ukládat, dotazovat a manipulovat s geografickými informacemi a prostorovými daty. Někdy je známá také pod názvem prostorová databáze [2]. Geodatabáze je běžné datové úložiště pro ArcGIS, produkt od firmy ESRI. Umožňuje vytvořit centrální úložiště dat pro ukládání a řízení prostorových dat. Tento způsob organizování dat je výhodný především kvůli lepšímu přístupu k datům a následné práci s nimi. Data z geodatabáze lze používat jednak v “desktopových” aplikacích, mobilních aplikacích a také v “serverových” aplikacích. Používání dat na těchto různých úrovních je velkou výhodou z hlediska toho, že s geodatabázemi pracuje široké spektrum uživatelů, kteří nejsou vázáni pouze na jednu konkrétní aplikaci. Samotné slovo geodatabáze vzniklo kombinací slov “geo” (prostor) a “databáze” (úložiště dat).

2.2. Výhody geodatabází Přínosy použití geodatabází podle [3] jsou: 1) správa velkého objemu prostorových dat v jednom centrálním úložišti, 2) používání propracovaných pravidel a vztahů mezi daty, 3) definování

pokročilých

prostorových

relačních

vztahů

(topologie, geometrická síť, …) 4) zachování integrity prostorových dat v soudržnosti s přesnou databází, 5) práce ve víceuživatelském prostředí, 6) integrace prostorových dat s ostatními IT databázemi, 7) jednoduchá změna prostorového rozlišení, 8) umožňuje nastavení uživatelských vlastností a chování, 9) využití celého potenciálu prostorových dat. 8

2.3. Typy a rozdělení geodatabází 2.3.1. Jednouživatelské geodatabáze (Single-user geodatabase) Jednouživatelské geodatabáze jsou určené pro individuální práci v desktopovém

prostředí.

Existují

dva

druhy

jednouživatelských

geodatabází: osobní geodatabáze (v anglické terminologii personal geodatabase) a souborová geodatabáze (v anglické terminologii file geodatabase).

Osobní geodatabáze (Personal geodatabase) Data z osobní geodatabáze může číst najednou více uživatelů, avšak může ji editovat pouze jeden uživatel. Tento typ geodatabáze má formát Microsoft Database, který používá Microsoft Access (přípona souboru *.mdb). Můžeme do ní vložit maximálně 2 GB dat, nicméně efektivní velikost geodatabáze je menší, okolo 250-500 MB. Poté je práce s geodatabází pomalejší a méně efektivní. Osobní geodatabáze je vhodná pro menší pracovní skupiny a pro správu malých nebo středně velkých datových souborů. Osobní geodatabázi lze vytvářet ve všech licencích ArcGIS (ArcView, ArcEditor i ArcInfo). Jsou podporovány pouze na operačním systému Microsoft Windows. Osobní geodatabáze byla poprvé použita ve verzi ArcGIS 8.0 a její používání bude možné i v dalších, novějších verzích, avšak v současné době se doporučuje přechod od osobní k souborové geodatabázi.

Souborová geodatabáze (File geodatabase) Souborová geodatabáze je oproti osobní geodatabází poměrně novým typem geodatabáze, která byla uvolněna ve verzi ArcGIS 9.2. Jedná se o nativní formát vytvořený pouze pro práci s ArcGIS (přípona souboru *.gdb). Souborová geodatabáze může být používána na různých operačních systémech. Stejně jako osobní geodatabáze neumožňuje editaci geodatabáze více uživateli najednou. 9

Technicky tato geodatabáze nemá velikostní limit, avšak uvádí se, že tzv. logický limit se pohybuje okolo 1TB uložených dat. Lze ji vytvářet pod všemi licencemi ArcGIS. Výhody oproti osobním geodatabázím jsou tyto [3]: 1) široce dostupné, jednoduché a škálovatelné řešení geodatabází pro všechny uživatele, 2) funguje na různých operačních systémech, 3) umožňuje práci se soubory, které mají velké objemy, 4) používá efektivní datovou strukturu, která je optimalizovaná pro uložení a práci s daty, 5) umožňuje uživateli komprimaci vektorových dat.

2.3.2. Víceuživatelské geodatabáze (Multi-user geodatabase) Víceuživatelské geodatabáze se používají většinou ve větších organizacích, ve kterých potřebuje více uživatelů najednou pracovat s jedinou

geodatabází

(zobrazování

a

editace).

Na

rozdíl

od

jednouživatelských geodatabází podporují verzování a vyžadují technologii ArcSDE

(přidává

schopnost

řídit

víceuživatelskou

geodatabázi).

Víceuživatelské geodatabáze pracují s různými modely na ukládání dat: IBM DB2, Informix, Oracle a SQL Server [3]. Existují tři druhy víceuživatelských geodatabází: Desktop, Workgroup a Enterprise.

Víceuživatelská geodatabáze typu Desktop Pracuje pod verzemi ArcGIS Desktop nebo ArcGIS Engine a slouží pouze pro práci mimo síť. Velikost může dosáhnout až 4 GB dat. V jednu chvíli mohou pracovat s geodatabází až 4 uživatelé: 1 editor a 3 uživatelé v režimu prohlížení. Pracuje na technologii SQL Server Express.

Víceuživatelská geodatabáze typu Workgroup Pracuje pod verzí ArcGIS Server Workgroup. Na rozdíl od předchozího typu už umožňuje práci v intranetu i internetu. Velikost 10

geodatabáze může být taktéž až 4 GB dat. Umožňuje práci až 10 uživatelů najednou (všichni mohou v jednu chvíli editovat). Pracuje také na technologii SQL Server Express.

Víceuživatelská geodatabáze typu Enterprise Je nejvyšší verzí víceuživatelských geodatabází. Uživatel potřebuje k práci s tímto typem verzi ArcGIS Server Enterprise. Podporuje práci jak v rámci intranetu, tak i v internetu. Není nijak velikostně limitovaná, závisí pouze na velikosti serveru, na kterém pracuje. Také počet současně pracujících uživatelů je neomezen. Využívané technologie jsou DB2, Informix, Oracle, SQL Server, PostgreSQL.

2.4. Základní komponenty geodatabází Geodatabáze má tři základní komponenty: třídy prvků (feature classes), datové soubory (feature datasets) a neprostorové tabulky (nonspatial tables). Všechny tři základní složky jsou vytvářeny a spravovány v ArcCatalog [4].

Obr. 1 Základní komponenty geodatabáze

2.4.1. Třída prvků (Feature class) Třída prvků je sada geometrických prvků, které mají stejný typ geometrie (bod, linie nebo polygon) a také shodné pole pro vyjádření prostoru. Typickým příkladem třídy prvků můžou být: ulice, parcely nebo půdní typy. 11

Třída prvků může existovat v geodatabázi sama, bez dalších specifikovaných vazeb na jiné třídy a objekty. Většinou se však související třídy prvků sdružují do jednoho datového souboru, ve kterém se poté mohou vytvářet další vztahy a vazby (geometrické sítě, topologie, apod.). Při vytváření třídy prvků se musí vždy zvolit souřadnicový systém této třídy, který nám popisuje umístění prvků v reálném světě.

Typy tříd prvků Existuje několik různých typů prvků, které lze zvolit při vytváření třídy prvků. Výběr záleží především na typu dat, která budou v příslušné třídě prvků uložena (pro poštovní schránky vybereme bodovou vrstvu, pro katastrální území vybereme polygonovou vrstvu).

Bodová třída prvků Bodová třída prvků reprezentuje prvky v reálném světě, které jsou příliš malé na to, aby je reprezentovaly linie nebo polygony nebo také prvky, které ve skutečnosti jsou opravdu body (výškový bod).

Liniová třída prvků Reprezentuje tvar a rozmístění geografických objektů, které jsou příliš úzké na to, aby byly zobrazeny ve své skutečné šířce (ulice, potoky, …). Dále jsou využívány pro zobrazení prvků, které mají délku, avšak nemají žádnou šířku (vrstevnice, hranice, …).

Polygonová třída prvků Soubor mnohostranných plošných prvků, které představují homogenní výskyt určitého plošného jevu či objektu (státy, kraje, katastrální území, typy půd, vrstva půd, …).

12

Rozměry (Dimensions) Specifický druh anotace, který znázorňuje určité délky, rozměry nebo vzdálenosti (délka strany budovy, vzdálenost mezi dvěma prvky). Nejčastěji jsou používány především ve stavebnictví a inženýrství.

Obr. 2 Ukázka Dimensions

Multipoints Prvky, které jsou složeny z více než jednoho bodu. Jsou často používány ke správě velmi velkých bodových polí, např. body pořízené z LIDARu, které obsahují doslova miliardy bodů. Shlukování bodů do tzv. multipointů umožňuje geodatabázi zvládnout tyto obrovské sady bodů.

Obr. 3 Ukázka multipoints

Multipatches Multipatches je zobrazení 3D geometrických tvarů, které reprezentují vnější povrch. Jsou složeny z tzv. 3D kroužků nebo trojúhelníků, které se používají v kombinaci s 3dimenziálním modelem pro znázornění reality. Mohou být použity pro vyjádření čehokoli, od jednoduchých geometrických tvarů (koule, krychle, …) až po složité objekty (budovy).

13

Obr. 4 Ukázka multipatches

2.4.2. Datový soubor (Feature Datasets) Obsahuje skupinu tříd prvků, které mají stejný souřadnicový systém a stejný prostorový rozsah. Primárně slouží k ukládání tříd prvků, které mají mezi sebou definované nějaké topologické vztahy (např. říční síť) [4].

2.4.3. Neprostorové tabulky (Nonspatial tables) Geodatabáze je složena výhradně z tabulek, avšak většina tabulek je při práci s geodatabází ukryta. Existují dva typy tabulek: tabulky třídy prvků a neprostorové tabulky. Rozdíl mezi nimi je ten, že neprostorové tabulky neobsahují sloupec, ve kterém je uložena geometrie prvků. Neprostorové tabulky obsahují pouze atributová data a v ArcCatalog se zobrazují s ikonou tabulky. V geodatabázi se vyskytují samostatně, avšak mohou být propojeny s jinými tabulkami nebo třídami prvků.

Obr. 5 Ukázka neprostorové tabulky

14

2.5. Složitější objekty geodatabází Pomocí základních komponentů geodatabází můžeme vytvořit složitější objekty v geodatabázi. Můžeme vytvořit vzájemné asociace mezi komponenty geodatabáze založené na prostorových vztazích (topologie), relačních vztazích (relationship classes) nebo také na síťových vztazích (geometric network). V geodatabázi lze také spravovat rastrová data [4].

2.5.1. Topologie (Topology) V GIS se topologie využívá pro správu prostorových vztahů mezi prvky. Pokud naše práce s geodatabází závisí na přesném modelování geometrických vztahů, poté je definování topologických pravidel klíčové. Topologie je sada pravidel a chování pro určité třídy prvků [4]. Správné použití topologie zaručuje integritu dat a lepší správu a práci s daty. Obecně rozlišujeme dvojí topologii: mapovou topologii a topologii v geodatabázi.

Mapová topologie (Map Topology) Mapová topologie vytváří dočasné topologické vztahy mezi prvky v jedné nebo více třídách prvků během editace v ArcMap. Lze vytvářet pod všemi licencemi ArcGIS.

Topologie v geodatabázi (Geodatabase Topology) Topologie je sada pravidel a vlastností, které definují prostorové vztahy mezi daty. Na rozdíl od mapové topologie není vytvářena jen na dobu editace, ale zůstává v geodatabázi trvale. V ArcGIS si můžeme vybrat z více než 20 topologických pravidel. Podmínkou však je, že třídy prvků, mezi nimiž se vytváří vztahy, musí být ve stejném datovém souboru. Lze vytvářet pouze pod licencí ArcEditor a ArcInfo.

15

2.5.2. Geometrické sítě (Geometric Network) Geometrické sítě nabízejí způsob, jak společně modelovat sítě a infrastrukturu v našem reálném světě [5]. Geometrická síť je soubor propojených hran a uzlů spolu s připojenými předpisy, které jsou používány k reprezentaci a modelování chování síťové infrastruktury v reálném světě. Geometrické sítě se skládají ze dvou základních prvků: hran a uzlů.

Obr. 6 Ukázka geometrické sítě

2.5.3. Relační vztahy (Relationship classes) Relační vztahy v geodatabázi poskytují způsob, jak modelovat skutečné vztahy mezi objekty v reálném světě. Napomáhají tomu, aby naše geodatabáze lépe odrážela skutečný svět a byla snazší na údržbu. Pomáhají zajistit referenční integritu mezi objekty uloženými v geodatabázi, mezi kterými je definován relační vztah. Podporují všechny typy kardinality mezi objekty (1:1, 1:N, M:N).

Obr. 7 Ukázka relačního vztahu 16

2.5.4. Rastrová data (Raster data) V současné době jsou rastrová data jedny z nejdůležitějších zdrojů dat pro GIS analýzy a pro produkci dalších, sekundárních dat. I proto geodatabáze nabízejí možnosti pro uložení, správu a práci s rastrovpými daty. V geodatabázi můžeme použít na uložení rastrových dat rastrový katalog (Raster Catalog) anebo rastrový dataset (Raster Dataset).

Rastrový katalog (Raster Catalog) Obsahuje kolekci rastrů, které mohou být nespojité, uložené v odlišných formátech, avšak k tomu, aby je bylo možné zobrazit všechny najednou, musí mít stejný souřadnicový systém [4]. Rastrový katalog je vyjádřen tabulkou, v níž každý záznam reprezentuje jednotlivý rastr. Katalogy mohou obsahovat tisíce rastrových souborů a stále bude pracovat stejnou rychlostí (nebude se zpomalovat). Většinou se používá k zobrazení přilehlých částí, které na sebe buď navazují, nebo se částečně překrývají.

Obr. 8 Ukázka rastrového katalogu

Rastrový dataset (Raster Dataset) Reprezentuje jeden konkrétní snímek. Může být složen z různého počtu pásem podle toho, o jaký druh snímku se jedná.

17

2.5.5. Podtypy (Subtypes) Podtypy poskytují způsob, jak seskupovat prvky v třídě prvků nebo objekty v neprostorové tabulce do podskupin, které mají stejnou hodnotu atributu. Společně s doménami zajišťují integritu dat v geodatabázi. Jedná se o výčet možných variant, které je možno v daném atributu vepsat (definovat). Podtypy se vytváří pouze pro jednu třídu prvků a v geodatabázi jsou unikátní (vyskytují se pouze jednou). Podtypy jsou definovány pomocí kódu nebo popisu a uloženy v tabulce příslušné třídy prvků.

2.5.6. Domény (Domains) Doména je seznam přípustných hodnot, které jsou povoleny k vepsání do pole určitého atributu. Nedovolí vepsat jiné hodnoty než ty, které jsou definované

v doméně.

Společně

s podtypy

zajišťují

integritu

dat

v geodatabázi. Na rozdíl od podtypu může být doména použita v geodatabázi vícekrát, pro více tříd prvků. Je dvojího typu: výčet a rozsah. Výčet znamená seznam povolených hodnot v poli atributu. Rozsah uvádí přijatelnou minimální a maximální hodnotu pole atributu.

2.5.7. Anotace (Annotation) Anotace je jedna z možností pro zobrazení textu v ArcGIS. Při použití anotace má každý popisek svou vlastní pevnou pozici, velikost a font. Tyto vlastnosti zůstávají zachované i při přibližování a oddalovaní. ArcGIS nabízí dva typy anotací: mapovou anotaci a anotaci v geodatabázi.

Mapová anotace Jedná se o anotaci, která je uložená jen v rámci jednoho konkrétního projektu. Text uložený v anotaci je použitelný jen pro jednu mapu.

18

Anotace v geodatabázi Anotace v geodatabázi jsou prvky uložené ve speciální třídě prvků uvnitř geodatabáze. Lze kdykoliv zapnout její zobrazení v projektu v ArcMap. Tato třída prvků je propojená s tou třídou prvků, ze které se vytvářela příslušná anotace. Pokaždé, když je potřeba danou anotaci upravit, musí se zapnout editace, což se může zdát jako nevýhoda. Avšak po editaci se změny hodnot atributů automaticky promítnou, což může být výhodné. Třídu anotací lze použít i ve více projektech opakovaně.

19

3. Modelování geodatabází Modelováním geodatabází se rozumí vytvoření modelu geodatabáze, ve kterém bude přesně ukázáno, jakým způsobem budou data v geodatabázi uložena a organizována [6]. Ve většině případů se jedná o vytvoření určitého schématu podle UML (Unified Modeling Language) jazyka, ve kterém jsou ukázány veškeré entity, které budou v geodatabázi obsaženy, včetně vztahů, vazeb a nastavení chování mezi těmito entitami. Většinou je dané schéma vytvořeno v souboru typu XML, který lze přímo importovat do existující geodatabáze. Vytvořený model se implementuje do geodatabáze. Díky tomu, že je model zpracován ve výsledné podobě do formátu XML, může být otevřen a zpracován téměř v libovolném textovém editoru. Modelování geodatabází je klíčový prvek pro vytvoření efektivně pracující geodatabáze. Vytvořením modelu geodatabáze před tvorbou samotné geodatabáze využijeme veškeré možnosti, které nám geodatabáze nabízejí, a geodatabáze je pak lépe organizována a členěna. Modelování geodatabází zahrnuje také studium jiných modelů geodatabází na stejné nebo podobné téma. Toto je důležité z toho hlediska, že není nutné vytvářet celé nové schéma modelu, ale pouze se již existující model na stejné nebo podobné téma upraví nebo doplní pro konkrétní potřebu. Samotné modelování geodatabází se provádí pomocí modelovacích nástrojů (case nástroje). Jednou z možností, jak vytvářet modely geodatabází, je nainstalovat nadstavbu od ESRI pro Microsoft Visio (Diagrammer). Tento způsob dovoluje vytvářet pouze vizuální schémata bez možnosti exportu do XML a slouží spíše jen pro grafický náhled na strukturu geodatabáze bez nějakého praktického využití při tvorbě geodatabází. Druhou možností je modelování v programu ArcGIS Diagrammer. Tento program je specializovaný na modelování geodatabází pro ArcGIS. Nabízí i možnost přímého exportu do XML a také validace námi vytvořeného modelu před exportem a následným importem XML souboru do geodatabáze. Program umožňuje namodelovat téměř veškeré entity, které 20

lze vytvořit v geodatabázi s předem nachystanou základní strukturou těchto entit. V tomto programu probíhalo také veškeré modelování v rámci této bakalářské práce.

3.1. Výhody modelování geodatabází Důvodů, proč se před vytvořením samotné geodatabáze sestavuje model geodatabáze je hned několik:

1. vytvoření univerzálních modelů pro určitý obor /oblast (modely jsou pouze částečně upravovány pro konkrétní případy), 2. opakované použití určitého modelu pro více geodatabází na stejné nebo podobné téma, 3. snadná přenositelnost (nemusí se předávat celá geodatabáze včetně dat, ale pouze model, do kterého si uživatel doplní vlastní data), 4. optimalizace uložení dat v geodatabázi, 5. využití vztahů a chování, které geodatabáze nabízejí (relační vztahy a topologie), 6. optimální využití klasifikačních možností geodatabází (domény a podtypy), 7. názorný přehled o struktuře objektů a uspořádání vztahů v geodatabázi, 8. validace samotného modelu geodatabáze před importem do geodatabáze.

3.2. Postup vytváření modelu geodatabáze Podle ESRI [7] by se samotné modelování geodatabází mělo provádět ve třech hlavních fázích:

1. vytvoření konceptu modelu geodatabáze 2. vytvoření logického návrhu geodatabáze 3. vytvoření fyzického modelu geodatabáze 21

3.2.1. Vytvoření konceptu modelu geodatabáze Jedná se o první koncepční návrhy modelu obsahující informace o tom, co daná geodatabáze bude obsahovat a jaké bude mít využití. Probíhá ve čtyřech základních krocích:

a) stanovení informací, které bude geodatabáze obsahovat, a stanovení okruhu využití geodatabáze, b) stanovení

klíčových

tematických

vrstev

na

základě

požadovaného využití geodatabáze (zdroj dat, rozlišení a přesnost mapy, stanovení znakového klíče), c) stanovení specifické prostorové reprezentace pro každou tematickou vrstvu v geodatabázi d) seskupení tematických vrstev do datasetů podle tématu a zaměření.

3.2.2. Vytvoření logického návrhu geodatabáze V této fázi se definují veškeré vztahy a chování, které budeme v dané geodatabázi používat. Definují se veškeré prvky a vlastnosti geodatabáze. Probíhá ve třech základních krocích:

a) stanovení databázové struktury a chování pro tzv. popisné atributy (stanovení datových typů a jednotlivých atributových polí, stanovení rozsahu těchto polí, aplikace podtypů a domén, modelování relačních vztahů), b) stanovení prostorových vlastností pro jednotlivé datasety (stanovení topologických vztahů a síťových propojení), c) navržení samotného schématu geodatabáze (studium geodatabází na podobné téma, příprava samotného schématu).

22

3.2.3. Vytvoření fyzického modelu geodatabáze V této fázi se námi navrhnutý model implementuje na konkrétní příklad a testuje se jeho funkčnost a upravují se poslední detaily na modelu. Probíhá ve třech základních krocích:

a) implementace, revize a zpřesnění návrhu modelu (načtení dat do modelu a testování funkčnosti modelu, odhalení chyb a následná úprava), b) nastavení popisných informací pro každou tematickou vrstvu (metadata, přesnost, přístup, zdroj dat), c) zdokumentování vlastního návrhu za použití vhodných metod (výkresy, diagramy, schematické diagramy, zprávy).

23

4. Návrhy modelů pro vybrané projekty V této části bakalářské práce budou na vybraných projektech, které jsou nebo v minulosti byly zpracovány na naší katedře (Katedra geoinformatiky Univerzity Palackého v Olomouci) a také na teoretických projektech, ukázány modely geodatabází, jak by asi měly vypadat z teoretického hlediska uložení dat. Pro každý projekt bude uvedeno, pro jaký účel se daný projekt zpracovával, jaké má využití a bude uveden teoretický model uložení dat v geodatabázi. Také bude vysvětleno, jaké výhody by měl model, kdyby byl realizován v praxi. Projekty byly vybírány takovým způsobem, aby byly ukázány veškeré možnosti uložení dat v geodatabázi.

4.1. Vybraný projekt: Atlas voleb 4.1.1. Popis účelu projektu Projekt Atlasu voleb do zastupitelstva Olomouckého kraje 2000, 2004 a 2008 vznikl za spolupráce Katedry geoinformatiky, Katedry politologie UP v Olomouci a Českého statistického úřadu v roce 2009. ČSÚ (regionální pobočka v Olomouci) poskytl k tomuto projektu statistické výsledky z krajských voleb v daných obdobích. Katedra geoinformatiky provedla geoinformatické zpracování a sestavila veškeré mapy v tomto atlasu. Odborný komentář je dílem politologů z Katedry politologie UP v Olomouci. Tento atlas je názorným příkladem kartografické vizualizace prostorových aspektů výsledků voleb [8]. Atlas ukazuje ve třech částech (každá část reprezentuje jedny volby z jednoho roku), kolik bylo odevzdáno platných volebních hlasů, jaká byla úspěšnost největších politických stran v jednotlivých obcích a jaká byla volební účast. 24

4.1.2. Vytvořený model geodatabáze

Obr. 9 Ukázka modelu atlasu voleb

4.1.3. Popis modelu Model pro uložení tohoto projektu do geodatabáze je složen ze tří základních datasetů a dále pak z tabulek, které obsahují získaná data od Českého statistického úřadu.

Datasety Každý dataset vytvořený v modelu geodatabáze představuje jedny uskutečněné volby do zastupitelstva Olomouckého kraje v letech 2000, 2004 a 2008. Každý dataset obsahuje 4 vrstvy (X symbolizuje různé roky): -

polygonová vrstva Olomoucké kraje (KrajHraniceX) polygonová vrstva obcí Olomouckého kraje (ObceX) polygonová vrstva obcí ORP Olomouckého kraje (OrpHraniceX) bodová vrstva obcí ORP Olomouckého kraje (OrpX)

25

Důvodem, proč každý dataset obsahuje jednotlivé vrstvy a proč neobsahuje model jen jedenkrát každou vrstvu, je ten, že v období mezi jednotlivými volbami docházelo k přesunu některých obcí mezi kraji a tím i ke změně těchto vrstev. Dataset dále obsahuje jednu anotaci pro bodovou vrstvu obcí ORP a dva relační vztahy. Anotace je vytvořena z důvodu opakovaného použití stejného umístění popisů pro bodovou vrstvu obcí. Jeden relační vztah je realizován pro propojení anotace s příslušnou vrstvou a druhý je na propojení polygonové vrstvy obcí s tabulkou, která obsahuje veškeré informace o daných volbách (získané hlasy, volební účast, apod.). Tento vztah je stupně 1:1, kdy primárním klíčem je kód obce, který je pro každou obci jedinečný. Dále by pro projekt mohly být definovány určité kartografické reprezentace. Avšak z důvodu, že v ArcGIS Diagrammer nelze reprezentace definovat, v modelu nejsou zobrazeny (např. pro znaky měst ORP).

Tabulky V modelu jsou celkově tři tabulky, každá reprezentující jedny volby. Jsou propojeny s polygonovou vrstvou obcí pomocí relačního vztahu 1:1. Každá tabulka obsahuje tyto atributy: -

název obce a kód příslušné obce počet možných voličů v dané obci počet platných odevzdaných volebních lístků v dané obci celková volební účast v obci počet hlasů pro danou stranu v obci (jsou vybrány 4 největší strany) relativní volební výsledek (pro každou ze 4 stran) v obci vítězná strana v obci volební výsledek pro vítěznou stranu

4.1.4. Výhody modelu Výhody, které by plynuly z realizace tohoto modelu uložení projektu Atlasu voleb, jsou především přehlednost uložených dat (vše je rozčleněno 26

do logických celků a pomocí relačních vztahů je práce s daty uloženými v tabulkách rychlá a efektivní) a také to, že veškeré definované vztahy, jsou uloženy v geodatabázi, a tudíž se nemusí při opakovaném použití dat znova tyto vztahy definovat. Nesmírnou výhodou je také použití modelu i pro jiné zájmové území, do modelu se pouze importují příslušná data. Další výhodou je použití anotace, čímž se odstraní proces opakovaného nastavování parametrů pro popis daných objektů (v našem konkrétním případě se jedná o bodovou třídu obcí ORP, kdy požadujeme stejné umístění i vzhled popisu u mnoha map, čehož dosáhneme použitím příslušné anotace).

4.2. Vybraný projekt: Svoz odpadů 4.2.1. Popis účelu projektu Projekt analýzy svozu odpadů města Olomouce je zpracováván na Katedře geoinformatiky UP v Olomouci. Na projektu spolupracuje Katedra ekologie a životního prostředí UP v Olomouci, dále Technické služby města Olomouce a v neposlední řadě Magistrát města Olomouce. Tento projekt se zabývá vytvořením co nejideálnějšího modelu svozu odpadů na území města Olomouce, který by měl po implementaci do reálného systému svozu odpadů tento systém zefektivnit a zajistit tak lepší fungování celého systému. Na základě výsledků tohoto projektu by měly být minimalizovány náklady na svoz (lepší využití síťového potenciálu) a minimalizována časová složka svozu (zkrácení času na svoz odpadu). Vytvořený teoretický model nevychází přímo ze struktury dat, která jsou na tento projekt používána, ale pracuje s představou dat, jak by měla vypadat data v samotném projektu. Důvodem byla především nejednotnost dat (uliční síť) a také chaotičnost dat, která obsahovala informace o svozu odpadu. U domén, ve kterých je hodně prvků, je použito pro názornost jen několik základních prvků. 27

4.2.2. Vytvořený model geodatabáze

Obr. 10 Ukázka modelu svozu odpadů

4.2.3. Popis modelu Vytvořený teoretický model uložení dat pro svoz odpadu je složen z jednoho základního datasetu a z jedné tabulky, ve které jsou veškeré informace o svozu.

Dataset Tento jediný dataset SvozOdpady vytvořený v modelu obsahuje dvě základní vrstvy: -

liniová třída prvků Komunikace (tato třída prvků reprezentuje uliční síť v Olomouci) bodová třída prvků SberneBody (reprezentuje veškeré sběrné body v Olomouci, sběrný bod znamená, že se na něm nachází sběrná nádoba) 28

Třída prvků Komunikace obsahuje následující atributy: -

-

identifikátor ulice kategorie ulice (silnice), tzn., jestli je první, druhé, třetí nebo čtvrté třídy (tento atribut je realizován pomocí kódové domény, ve které jsou uvedeny povolené kategorie silnic) název ulice šířka ulice

Třída prvků SberneBody obsahuje atributy: -

identifikátor sběrného bodu: pomocí tohoto identifikátoru je propojena s tabulkou obsahující veškeré informace o sběrném bodu.

Dataset dále obsahuje jedno topologické pravidlo: -

sběrný bod musí ležet přímo na svozové linii (komunikaci) (Point must be covered by line).

Tabulka Tabulka Svoz je propojena s třídou prvků SberneBody pomocí relačního vztahu 1:1, kde primárním klíčem propojujícím tyto prvky je KODSB, identifikátor sběrného bodu. Na jednom sběrném bodě se může nacházet jen jedna sběrná nádoba, pokud se jich ve skutečnosti nachází více, je každá nádoba popsána jako samostatný sběrný bod. Tabulka obsahuje informace o sběrném bodu: -

-

-

-

adresa sběrného bodu typ sběrné nádoby, která se na daném sběrném bodu nachází (atribut je realizován pomocí kódové domény, která obsahuje veškeré typy nádob, které mohou být použity) trasa, po které se realizuje svoz odpadu (atribut je realizován pomocí kódové domény, která obsahuje veškeré trasy svozu, každá má své označení a na každé trase jezdí jiné sběrné vozidlo) perioda, s jakou se sběrná nádoba vyváží (atribut je realizován pomocí kódové domény, obsahující veškeré periody, ve kterých mohou být sběrné nádoby vyváženy) dny, ve kterých se svoz sběrné nádoby realizuje vlastník, který vlastní sběrnou nádobu identifikátor sběrné nádoby 29

-

druh sběrné nádoby, tzn. pro jaký druh odpadu je nádoba určena (plast, sklo…), atribut je realizován pomocí kódové domény obsahující veškeré druhy nádob

4.2.4. Popis modelu Výhody, které by plynuly z realizace tohoto modelu uložení projektu analýzy svozu odpadů, jsou přehlednost a názornost modelu (pomocí relačního vztahu jsou data v tabulce využívána efektivně) a také díky použití topologického pravidla model zaručuje správnost dat. Díky množství použitých domén je zaručena také atributová integrita u důležitých atributů v tabulce a data v tabulce jsou snáze editovatelná a vždy je zachována jejich integrita.

4.3. Vybraný projekt: Katastr nemovitostí 4.3.1. Popis účelu projektu Tento model je teoretický návrh pro uložení dat pro mapu katastru nemovitostí. Model se týká katastru nemovitostí a řešil by pouze finální grafickou část katastru nemovitostí, neřešil by však prvotní databáze (obsahující listy vlastnictví, geometrický plán apod.). Model katastru nemovitostí řeší optimalizaci prostorových a relačních vztahů uložení dat. Při vytváření samotného modelu jsem vycházel jednak z katastru nemovitostí na internetu [9], dále z modelu uložení dat pro digitální katastrální mapu a také ze dvou diplomových prací [10], [11] zpracovávaných v Plzni.

30

4.3.2. Vytvořený model geodatabáze

Obr. 11 Ukázka modelu katastru nemovitostí

4.3.3. Popis modelu Vytvořený teoretický model pro uložení tohoto projektu do geodatabáze je složen z jednoho základního datasetu, jedné tabulky a jednoho rastrového snímku.

Dataset Tento základní dataset katastr_nemovitosti obsahuje vrstvy, které by měly být v modelu katastru nemovitostí uloženy. Obsažené vrstvy: -

-

polygonová vrstva parcel parcely (vrstva obsahuje informace o každé parcele: výměru, na jakém se nachází katastrálním území, jaký je to typ parcely, jaké má využití, na kterém mapovém listě leží a dále také kód parcely: identifikátor parcely) polygonová vrstva mapových listů mapovy_list (obsahuje atributy o mapovém listu: identifikátor mapového listu) 31

-

-

-

polygonová vrstva katastrálních území katastrální_uzemi (obsahuje atributy o katastrálním území: identifikátor katastrálního území) bodová vrstva bodů polohových polí body_polohovych_poli – body zařazené do trigonometrické sítě ČR (obsahuje informace o identifikačním kódu daného bodu, do kterého řádu daný bod patří a název daného bodu) liniová vrstva ostatních prvků polohopisu ostatní_prvky- osy kolejí železničních tratí mimo železniční stanice a průmyslové závody, lanové dráhy s veřejnou dopravou, nadzemní vedení vysokého napětí včetně stožárů, vysílací stožáry a retranslační stanice

Dále dataset obsahuje 3 relační vztahy a 3 topologická pravidla: -

-

-

jeden relační vztah propojuje anotaci s vrstvou parcel druhý relační vztah propojuje vrstvu katastrálních území s vrstvou parcel (vztah 1:N – na jednom katastrálním území se může nacházet více parcel, vztah je realizován pomocí kódu katastrálního území) třetí relační vztah propojuje vrstvu parcel s tabulkou obsahující informace o vlastnících (vztah 1:N, jednu parcelu může vlastnit více vlastníků) všechny tři topologická pravidla řeší to, aby se polygony v jednotlivých vrstvách (parcely, mapové listy a katastrální území) vzájemně nepřekrývaly (Must not overlap)

Je použita jedna anotace. A to pro vrstvu parcel, kdy pro přesný popis je vybrán atribut kód parcely.

Tabulka Tabulka Vlastnik uložená v geodatabázi obsahuje informace o vlastnících a je propojena pomocí relačního vztahu s vrstvou parcel. Obsahuje informace: -

ID parcely (identifikátor parcely) jméno vlastníka adresa vlastníka město, kde vlastník, bydlí podíl, jaký má vlastník na dané parcele

32

Rastrový snímek Rastrový snímek snimek, který je uložen v geodatabázi, ukazuje území v podobě leteckého snímku. Jedná se o barevný snímek s vysokým rozlišením, kvůli snadné identifikaci objektů.

4.3.4. Výhody modelu Výhody, které by plynuly z realizace tohoto modelu uložení projektu Katastru nemovitostí, jsou především přehlednost a logičnost uložených dat (vše je organizované v jednom datasetu, tím je vše uspořádané a přehledné). Pomocí použití relačních vztahů můžeme rychle zobrazit informace uložené mimo danou vrstvu. Díky použití topologických pravidel nebude při editaci základních vrstev docházet k nepovoleným překryvům jednotlivých polygonů (např. jednotlivé parcely se nesmí překrývat). Další výhodou je použití anotace pro popis parcel jako jednu ze základních vrstev v systému katastru nemovitostí, kdy se nám jednotlivé popisy budou zobrazovat stále stejně podle námi zvolené pozice. Použitím rastrového snímku můžeme snadněji identifikovat jednotlivé objekty (budovy apod.) a parcely.

4.4. Vybraný projekt: Územní plán 4.4.1. Popis služby projektu Tento model je teoretický návrh pro uložení dat pro územní plán určité obce. Projekt by se týkal zpracování územního plánu pro jednu obec a řešil by především to, jaké vrstvy by měl územní plán obsahovat, jak by měly být mezi sebou vzájemně propojeny. Pomocí domén a podtypů je zajištěna 33

atributová integrita u těch nejdůležitější vrstev v územním plánu, a to především využití půdy. Při zpracování samotného modelu uložení dat v územním plánu jsem vycházel především z metodiky pro zpracování územních plánů MINIS. dalšími dokumenty, ze kterých jsem bral inspiraci, byl dokument Metodika digitálního zpracování územně plánovací dokumentace od firmy T-MAPY a také (jen částečně) jsem vycházel z vlastní představy o územním plánu. U domén, ve kterých je hodně prvků, je použito pro názornost jen několik základních prvků.

4.4.2. Vytvořený model geodatabáze

Obr. 12 Ukázka modelu územního plánu

4.4.3. Popis modelu Vytvořený teoretický model pro uložení tohoto projektu do geodatabáze je složen ze šesti datasetů, ve kterých jsou veškeré potřebné vrstvy pro tvorbu územního plánu.

34

Datasety 1. základním datasetem je dataset pojmenovaný jevy_ostatni, ve kterém se nachází jednak vymezení území pro zpracovávaný územní plán a také katastrální mapa Obsahuje vrstvy: -

-

polygonová vrstva vymezené území vymezene_uzemi (obsahuje atributy o názvu obce, kódu obce, vymezení do jakého patří ORP, okresu a kraje) polygonová vrstva katastrální mapy katastrální_mapa (obsahuje základní členění katastru na parcely a nese informace o kódu parcely a jejím primárním využití)

2. dataset doprava obsahuje data o dopravní infrastruktuře Obsahuje vrstvy: -

-

-

liniová vrstva silnic silnicni (obsahuje atributy o označení příslušné silnice a také o třídě silnice) liniová vrstva železnic drazni (obsahuje atributy o označení příslušné koleje, také na jaké se nachází trati a také kolik má kolejí) polygonová vrstva ochranných pasem komunikací ochranne_pasmo_d (obsahuje atribut o typu ochrany – tento atribut je řešen pomocí domény – ochranná pásma mohou být silnic, železnic, letišť apod.) bodová vrstva bodových prvků v dopravě bodove_prvky_d (obsahuje prvky, jako jsou zastávky autobusů, vlaků apod.)

3. dataset tech_infrast obsahuje data o technické infrastruktuře Obsahuje vrstvy: -

liniová vrstva elektrické vedení elektrina liniová vrstva rozvodu plynu plyn liniová vrstva rozvodu tepla teplo liniová vrstva produktovodu produktovod (zařízení pro rozvod ropy) liniová vrstva telekomunikací telekomunikace liniová vrstva rozvodu pitné a užitkové vody pitna_voda liniová vrstva odpadních vod odpadni_voda (kanalizace apod.) polygonová vrstva ochranných pásem technické infrastruktury ochranne_pasmo_i (typ ochrany je řešen pomocí kódové domény) 35

-

bodová vrstva bodových prvků technické infrastruktury bodove_prvky_i (rozvodna tepla, plynovodní přípojka apod.)

4. dataset kulturni_hodnoty obsahuje data o ochraně kulturních hodnot. Obsahuje vrstvy: -

-

polygonová vrstva památkových zón pamatkove_zony (městská památková rezervace, vesnická památková rezervace, apod., je řešena pomocí kódové domény) bodová vrstva nemovitých kulturních památek nem_kul_pama (památka UNESCO, apod., je řešena pomocí kódové domény)

5. dataset prirodni_hodnoty obsahuje data o ochraně přírodních hodnot. Obsahuje vrstvy: -

-

-

-

polygonová vrstva zvláštních chráněných území zvl_chran_uzemi (patří sem zóny národního parku, zóny CHKO, apod., je řešena pomocí kódové domény) polygonová vrstva NATURA 2000 natura_2000 (je řešena pomocí kódové domény, která obsahuje veškeré hodnoty z NATURA 2000) polygonová vrstva ÚSES uses (patří sem neregionální biocentrum, regionální biocentrum apod., je řešena pomocí kódové domény) polygonová vrstva ochrany nerostných surovin ochr_neros_sur (paří sem chráněné ložiskové území, ochranné pásmo obce vzhledem k obci apod., je řešena pomocí kódové domény) bodová vrstva bodových prvků ochrany přírodních hodnot bodove_prvky_ochr (patří sem přírodní památka apod.) polygonová vrstva ochranných pásem přírodních hodnot ochranne_pasmo_ph (patří sem ostatní prvky ochrany, které nejsou v jiných kategoriích, jako např. ochranné pásmo lesa apod.)

6. dataset vyuziti_pudy obsahuje data o využití půdy na daném území. Je to nejdůležitější vrstva v územním plánu. Obsahuje vrstvy: -

polygonová vrstva využití půdy vyuziti_pudy (obsahuje atribut kategorie, do které se řadí využití půdy a je řešen pomocí kódové domény, na tuto vrstvu je také použito topologické pravidlo a to konkrétně, že se polygony vzájemně nesmí překrývat- Must not overlap) 36

4.4.3. Výhody modelu Výhody, které by plynuly z realizace tohoto modelu uložení projektu Územního plánu, jsou především přehlednost a logičnost uložených dat (vše je organizované logických datasetech podle zaměření). Díky použití domén u základních vrstev je zaručena atributová integrita těchto vrstev. Důležité je to především u vrstvy využití půdy, u které uživatel nezadá jinou hodnotu, než je povolena v doméně. Při zpracování více územních plánů nad tímto modelem by prvky ve stejných třídách prvků nabízely jen předdefinované hodnoty a nedocházelo by k rozdílným interpretacím. Použitím topologického pravidla nebude při editaci základní vrstvy docházet

k nepovoleným

překryvům

jednotlivých

polygonů

(např.

jednotlivé využití půdy se nesmí překrývat).

4.5. Vybraný projekt: Souhrnná charakteristika území 4.5.1. Popis účelu projektu Tento model je teoretický návrh pro uložení dat pro Souhrnnou charakteristiku území. Projekt by se týkal souhrnné charakteristiky určitého vybraného území. Daný projekt by zkoumal vybrané území jednak z hlediska fyzicko-geografického a jednak z hlediska socioekonomické geografie. Výsledkem projektu bude popsané vybrané území ze všech geografických hledisek a díky velkému množství uložených vrstev a tabulek bude možné vytvořit množství grafických příloh na různá témata. 37

4.5.2. Vytvořený model geodatabáze

Obr. 13 Ukázka modelu souhrnné charakteristiky území

4.5.3. Popis modelu Vytvořený teoretický model pro uložení tohoto projektu do geodatabáze je složen ze dvou základních datasetů a z množství tabulek.

Datasety První dataset fyzicka_geo obsahuje veškeré informace z oblasti fyzické geografie, kterými lze dané území popsat. Obsahuje vrstvy: -

liniová vrstva vodních toků vodstvo_toky (obsahuje atributy: název daného toku a vodní řád příslušného toku) polygonová vrstva vodních ploch vodstvo_plochy (obsahuje atributy o názvu dané vodní plochy a druhu vodní plochy – rybník, jezero apod.)

38

-

-

-

liniová vrstva vrstevnic vrstevnice (obsahující informace o výšce příslušné vrstevnice) polygonová vrstva obsahující informace o geomorfologické stavbě geomorfologie (obsahuje atributy o geomorfologickém členění: systém, provincie, subprovincie, oblast, celek, podcelek, okrsek) polygonová vrstva obsahující informace o geologické stavbě geologie (atribut o typu horniny) polygonová vrstva obsahující informace o biogeografickém členění biogeografie (atributy: biogeografická provincie, biogeografická subprovincie, bioregion) polygonová vrstva půd pudy (atributy obsahují informace o půdní skupině a typu půdy)

Díky tomu, že téměř veškeré atributy podléhají nějakému přesnému pojmenování, mohou být všechny tyto atributy řešeny pomocí domény.

Druhý dataset socio_geo obsahuje vrstvy popisující dané území z hlediska socioekonomického. Obsahuje vrstvy: -

polygonová vrstva zpracovávaného území uzemi polygonová vrstva ORP orp (dané území nemusí být konkrétní ORP, ale může ležet na více ORP) polygonová vrstva obcí obce (obsahující informace o názvu a kódu příslušné obce) liniová vrstva komunikací komunikace (obsahující atributy o označení dané komunikace a také třídy dané komunikace)

Geodatabáze obsahuje také pět relačních vztahů, které propojují tabulky s třídou prvků obcí pomocí primárního klíče kódu obce a stupeň vztahu je ve všech případech 1:1.

Tabulky Celkově je v geodatabázi 5 základních tabulek, které obsahují souhrnné informace o socioekonomických prvcích popisu území. Všechny tabulky se vztahují na obce v daném území a jsou propojeny s příslušnou vrstvou pomocí relačního vztahu.

39

Tabulky: -

-

-

-

tabulka počtu obyvatel obyv_pocet, která obsahuje informace o počtu obyvatel v letech 1991, 2001 a 2009 tabulka struktury obyvatel obyv_strukt_2009 v dané obci v roce 2009, která obsahuje informace o počtu mužů a žen, věkové struktuře, vzdělanostní struktuře a počtu ekonomicky aktivního obyvatelstva (atributy jsou vždy realizovány jednak pomocí celkového počtu a jednak jako podíl na celkovém počtu) tabulka měny obyvatelstva obyv_mena_2009 v dané obci v roce 2009, která obsahuje informace o počtu narozených, zemřelých, přistěhovalých, vystěhovalých, přirozeném přírůstku a migračním saldu) tabulka ubytovacích zařízení ubytovani v dané obci, která obsahuje informace o názvu zařízení, typu zařízení a také počtu lůžek v daném zařízení tabulka ekonomicky aktivního obyvatelstva EA_2009 v dané obci v roce 2009, která obsahuje informace o počtu ekonomicky aktivních obyvatel, počtu zaměstnaných v priméru, sekundou a terciéru a také o počtu nezaměstnaných

Tabulky lze podle potřeby modifikovat nebo přidat nové, obsahující specifické informace o daném území.

4.5.4. Výhody modelu Výhody, které by plynuly z realizace tohoto modelu uložení projektu Souhrnné charakteristiky území, jsou především přehlednost a logičnost uložených dat (vše je organizované v logických datasetech). Díky velkému množství uložených vrstev lze vytvořit velké množství grafických výstupů, které jsou pro takový projekt důležité. Použitím tabulek s informacemi o území (informace nejsou uloženy v třídě prvků) lze tyto tabulky snadno aktualizovat a upravovat. Výhodou je použití relačních vztahů pro propojení tabulek s vrstvou obcí, díky kterým je zobrazování informací z tabulek rychlé a efektivní. Značným přínosem je to, že díky jedné geodatabázi můžeme popsat určité území ze všech možných geografických hledisek a popis tudíž

40

nemusíme realizovat pomocí časově náročného hledání jednotlivých informací na různých místech (na internetu, v knihách). Daný model můžeme použít na jakékoli území, stačí do modelu importovat pouze ta data, která se vztahují k danému území. Model může být doplněn o řadu domén, díky kterým by byla zaručena atributová integrita v mnoha vrstvách.

4.6. Vybraný projekt: Topografická mapa 4.6.1. Popis účelu projektu Tento model je teoretický návrh pro uložení dat pro topografickou mapu. Datový model vychází ze základní topografické mapy a zahrnuje všechny zobrazované prvky mapy. Model řeší pouze grafickou část samotné topografické mapy, kdy geodatabáze a v ní uložené entity slouží výhradně pro její grafické zpracování. Model obsahuje prvky topografické mapy měřítka 1 : 100 000. Topografická mapa pomocí generalizace a zdůraznění poskytuje dobrou všeobecnou orientaci v daném území. Patří mezi základní mapy, s jakými se člověk může setkat v každodenním životě. Topografická mapa vyjadřuje místopis a výškopis. Vyjadřuje skutečnost co nejpodrobněji.

Daný model neřeší způsob výběru prvků do mapy ani stupeň generalizace. Model slouží pouze pro výsledný vzhled dané mapy.

41

4.6.2. Vytvořený model geodatabáze

Obr. 14 Ukázka modelu topografické mapy

4.6.3. Popis modelu Vytvořený teoretický model pro uložení tohoto projektu do geodatabáze je složen ze šesti tematických datasetů.

Datasety 1. Dataset doprava obsahuje data o dopravě, která můžeme na topografické mapě najít. Obsahuje vrstvy: -

2.

liniová vrstva komunikací komunikace (obsahuje atributy o označení dané komunikace a třídu komunikace) liniová vrstva železnic zeleznice (obsahuje atributy o počtu kolejí na daném úseku a na jaké trati se daný úsek nachází)

dataset hydrologie obsahuje data o hydrologii, se kterou se na topografické mapě můžeme setkat.

Obsahuje vrstvy: 42

-

3.

liniová vrstva vodních toků toky (obsahuje atributy o názvu vodního toku a o řádu vodního toku) polygonová vrstva vodních ploch plochy (obsahuje atributy o názvu vodní plochy a o typu vodní plochy)

dataset hranice obsahuje data o správních hranicích.

Obsahuje vrstvy: 4.

liniová vrstva státní hranice statni_hranice liniová vrstva hranic krajů kraj_hranice

dataset krajinny_pokryv obsahuje data o krajinném pokryvu.

Obsahuje vrstvy: -

5.

polygonová vrstva vegetace vegetace (obsahuje atributy o typu vegetace – jestli je to les, pole atd., tento atribut slouží pro výslednou vizualizaci, kdy se díky tomuto atributu se budou jednotlivé prvky odlišně vizualizovat)

dataset vyskopis obsahuje data o výškopise na topografické mapě.

Obsahuje vrstvy: -

liniová vrstva vrstevnic vrstevnice (obsahuje atributy o nadmořské výšce) bodovou vrstvu významných bodů vyznamne_body (jsou to významné body s popisem jejich nadmořské výšky)

6. dataset osidleni obsahuje data o urbanizovaných plochách. Obsahuje vrstvy: -

polygonovou vrstvu urbanizovaných ploch urbanni_plochy (jedná se pouze o hranice měst a jiných urbanizovaných ploch, kdy měřítko 1 : 100 000 nedovoluje větší detaily a proto je zapojena více generalizace)

Další možností, jak rozšířit tento model, je použití anotací pro určité významné prvky v jednotlivých vrstvách, např. ve vrstvě vodních toků by byly nejvýznamnější toky popsány po linii toku v pravidelných intervalech nebo ve vrstvě vrstevnic by mohly být určité vrstevnice popsány podle určitých pravidel, podle kterých by byla orientace ve výškových poměrech v daném území jednoduchá a snadná. 43

4.6.4. Výhody modelu Výhody, které by plynuly z realizace tohoto modelu uložení projektu Topografické mapy, jsou především přehlednost a logičnost uložených dat (vše je rozdělené do tematicky organizovaných datasetů). Opakovaně můžeme použít model pro tvorbu dalších topografických map. Při použití již zmiňovaných domén je ulehčeno opakované popisování, kdy při nastavení určitého modelu (pravidel) pro popisování se prvky popíšou automaticky.

Poznámka: Všechny vytvořené modely jsou uložené na přiloženém CD a pro každý vytvořený model lze detailně prohlédnout strukturu včetně jednotlivých entit v modelu.

Ke každému modelu je přiložena geodatabáze

s importovaným schématem vytvořeného modelu. 44

5. Závěr Bakalářská práce Tvorba modelů geodatabází pro ArcGIS 9.x byla realizována pod vedením Ing. Zdeny Dobešové, Ph.D. na Katedře geoinformatiky Přírodovědecké fakulty Univerzity Palackého v Olomouci. Cílem této práce bylo vytvořit teoretické modely geodatabází vybraných projektů a ukázat na nich přínos modelování geodatabází při tvorbě samotné geodatabáze. Dalším cílem bylo vytvořit sbírku úloh na tvorbu modelů geodatabází pro ArcGIS 9.x, díky které by se uživatel, jenž by dostal do ruky tuto sbírku, se v několika cvičeních naučil vytvářet modely geodatabází. V teoretické části práce je shrnuto vše o geodatabázích: jaké druhy existují, jaké jsou výhody, popsané entity, které mohou být v geodatabázi uloženy, a je také vysvětleno modelování geodatabází. V první praktické části bylo vytvořeno šest teoretických modelů pro vybrané projekty. Projekty, pro které byly vytvořeny teoretické modely, byly vybrány jednak z projektů zpracovávaných na naší katedře, ale také ze smyšlených projektů, aby byly ukázány veškeré možnosti modelování geodatabází. V druhé praktické části byla vytvořena sbírka úloh na tvorbu modelů geodatabází v programu ArcGIS Diagrammer. Sbírka obsahuje čtyři cvičení, pomocí kterých je ukázáno modelování základních entit geodatabází a také entit zajištující chování těchto entit (topologie a geometrická síť).

45

6. Diskuze Tato práce by ve výsledku měla přinést odpověď na otázku, zda je modelování geodatabází při samotné tvorbě geodatabáze užitečné a jestli se modelování geodatabází vyplatí. Odpovědí je, že ano. Největší přínos spatřuji v lepší organizaci výsledné geodatabáze, a tudíž vede k lepší práci se samotnou geodatabází. Tvorba modelů pro tuto bakalářskou práci byla prováděna v programu ArcGIS Diagrammer. Tento program je specializovaný na modelování pro ArcGIS a nabízí veškeré možnosti pro vytvoření fungujícího modelu geodatabáze, který je možno importovat jako schéma do geodatabáze. Můžeme v něm namodelovat téměř veškeré entity, které v geodatabázi lze vytvořit. Avšak existují i prvky, které namodelovat v ArcGIS Diagrammer nelze (Toolbox, Address Locator…). Modelovat geodatabáze pro ArcGIS lze ještě pomocí nadstavby pro Microsoft Visio. Chtěl jsem tuto nadstavbu vyzkoušet a porovnat s ArcGIS Diagrammer, ale bohužel se mi tato nadstavba nepodařila v Microsoft Visio zprovoznit. Při tvorbě teoretických modelů jsem se snažil vybírat projekty tak, aby byly ukázány veškeré možnosti geodatabází a jejich modelování. Avšak i zde jsem se setkal s problémem, že ArcGIS Diagrammer neumí modelovat určité prvky. Konkrétní případ je, že jsem chtěl vytvořit jeden celý model, který by byl věnován kartografickým reprezentacím a jejich využití v projektu. Sice můžeme definovat pro třídu prvků atribut, ve kterém bude uložena daná kartografická reprezentace, avšak nemůžeme definovat konkrétní vlastnosti této reprezentace. Pro sbírku úloh byly vytvořeny čtyři úlohy, ve kterých se uživatel, který dostane tuto sbírku úloh do ruky, naučí modelovat základní entity geodatabází. Chtěl jsem vytvořit ještě páté cvičení, které by bylo věnováno rastrovým datům, ale modelovat rastry je poměrně intuitivní a nepotřebuje zvláštní úlohu. I když při seznamování s ArcGIS Diagrammer jsem narazil na zvláštní věc, při přidání raster datasetu do raster katalogu při následném importu schématu do geodatabáze se raster katalog tvářil, jakoby tam žádný raster dataset nebyl. 46

Literatura [1] ESRI Support [online]. 1995 [cit. 2010-03-12]. Data Models. Dostupné z WWW: .

[2] Wikipedia, the free encyklopedia [online]. 2010 [cit. 2010-03-17]. Geodatabase. Dostupné z WWW: .

[3] ESRI [online]. 2010 [cit. 2010-03-17]. Geodatabase. Dostupné z WWW: .

[4] ESRI Virtual Campus [online]. 2006 [cit. 2010-03-12]. Creating, Editing, and Managing Geodatabases for ArcGIS Desktop. Dostupné z WWW: .

[5] ESRI Webhelp [online]. 2008 [cit. 2010-03-12]. ArcGIS Desktop Help 9.3. Dostupné z WWW: .

[6] ESRI Virtual Campus [online]. 2006 [cit. 2010-03-12]. Basics of the Geodatabase Data Model. Dostupné z WWW: .

[7] ARCTUR, David; ZEILER, Michael. Designing Geodatabases : Case Studies in GIS Data Modeling. Redlands : ESRI Press, 2004. 408 s. ISBN 158948021X.

[8] Atlas voleb do Zastupitelstva Olomouckého kraje 2000, 2004 a 2008. Olomouc: Univerzita Palackého v Olomouci, 2009. 63 s. ISBN 978-80-244-2300-5.

[9] Český úřad zeměměřický a katastrální [online]. 2004 [cit. 2010-03-17]. Nahlížení do katastru nemovitostí. Dostupné z WWW: .

47

[10] ROUBALOVÁ, Hana. TECHNOLOGIE TVORBY DIGITÁLNÍ KATASTRÁLNÍ MAPY V LOKALITĚ PLEŠNICE [online]. Plzeň, 2006. 86 s. Diplomová práce. Západočeská univerzita v Plzni. Dostupné z WWW: .

[11] MIKOLÁŠKOVÁ, Martina. Současný stav a problémy digitalizace katastrálních map Plzeň [online]. Současný stav a problémy digitalizace katastrálních map Plzeň, 2006. 77 s. Diplomová práce. Západočeská univerzita v Plzni. Dostupné z WWW: .

MACDONALD, Andrew. Building a Geodatabase: Arcgis Edition. Redlands : ESRI Press, 2001. 492 s. ISBN 1879102994. VOŽENÍLEK, Vít. Diplomové práce z geoinformatiky. 1.vydání. Olomouc: Univerzita Palackého v Olomouci, 2002. 61 s. ISBN 80-244-0469-9. Dobešová, Z.: Prostorové databázové systémy. Vydavatelství Univerzity Palackého, Olomouc, 2004, 76 s., ISBN 80-244-0891-0.

Building Geodatabases Tutorial [online]. Redlands : ESRI Press, 2006 [cit. 2010-0312]. Dostupné z WWW: .

Designing Geodatabases With Visio [online]. Redlands : ESRI Press, 2005 [cit. 201003-12]. Dostupné z WWW: . Editing Geodatabases Tutorial [online]. Redlands : ESRI Press, 2008 [cit. 2010-0312]. Dostupné z WWW: .

48

Geodatabase Workbook [online]. Redlands : ESRI Press, 2002 [cit. 2010-03-12]. Dostupné z WWW: . ESRI ArcGIS Diagrammer User Guide [online]. Redlands : ESRI Press, 2007 [cit. 2010-03-12]. Dostupné z WWW:

49

Summary This work Creation of geodatabase model for ArcGIS 9.X was written with help of Ing. Zdena Dobešová, Ph.D. at Department of Geoinformatics of Faculty of Natural Sciences at Palacký University in Olomouc. The aim of this work was to develop theoretical models geodatabase selected projects and to show them the benefits of modeling geodatabase to create its own geodatabase. Another aim was to create a collection of tasks for a modeling geodatabase for ArcGIS 9.x, which gives the user, who would get to hand this collection, the exercises taught in several models to create geodatabases. In the theoretical part of the work is summed up everything about the geodatabase, what types exist, what are the advantages, described entits that can be stored in the geodatabase, and also explained modeling geodatabase. In the first practical part of the creation of six theoretical models for selected projects. Projects for which theoretical models were developed, were selected from both projects processed in our department, but also of fictional projects, in order to show all the possibilities of modeling geodatabase. The second part was to develop a collection of tasks in a modeling geodatabase in program ArcGIS Diagrammer. The collection consists of four exercises, which is shown through modeling geodatabase fundamental entities and entities that ensures the conduct of those entities (network topology and geometry).

50

PŘÍLOHY

Seznam příloh 1. Vytisknutá verze Sbírky příkladů 2. Přílohové CD bakalářské práce

Struktura přílohového CD

Adresáře: Instalacni_soubory – instalační soubor programu ArcGIS Diagrammer Bakalarska_prace - text bakalářské práce ve formátu PDF Vypracovane_modely - vypracované teoretické modely pro různé projekty - každý adresář obsahuje model geodatabáze ve formátu DIAGRAM a XML a dále souborovou geodatabázi s importovaným modelem dané geodatabáze Sbirka_prikladu - text sbírky příkladů ve formátu PDF - výsledné modely z každého cvičení ve sbírce příkladů ve formátu DIAGRAM a XML a dále souborovou geodatabází s importovaným modelem Metadata- vyexportovaný soubor o vytvořených datech ve formátu XML