Title: SAVREMENE TEHNOLOGIJE U OBLASTI EKOLO
1SAVREMENE TEHNOLOGIJE U OBLASTI EKOLOŠKOG
MONITORINGA I KARTIRANJA VEGETACIJE
2GIS REMOTE SENSING
Ekosistemski monitoring, odnosno biomonitoring,
kao osnovu uvek ima relacione klimatološke,
pedološke, hidrološke i vegetacijske prostorno
organizovane podatke. Zbog toga je za
kolektovanje, organizovanje , pregled i analizu
podataka na ekosistemskom nivou od neprocenjivog
znacaja upravo relacione i distributivne baze
podataka.
3Geografski Informacioni Sistemi (GIS)
4Racunarski sistem namenjen prikupljnju obradi,
upravljanju i analizi, prikazivanjui održavanju
prostorno orjentisanih informacija.
Šta je GIS
- GIS je tehnologija namenjena upravljanju
prostorno orijentisanim podacima.
- integriše uobicajene operacije sa bazama podataka
(pretraživanja, upiti ili statisticke analize),
sa jedinstvenim prednostima vizuelizacije i
prostorne analize (karte).
5(No Transcript)
6Komponente GIS
- GIS cine sledeci segmenti
- hardver
- softver
- podaci
- korisnici
- metode.
7Kako radi GIS
- Podaci o prostoru smeštaju se u formi digitalnih
karata predstavljenih kao niz razlicitih
tematskih slojeva.
8Prostorno odredenje informacija
- Svaka informacija kojoj se može pridružiti
koordinata, time stice prostorno odredenje i može
se predstaviti na karti. Geokodiranje- kljucna
operacija za prikazivanje informacija u prostoru.
9Vektorski i rasterski modeli
- Vektorski model predstavlja naše okruženje u
formi tacaka, linija ili poligona (površina). - Ovi geometrijski elementi cuvaju se kao parovi
x,y koordinata. - Rasterski model
- Rasterska slika nalik matrici, gde svaka
celija ima odredene atribute i vrednosti.Savreme
ni GIS u sve vecoj meri integriše obe
tehnologije.
10rastervektorrealni svet
11GIS aktivnosti
- Standardne GIS aktivnosti cine
- unos podataka
- obrada
- upravljanje
- upiti i analize
- vizuelizacija i izveštavanje
12Unos podataka
- - digitalni format
- konverzija podataka - digitalizacija
-
- Tipovi konverzije
- -automatska konverzija
- -manuelna konverzija
13Upravljanje manipulacija podacima -
organizovanje, uredivanje i održavanje baze
podataka.Tabelarni i graficki, podaci cuvaju se
u relacionim bazama podataka. Upiti i analize
14VizuelizacijaKao odgovor na vecinu upita
izveštaj se dobija u formi -tematske karte -3D
modeli terena -multimedijalnii prikazi
-klasicni tabelarni izveštaji.
15Unošenje i analiza podataka
- digitalizacija postojecih mapa digitajzerom
(grafickom tablom) - na tacnost unetih podataka utice prvo tacnost
mape, tacnost graficke table, umešnost operatera - digitalizacija skeniranih mapa (tzv. head up
digitalizacija) - dodatni izvor greške koju cini mehanicka
manipulacija papirom pri skeniranju - ponovni premer terena i prikupljanje podataka
elektro optickim sredstvima sa magnetnom
memorijom (geodetske metode) - zahteva veliku ekipu obucenih geodeta, skupa i
neprakticna metoda - digitalizacija satelitskih i aero-snimaka
fotogrametrija i daljinsko ocitavanje Zemljine
površine -
16Fotogrametrija i daljinsko ocitavanje (Remote
Sensing)
- Aerosnimci se prvenstveno koriste za
- izradu mapa i
- monitoring podrucja
- sami po sebi nisu mape
- visok stepen radijalne distorzije snimka
- vecina GIS softvera poseduje mogucnosti naknadnog
georeferenciranja - Tipovi aero-snimaka
- crno-beli
- kolor
- infracrveni (IR)
- crno-beli i kolor snimci neprocenjiva uloga u
kartiranju odnosno mapiranju terena, kao i izradi
tematskih karti, pogotovo kada se radi o
monitoringu istog lokaliteta u funkciji dužeg
vremenskog perioda.
17- bez obzira na cinjenicu da se fotogrametrijska
metoda podrazumeva relativno veliku radijalnu
distorziju terena, preklopom 4 snimka (snimana
pod razlicitim uglovima sa odredenim procentom
preklapanja stereoskopskom metodom) moguce je
delimicno ublažiti ovaj nedostatak.
18- pod razlicitim optickim uslovima, odnosno
korišcenjem specificnih filtera, aerosnimci imaju
mogucnost diferenciranja svih objekata na
zemljinoj površini. -
- oba snimka su nacinjena u vremenskom razmaku od
nekoliko sekundi, a korišcen je širokougaoni žuti
filter koji je omogucio prikaz kako kompletnog
dna, tako i submerznih makrofira (Potamogeton
spp.) koja se na snimku ocitava kao žuto
podrucje.
Lac Brome, Quebec, Kanada, juli 1993. The
Philipsburg Bird Sanctuary
IR snimci
Neprocenjiva uloga u monitoringu velikih šumskih
ekosistema Njihova prednost je to što se na ovim
snimcima vide objekti van spektra vidljivog
ljudskim okom, tzv. IR objekti.
Kombinovana ortogonalna projekcija i IR snimci
White, P. Morse, J. 2000
19(No Transcript)
20Remote Sensing
- Termin remote sensing (daljinsko ocitavanje)
uveden tek nakon dobijanja prvog satelitskog
snimka (1965), tako da se ovaj termin obicno
vezuje za ovaj vid medija, kao i GPS, termalne i
radarske senzore. - Instrumenti i tehnike, odnosno senzori, koje se
koriste u ove svrhe ocitavaju mnogobrojne oblike
energije, odnosno njene distribucije. - Sonari - rade na principu distribucije zvucnih
talasa (DGPS ili Eagle Ultra DGPS) - batimetrijske analize i mapiranje makrofita
Batimetrujske metode Diamond Lake, Oregon
prepared under contract through JC Headwaters
21Radio Detection and Ranging RADAR Radarsko
(Radio Detection and Ranging - RADAR) SKENIRANJE,
koje pripadaju takozvanim aktivnim senzorima,
koriste nisko-frekventne elektromagnetne talase
(aktivni senzori, za razliku od pasivnih,
omogucuju sopstvenu svetlosnu projekciju objekta,
kao i merenje povratne radijacije)
Termalno skeniranje
Kao senzori se koriste toplotni skeneri, koji
beleže svaku temperaturu iznad 00C.
22GPS pozicioniranje Global Positioning System
23-
- U odnosu na ostale metode daljinskog ocitavanja,
GPS pozicioniranje ima sledece prednosti - veliku tacnost podataka do 1 cm
- GPS referentni sistem se nalazi van domašaja
korisnika - manipulacija uredajem izuzetno jednostavna
- provera tacnosti podataka jednostavna,
- ispravljanje eventualne greške nastale bilo kao
posledica nepovoljne geometrije satelita ili
refleksije - signala (dva najcešca izvora manjih
odstupanja) takode - Geografski Pozicioni Sistem je u tom smislu
postao nezamenjiv alat pri kartiranju kao i
prikupljanju podataka pri kreiranju i održavanju
GIS-a.
24IZBOR Izbor GPS prijemnika u prvom redu je
odreden vašim potrebama u pogledu tacnosti, a
zatim i drugim opcijama (mogucnost registracije
podataka, velicina memorije, prateci softver,
dimenzije, podrška).
2000 eura
4500 -5000eura
600 eura
1500 eura
4000 eura
300 eura
25GIS IMPLEMENTACIJA I INTERPRETACIJA PODATAKA
Koordinatni sistemi i datumi
- kljucni princip koji omogucava konacno korišcenje
i upravljanje sistemom - tacnost informacije koje
ulaze u bazu podataka. - sistem za globalno pozicioniranje (GPS) u
potpunosti izvršava ovaj zadatak - obezbedena
maksimalna preciznost pozicioniranja u prostoru
(do 1 cm), što otvora prostor za brojne primene
ove tehnologije
- Najcešci izvor greške - koordinatne bazne stanice
date u jednom datumu (NAD-27), a korisnik unosi
vrednosti iz drugog datuma (WGS-84) - isti datum i koordinatni sistem - neophodan
uslov za integraciju geografskih podataka
26GPS ocitava poziciju u Svetskom geodetskom
referentnom koordinatnom sistemu (WGS 84), koji
je predstavljen elipsoidom (aproksimira realni
oblik površine planete Zemlje, tzv. Geoid)
- izabrani elipsoid za GPS je GRS-80 elipsoid.
Datum koji se pridružuje ovom elipsoidu je WGS 84
- državni koordinatni sistem Srbije i Crne Gore
bazira se na Gaus - Krigerovoj projekciji, sa
elementima Baselovog elipsoida - parametri za transformaciju omogucuju direktan
prelaz sa WGS-84 na Baselov elipsoid.
ETRS89 Evropski datum, tzv. Cartesian-ov
elipsoid, do 1 cm tolerancije, deo
globalnog ITRS 3
Galileo - 2008. godine
(i ruski GLONASS)
Poznati su i potpuno definisani mnogi lokalni
koordinatni sistemi, koji specificiraju i datum i
kartografsku projekciju (americki ASPS,
australijski MG, britanski BOS). Softver za
kartiranje omogucuje konverziju iz WGS-84 u mnoge
lokalne koordinatne sisteme.
27GPS osnove
1. Šta je GPS? GPS - Globalni Pozicioni Sistem
(Global Positioning System) je sistem za
pozicioniranje pomocu satelita
Sastoji se iz tri segmenta vasionski
kontrolni korisnicki
GPS satelliti obidu jedan krug oko Zemlje za 12
sati, 20.200 km i krecuci se brzinom malo iznad
11.200km/h. Koriste solarnu energiju a imaju i
baterije koje im obezbeduju rad u periodima kada
su na tamnoj strani Zemlje.
28- Sateliti emituju radio signale sa oznakama L1 i
L2 - Civilni GPS sistem koristi frekvenciju L1 -
1575.42Mhz, UHF opseg - Signali mogu da produ kroz oblake, staklo ili
plastiku, ali ne i kroz zgrade i vecinu cvrstih
objekata
29- Kontrolnu komponentu cine stanice za pracenje
satelita i zemljišne antene - Stanice za pracenje satelita se nalaze na
Havajima, Kvajlin ostrvu, Aknezijskom ostrvu,
ostrvu Dijego Garsija i Kolorado Springsu, u
Koloradu. - Uloga ovih stanica je da prate kretanje satelita
i podatke šalju glavnoj kontrolnoj stanici u
Kolorado Springsu. - Tu se vrše proracuni a satelitima se šalju
ažurirani podaci o njihovoj tacnoj poziciji i
vremenu, dva puta dnevno, cime se vrše fina
podešavanja sistema - Novija generacija satelita je u stanju da
medusobno komunicira i sinhronizuje podatke,
30Kako radi GPS? GPS odreduje poziciju merenjem
dužine do satelita.
Opišimo sferu ciji je poluprecnik udaljenost od
satelita do tražene tacke. Ta tacka se nalazi
negde na površini sfere.
31Ako se zatim opiše i sfera oko drugog satelita,
naš položaj bice sužen na kružnicu nastalu kao
presek dve sfere.
32Presekom i sfere opisane oko treceg satelita,
moguci položaj svodi se na samo dve tacke. Jedna
od njih je obicno negde u svemiru, cime je
iskljucena kao tacan odgovor. .Ovim je naš
položaj precizno odreden na osnovu preseka dužina
sa tri satelita. cetvrti satelit
33 izvori grešaka SA (Selective
Availability) - selektivna dostupnost
greške casovnika uticaj jonosfere i
troposfere višestruka refleksija
signala uticaj geometrije satelita
Almanah
Greška casovnika utice na tacnost merenja
rastojanja do satelita. Pošto se rastojanje meri
na osnovu brzine kretanja svetlosti i vremena
potrebnog da stigne do prijemnika, svaka greška u
merenju vremena utice i na tacnost konacne
pozicije.
34Višestruka refleksija signala je greška koja je
odredena uslovima rada na terenu Osim signala sa
satelita, do GPS prijemnika dolaze i signali koji
se reflektuju od obližnjih objekata.
Refleksija signala od
raznih objekata
35Prolaskom GPS signala kroz jonosferu i troposferu
dolazi do njegovog usporenja rezultat - pogrešno
sracunato rastojanje do satelita Po posledicama
greška je slicna grešci casovnika
Put GPS signala kroz jonosferu i troposferu
36Uticaj geometrije satelita -loše odredena
presecna tacka. -geometrijsko rasipanje
preciznosti ili skraceno GDOP (Geometric Dilution
of Precision).
37Diferencijalni GPS? -postupak merenja sa dva GPS
prijemnika I prijemnik nalazi na tacki cije su
koordinate poznate (baza) II prijemnik se nalazi
na tackama ciji položaj želimo da odredimo
(rover). Kako je na bazi poznat položaj,
uporedivanjem merenih vrednosti sa unapred
poznatim, može se izracunati uticaj grešaka
merenja. Na ovaj nacin se odreduju popravke
merenja.
Iste greške na velikom rastojanju
38Almanah (Planiranje misije) Almanah je skup
podataka koji daju imformaciju korisniku gde na
nebu svaki od satelita treba da bude tokom 24h.
Emituju ga svi sateliti - GPS prijemnik dobija
informaciju o svim orbitama u sistemu ako "vidi"
makar jedan od satelita.
39LASER
LTI je jedan od najznacajnijih proizvodjaca
rucnih i industrijskih laserskih daljinomera.
LTI daljinomeri omogucuju merenje dužina ili
visina do bilo kakvih objekata, bez korišcenja
reflektujucih prizmi.U svojoj ponudi LTI ima
daljinomere tacnosti od 1cm do 2m i dometa od
500m do preko 2000m. Omoguceno je direktno
merenje koordinata tacaka na koje nije mogla da
se postavi GPS antena (na primer ivice kuca,
bandere, vrhovi drveca, zidovi, nepristupacne
obale ili drugi prirodni i veštacki objekti).
40(No Transcript)
41Ass Scirpo -Phragmitetum W. Koch 1926
U obalskoj zoni istraživanog podrucja, kao i u
kompletnim akvaticnim ekosistemima ovog podrucja
apsolutno dominira emerzna vegetacija, koja u
ekološkom pogledu predstavlja prelaz od vodene ka
suvozemnoj vegetaciji.
42 43Šta je GIS?
- Definisanje GISa i odgovarajucih termina
- Geografske informacije
- Poreklo i definicije GISa
- GIS kao
- vrsta softvera
- skup alata
- pristup analizi
- Geografska informaciona nauka
- Podaci u GISu
- Prostorni i atributski (tematski)
- Georeferenciranje podataka
- Raster i vektor
- Lejeri podataka
- Upiti u GIS bazu podataka
- Integrisanje podataka u GISu
44Geografske informacije
- Informacije koje se odnose na lokacije na
Zemljinoj površini - Istovremeno sadrže prostornu i tematsku
komponentu - Podaci o reljefu
- Podaci o recnim i transportnim mrežama
- Tekstovi koji se odnose na odredeno mesto
- Fotografija ili slika objekta u prostoru
- Lokacija može da bude eksplicitna (npr.
koordinata, ili precizno defnisana
administrativna jedinica) ili neodredena npr.
podrucje u okolini Beograda
45Poreklo GISa
- Geografski informacioni sistemi razvili su se
tokom kompjuterske revolucije u poslednjih
cetrdesetak godina - Prvi GIS bio je Canada Geographic Information
System koji je nacinjen sredinom šezdesetih
godina XX veka kao kompjuterski sistem za
kartografski premer - GIS se bazira na znanju iz geografije,
kartografije, kompjuterske nauke i matematike - Danas je geografska informaciona nauka novo
interdisciplinarno polje zasnovano na teoriji i
korišcenju GISa
46Definicije GISa
- Ljudi
- korisnici sistema
- Aplikacije
- procesi i programi koje koriste ljudi da bi
obavili svoj rad - Podaci
- potrebne informacije koje podržavaju aplikacije
- Softver
- centralni GIS softver
- Hardver
- fizicke komponente neophodne za funkcionisanje
sistema
(Harmon Anderson, 2003)
47GIS kao tip softvera
- Kompjuterski sistem koji nam omogucava
manipulaciju podataka o lokacijama objekata ili
fenomena na Zemljinoj površini - Ima funkcionalnost uobicajenog Sistema za
Upravljanje Bazom Podataka, kao i funkcionalnost
kompjuterskog sistema za kartiranje - GIS kao SUBP omogucava nam eksplicitno
upravljanje prostornim podacima - Uobicajeni primeri
- ArcView 3.x
- ArcGIS
- MapInfo
- Manifold
48GIS kao tip alata
- Prostorne manipulacije
- Izracunavanje rastojanja i granicnih odnosa
- Menjanje projekcija i razmera
- Integrisanje razlicitih izvora podataka
- Prostorne analize
- Kvantitativne analize
- Kvalitativne analize
- Vizuelizacija podataka
- Karte!
- Tabele, grafikoni
- Animacije
- Virtuelni predeli
49GIS kao pristup analizi
- Korišcenje baze podataka
- na konvencionalan nacin
- geografski
- Omogucava nam da razmišljamo o implikacijama
lokacije - Omogucava nam da razmišljamo holisticki
- Ne treba da bude ogranicen funkcionalnošcu koju
obezbeduju proizvodaci softvera - Treba maštovito da se koristi uzimajuci u obzir
- prednosti i ogranicenja geografskih informacija
- tradicije ljudskog znanja
50Geografska informaciona nauka
- Bavi se iznalaženjem najprikladnijih ili
najboljih nacina za iskorišcavanje geografskih
informacija - Blisko je povezana sa geografskim informacionim
sistemima, ali nije specificno vezana za njihovu
aplikaciju - Primeri
- Istraživanje tehnika za analizu
- Istraživanje tehnika za vizuelizaciju
- Razvijanje algoritama za geografske podatke
51Zakljucci
- Prednosti GISa
- Holisticko iskorišcavanje kako geografske, tako i
tematske komponente podataka - Istice geografski aspekt istraživanog pitanja
- Omogucava manipulaciju i iskorišcavanje velike
kolicine podataka - Omogucava integraciju podataka iz velikog broja
razlicitih izvora - Omogucava analizu podataka koja eksplicitno
ukljucuje lokaciju - Omogucava najraznovrsnije oblike vizuelizacije
- Ogranicenja GISa
- Podaci su (relativno) skupi
- Vreme potrebno za ovladavanje GIS softverom može
da bude (relativno) dugo - Pokazuje prostorne odnose, ali ne obezbeduje
apsolutna vec moguca (relativna) rešenja
52- Tema 2
- MODELOVANJE REALNOG SVETA
53Geografski informacioni sistemi
- Razlikuju se od ostalih informacionih sistema
zato što se podaci koje sadrže odnose na objekte
i fenomene koji imaju odredenu lokaciju u
prostoru - Osnovna pitanja na koja GIS daje odgovore,
odnosno na kojima se bazira njegova upotreba,
mogu se grupisati u sledece kategorije (Rhind,
1990) - Lokacija (Šta se nalazi na odredenom mestu?)
- Uslov (Gde se nalaze objekti koji zadovoljavaju
dati uslov?) - Trend (Šta se promenilo od ... ?)
- Putanja ( Koji je najkraci put do ... ?)
- Struktura (Kakva je prostorna struktura odredenog
objekta?) - Modelovanje (Šta ce se promeniti ako se
modifikuju odredeni parametri?)
54Oblasti primene
- Oblasti korišcenja mogu se grupisati u tri
kategorije (Caloz Collet, 1997) - Formiranje prostornog inventara
- prikupljanje podataka o prirodi, karakteristikama
i raznovrsnosti objekata koji sacinjavaju
razmatrani prostor - koriste se za dobijanje odgovora na prostorne i
tematske upite, kao i za njihovu kartografsku
prezentaciju - Prostorne analize
- opisivanje stanja i promena prostorne
distribucije istraživanih fenomena, kao i
modelovanje njihovih interakcija u prostoru - Upravljanje prostorom
- poznavanje istorije i organizacije objekata u
prostoru, razumevanje procesa koji se u njemu
dešavaju i planiranje projekata koji se odnose na
potencijalni razvoj nekog regiona, evaluaciju
razlicitih scenarija, ili pomoc u odlucivanju
55Modeliranje realnog sveta
- Polazna osnova GISa je proces modeliranja realnog
sveta, odnosno transformacija prikupljenih
podataka u odgovarajuci model - Model prevodi istraživanu realnost u digitalnu
formu - Model - skup koncepata koji omogucavaju
opisivanje podataka kao i pravila njihovog
korišcenja
Proces modelovanja iz realnog sveta zadržati
samo bitnu suštinu
Što više realnosti u vašem sistemu
56Modeliranje geografskog prostora
- Prostorno modeliranje sastoji se u prepoznavanju
i razgranicavanju prostornih elemenata u
geografskom prostoru - Prepoznavanje lokaliteta
- Predstavljanje objekata ili klasa objekata
- Predstavljanje tematskih inventara i njihove
distribucije u prostoru - Predstavljanje dinamickih fenomena pomocu oznaka
- Za svaki element geografskog prostora istovremeno
se modelira njegova geometrija i njegove osobine - Promene u bazi ogranicavaju se samo na one
informacije koje su se promenile
57Kartografska razmera
- Odnos distanci (rastojanja) na kartama i terenu
- Odgovara stepenu generalizacije grafickog
prikazivanja
1 300 000 1cm na karti 300 000 cm (3000 m) u
prirodi
1 1 000 000 1cm na karti 1 000 000 cm (10000
m) u prirodi
1 25 000 1cm na karti 25 000 cm (250 m) u
prirodi
58Kartografska razmera
11000 000
1100 000
150 000
125 000
110 000
Mala razmera
Velika razmera Mala površina
Mala razmera Velika površina
Velika razmera
(Wei et al., 2000)
59Topologija
- Opisuje prostorne odnose izmedu susednih objekata
i fenomena - Granicni odnosi
- Šta je pored...?
- Susedstvo - blizina
- Šta je u blizini...?
- Povezanost
- Šta je povezano sa...?
- Mreže (hidrografske, transportne)
- Ukljucenost
- Šta je ukljuceno u... ?
60Georeferenciranje
- Geografska lokacija daje prostornim podacima
njihov jedinstveni karakter - Georeferenciranje predstavlja proces dodeljivanja
geografske lokacije jedinicnim objektima i
fenomenima - Za definisanje lokacija GIS koristi geografske
koordinatne sisteme (cesto u kombinaciji sa
topologijom) - Georeference predstavljaju sistem kordinata u
okviru projekcije
61Georeferenciranje
- Da bi se u GISu kombinovali skupovi podataka iz
razlicitih izvora u cilju izvršavanja prostornih
analiza i izrade kartografskih kompilacija,
neophodno je da svi lejeri budu u istom
koordinatnom sistemu - Pravilan izbor koordinatnog sistema i
kartografske projekcije je vrlo znacajan, zato
što od njega zavisi nacin na koji ce podaci biti
predstavljeni, kao i to kako ce se izvoditi
merenja na osnovu podataka
62Georeferenciranje podataka
- Georeferenciranje
- Skeniranjem se dobijaju koordinate u incima u
odnosu na donji levi ugao skenera - Za odredeni broj registracionih (kontrolnih)
tacaka na skeniranoj karti nalaze se koordinate
iz realnog sveta - One se koriste za konverziju kompletne karte u
koordinatni sistem iz realnog sveta
(Izvor ESRI, 1997)
63Georeferenciranje
- Osnovno znanje o kartografskim projekcijama
neophodno je svima koji koriste i izraduju karte,
bez obzira na to što su racunari u velikoj meri
automatizovali proces projekcije - Naucna oblast koja se bavi kartografskim
projekcijama oznacava se kao matematicka
kartografija - Kod preslikavanja Zemlje na karte ili planove
prvo se na telo kojim aproksimiramo Zemlju po
odredenim pravilima prenose tacke s njihovim
koordinatama - Zatim se tako dobijene tacke preslikavaju u ravni
(u tu svrhu služe kartografske projekcije)
64Geoid
- Iako postoji mnogo specificnih tema koje su
vezane za kartografske projekcije, ovde su iznete
samo najosnovnije - Geoid je fizicka predstava Zemlje koja bi
odgovarala srednjem nivou mora - Površina geoida je nepravilna
65Referentni elipsoid (sferoid)
- Matematicki definisana površina kojom se vrši
aproksimacija geoida - Zbog svoje relativne jednostavnosti, referentni
elipsoidi se najcešce koriste kao površine na
kojima se vrši definisanje tackastih koordinata
kao što su geografska širina, geografska dužina i
visina - Referentni elipsoidi se obicno definišu
- velikom poluosom (ekvatorijalnim poluprecnikom),
- malom poluosom (polarnim poluprecnikom) i
- spljoštenošcu (odnosom izmedu ekvatorijalnog i
polarnog poluprecnika) - Primeri Bessel 1841
- WGS84
66Datum
- U geodeziji, datum predstavlja skup referentnih
tacaka na površini Zemlje u odnosu na koje se
vrše merenja, a cesto i pridruženi model oblika
Zemlje (elipsoid) kojim se definiše geografski
koordinatni sistem - Geodetski datumi definišu velicinu i oblik
Zemlje, kao i koordinatni pocetak i orjentaciju
koordinatnih sistema koji se koriste za njeno
kartiranje - Primeri
- Hermannskogel (referentni elipsoid Bessel 1841)
- WGS 84 (referentni elipsoid WGS84)
- Georeferenciranje koordinata sa pogrešnim datumom
može da dovede do pozicionih grešaka od više
stotina metara
67Datum
Površina Zemlje pretstavljena je crnom linijom.
Geocentricni WGS84 datum (plava linija)
obezbeduje dobro srednje rešenje za sva mesta na
Zemlji. Medutim, za manje površine, WGS84 ne
odražava lokalne varijacije. Zbog toga su
razvijeni lokalni datumi. Ovde je predstavljen
lokalni severnoamericki datum NAD27 (crvena
isprekidana linija) koji daleko bolje odgovara
obliku Zemljine površine u gornjem levom
kvadrantu Zemljinog preseka. NAD27 odgovara samo
ovom kvadrantu, tako da bi njegova upotreba na
drugim delovima Zemlje dovela do ozbiljnih
grešaka u merenju.
68Geografski koordinatni sistem
- Omogucava da se svaka lokacija na Zemlji odredi
pomocu tri koordinate - Danas postoji mnogo razlicitih geografskih
koordinatnih sistema koji se baziraju na
razlicitim geodetskim datumima, jedinicama,
projekcijama i referentnim sistemima
69Globalni sistem
- Geografska širina (f ), geografska dužina (? ),
visina (geografski koordinatni sistem) - Koordinatni pocetak ovog sfericnog sistema je
presek ekvatora i primarnog grinickog meridijana - Za f, Ekvator se definiše kao 0, Severni pol
90 (N), a Južni -90 (S) - Preseci svih ravni odredene f i Zemljine kugle
nazivaju se paralele - Svi polukrugovi od Severnog do Južnog pola
nazivaju se meridijani - Istocno od grinickog meridijana koji se definiše
kao ? 0, ? se menja do 180 (E), a zapadno do
-180 (W)
70Globalni sistemi
- Da bi se definisala lokacija, njena geografska
širina (f ) i geografska dužina (? ) mere se od
centra Zemlje do same lokacije na površini - geografska širina (f) definisana je uglom u
meridijalnoj ravni izmedu Ekvatora i linije koja
spaja centar Zemlje sa tom tackom na površini - geografska dužina (? ) definisana je uglom u
ekvatorijalnoj ravni izmedu grinickog meridijana
i meridijana na kom se nalazi data lokacija
71ECEF koordinatni sistem
- ECEF Earth-Centered, Earth-Fixed
- Dekartov (Cartesian) koordinatni sistem
- X, Y i Z koordinate odreduju trodimenzionalnu
poziciju u odnosu na maseni centar Zemlje - Tacka 0,0, 0 oznacava maseni centar Zemlje
(Earth-Centered) - Z-osa je paralelna osi rotacije Zemlje i
okrenuta je ka Severnom polu - X-osa preseca Zemlju na 0 geografske širine i 0
geografske dužine - ECEF rotira sa Zemljom oko svoje Z-ose, tako da
se koordinate fiksirane na Zemljinoj površini ne
menjaju (Earth-Fixed) - Ovaj sistem koristi se za GPS pozicioniranje
72Universal Transverse Mercator (UTM)
- Univerzalni Transverzalni Merkatorov koordinatni
sistem - Baziran na mreži koja deli površinu Zemlje izmedu
80 južne i 84 severne geografske širine na 60
zona koje zahvataju 6 geografske dužine i koje
su centrirane oko odgovarajuceg meridijana - Ove zone oznacene su brojevima od 1 do 60
- Od Ekvatora ka polovima zone su podeljene na
segmente od po 8 geografske širine koji se
oznaceni slovima
73Universal Transverse Mercator (UTM)
- Zona 1 nalazi se izmedu 180 i 174 zapadne
geografske širine sa centrom na 177. zapadnom
meridijanu - Srbija se nalazi u UTM segmentu 34T, izmedu 18
i 24 E geografske dužine, sa centralnim
meridijanom na 21, i izmedu 40 i 48 N
geografske širine - Iznad 72 N geografske širine postoje specijalne
UTM zone izmedu 0 i 36 E geografske širine, kao
i specijalna zona 32 izmedu 56 i 64 N
geografske širine
74Military Grid Reference System (MGRS)
- Proširenje UTM sistema i geokodirajuci vojni
standard koji koristi NATO - Iznad 84 severne i 80 južne geografske širine
bazira se na Univerzalnom polarnom stereografskom
sistemu (UPS) - Nacin obeležavanja kvadrata u mreži modifikovan
je u odnosu na UTM
75Common European Chorological Grid Reference
System (CGRS)
- CGRS mreža predstavlja modifikaciju MGRS mreže
- Pretstavnici svih grupa za kartiranje vaskularnih
biljaka, sisara, ptica, vodozemaca, gmizavaca,
gljiva i invertebrata u Evropi usaglasili su se
1998. godine da se CGRS koristi kao zajedicka
mreža za kartiranje rasprostranjenja (kvadrati
50x50 km)
76Kartografske projekcije
- Kartografske projekcije su pokušaji prikazivanja
kompletne Zemljine površine ili nekog njenog dela
na ravnoj površini - Razlicite kartografske projekcije dovode do
razlicitih prostornih odnosa izmedu regiona - Tokom procesa kartografske projekcije uvek dolazi
do izvesnog izoblicavanja razdaljine, pravaca,
razmere i površine - Neke projekcije minimalizuju izoblicavanje nekih
od ovih karakteristika, po cenu maksimalizacije
grešaka kod drugih - Neke od projekcija su pokušaji da se samo umereno
izoblice sve ove karakteristike
77Kartografske projekcije
- Konformnost
- Kada je razmera karte u bilo kojoj tacki ista u
svim pravcima, projekcija je konformna - Meridijani i paralele seku se pod pravim uglom
- Oblik je lokalno ocuvan
- Razdaljina
- Karta je ekvidistantna kada prikazuje stvarno
proporcionalno rastojanje od centra projekcije do
bilo kog drugog mesta na karti - Pravac
- Karta zadržava pravac kada su azimuti (uglovi
izmedu tacke na liniji i druge tacke) pravilno
predstavljeni u svim pravcima - Površina
- Karta je ekvivalentna (istopovršinska) kada
prikazije površine na celoj karti tako da imaju
isti proporcionalni odnos sa površinama na Zemlji
koje prikazuju
78Tipovi projekcija
- Osnovna klasifikacija projekcija bazira se na
tipu površine na koju se Zemlja projektuje - U odnosu na tip projektovane površine projekcije
mogu biti - Cilindricne
- Konicne
- Azimutalne (planarne)
79Neprojektovana cilindricna ekvidistantna
projekcija
Razdaljina Karta je ekvidistantna kada prikazuje
stvarno proporcionalno rastojanje od centra
projekcije do bilo kog drugog mesta na karti
80Gaus-Krigerova projekcija
- Gauß-Krüger-ova projekcija je drugi naziv za
Transverzalnu Merkatorovu projekciju - Ova projekcija izabrana je 1924. godine kao
zvanicna za podrucje bivše Jugoslavije - Korišcena za topografske karte Srbije
- Konformalna cilindricna projekcija elipsoida po
Besselu - Za definisanje koordinatnog sistema koristi se
Hermannskogel-ov datum
81UTM projekcije
- Skup Transverzalnih Merkatorovih projekcija koje
je 1947. godine prihvatila vojska Sjedinjenih
Americkih Država za globalne vojne karte velikih
razmera
Izvor Ordonace Survey, 1973
Naziv projekcija isti kao i naziv koordinatnog
sistema na kojima se baziraju
82UTM Projekcija
DQ56
UTM projekcija
83Lambertova konusna konformna projekcija
- Jedna od najšire korišcenih projekcija, druga
posle Merkatorove - Korišcena za OGK Srbije iz 1996. godine
84Lambertova azimutalna ekvivalentna projekcija
- Cesto se koristi za prikazivanje velikih regiona
(velika površina - mala razmera) kao što su
kontinenti i hemisfere
85Rekapitulacija izrade kartografske projekcije
86Geometrijska transformacija kartografskih
projekcija
- Novo podrucje istraživanja u oblasti
kartografskih projekcija - Teorije i metode transformacije koordinata tacke
iz jednog tipa projekcije u drugi - Koristi se i za georeferenciranje skeniranih
karata i snimaka, odnosno njihovo prevodenje u
odgovarajucu kartografsku projekciju
87Primer georeferenciranja skenirane karte
- Georeferenciranje skenirane karte sastoji se u
pronalaženju adekvatnih kontrolnih tacaka na
skeniranoj karti (r - red i c - kolona) i
ocitavanja sa karte vrednosti X i Y koordinata za
date tacke (X dužina Y širina), ili f i ?
koordinata (f širina ? dužina)
88Primer georeferenciranja skenirane karte
- Izabrane referentne tacke koriste se za
izracunavanje koeficijenata u jednacinama
polinomske transformacije - Najcešce se koristi polinomska transformacija
prvog stepena (tzv. affine transformacija) - x' Ax By C
- y' Dx Ey F
- gde su x i y koordinate u starom, x' i y'
koordinate u novom sistemu, a A, B, C, D i F
parametri koji su definisani medusobnim
uporedivanjem starih i novih referentnih tacaka
89Doktorske studije Ekologija, biogeografija i
zaštita biodiverziteta
- Tema 3
- OSNOVNE PROSTORNE JEDINICE U GEOGRAFSKOM PROSTORU
90Modeliranje geografskog prostora
- Polazna osnova GISa je proces modeliranja realnog
sveta, odnosno transformacija prikupljenih
podataka u odgovarajuci model - Prostorno modeliranje sastoji se u prepoznavanju
i razgranicavanju prostornih elemenata u
geografskom prostoru - Predstavaljanje geografskog prostora u
saglasnosti je kako sa predvidenim ciljevima
osobe(a) koja izraduje model, tako i sa
karakteristikama prisutnih prirodnih fenomena
91Modeliranje u GISu
- U GISu, inicijalni model mora da se stavi u
kontekst mogucnosti i ogranicenja kompjutera - Svi podaci moraju da budu prevedeni u digitalni
oblik - Zbog toga, svako ko ima nameru da koristi GIS
mora da razume korake modeliranja geografskog
prostora
92Šta se modelira u geografskom prostoru?
- Sa prostorne tacke gledišta, u procesu
modelovanja razlikuju se dva tipa elemenata - objekti, koji imaju ograniceni položaj i
dimenzije - vegetacione zone, obalska linija, tacke
uzorkovanja - promenljive, koje se posebno definišu za svaku
tacku u geografskom prostoru i nisu ogranicene na
objekat - temperatura, vlažnost zemljišta, nadmorska visina
- Prepoznavanje objekata ili homogenih zona u
geografskom prostoru podrazumeva deljenje
prostora na prostorne elemente koji se oznacavaju
kao osnovne jedinice osmatranja
93Osnovne jedinice osmatranja
- Elementi geografskog prostora
- Odredivanje osnovne jedinice osmatranja je
relativno i zavisi od - razmere istraživanog fenomena
- predmeta istraživanja
- subjektivnosti istraživaca
- Jedna osnovna jedinica osmatranja je nedeljiva
(ne može se rastaviti na subjedinice sa
identicnim karakteristikama) - jezero nije prosti zbir svojih biotickih i
abiotickih komponenti, jer kao celina ima svoje
sopstvene karakteristike (naziv, opšte fizicke i
hemijske karakteristike, itd.)
94Prostorne granice osnovnih jedinica osmatranja
- Osnovna jednica osmatranja gt entitet (u
informatickom smislu) - Prostorne granice osnovnih elemenata osmatranja
mogu da budu - konkretne
- probna površina
- vegetaciona zona
- obalska linija
- apstraktne
- staništa
- zone uticaja
95Modeliranje osnovnih jedinica osmatranja
- Modeliranjem prostornih objekata dobijaju se
nepravilne osnovne jedinice osmatranja - Za promenljive (temperatura, vlažnost zemljišta,
nadmorska visina) vrednosti se posebno definišu
za svaku tacku u geografskom prostoru - Nemoguce je prikazati vrednosti promenljivih za
svaku tacku u prostoru, pošto bi kolicina
informacija bila beskonacna - Zbog toga se najcešce koriste srednje vrednosti
parametra za svaku celiju pravilne mreže - Za modeliranje promenljivih koriste se pravilne
osnovne jedinice osmatranja
96Nepravilne osnovne jedinice osmatranja
Tackaste jedinice osmatranja
Linearne jedinice osmatranja
Zonalne jedinice osmatranja
97Pravilne osnovne jedinice osmatranja
98Koji atributi odreduju entitet?
- Osnovne jedinice osmatranja definišu se
atributima koji ih opisuju - Prostorna dimenzija
- Položaj (lokacija), oblik, velicina, topologija
(prostorni odnosi sa ostalim objektima) - Prostorni atributi entiteta
- Funkcionalna dimenzija
- Uloga u geografskom prostoru (fizicka, biološka,
...) - Vremenska dimenzija
- Atributi koji izražavaju vremenski koncept (datum
kao atribut entiteta) - Tematski atributi entiteta
99Prostorne kategorije osnovnih jedinica
Objekat predstavljen sa jednom ili više površina
Objekat predstavljen segmentom, linijom,
linijskom mrežom
Objekat male površine u odnosu na razmeru
osmatranja koji se locira samo jednim parom
koordinata
Država, opština, jezero, zašticena zona,
stanište,itd.
putevi, pruge, hidrografska mreža, itd.....
1. Prosti zonalni element
Zgrada, probna površina
2. Složeni zonalni element
(x,y)
enklava
ostrvo
100Prostorno referencirane informacije
- Definicija
- Prostorno i tematski odredeni deskriptivni
parametri, odnosno atributi svake osnovne
jedinice osmatranja (objekat, mreža) - Priroda
- primarne merenjem ili osmatranjem
- izvedene odredene izracunavanjem ili
interpretacijom primarnih informacija - interpretirane dobijene od strane eksperta
- Klasifikacija prema mernoj skali
- Nominalne
- Ordinalne
- Kardinalne (intervalne odnosne)
101Priroda informacija
- Izmerene
- Dobijene pomocu mernih instrumenata
- Obicno kardinalnog tipa
- Karakterišu se kvantitativnom statistikom
(srednja vrednost, varijansa, standardna
devijacija...) - Primeri pluviometrija, temperatura,
osvetljenost, granulometrija, itd... - Izvedene
- Dobijene primenom logicko-matematickih operacija
na skupovima razlicitih izmerenih informacija - Primeri nagib i orjentacija (DEM), preferenca
biljaka u odnosu na tip zemljišta... - Interpretirane
- Interpretacija osmatranja od strane eksperta
- Primeri vegetacione jedinice, predeone
jedinice, itd...
102Merne skale
- Nominalna skala vrednosti atributa su razlicite
prirode, svi aspekti su isto znacajni - Ordinalna skala vrednosti atributa se medusobno
razlikuju, ali postoji samo jedan nacin za
njihovo sortiranje, s obzirom da su jedni
znacajniji/intenzivniji od drugih (mali, srednji,
veliki) - Kardinalna skala vrednosti atributa se medusobno
razlikuju, mogu se sortirati i mogu se odrediti
razlike izmedu pojedinacnih merenja
103Logicko-matematicke operacije u GISu
(Izvor Collet, 1992)
104Doktorske studije Ekologija, biogeografija i
zaštita biodiverziteta
- Tema 4
- DIGITALNO MODELOVANJE
- GEOGRAFSKOG PROSTORA
105Modeliranje geografskog prostora
- Nezavisno od tehnologije
- Podela prostora na osnovne jedinice osmatranja
- Karakterizacija osnovnih jedinica osmatranja na
osnovu tematskih atributa - Pozicioniranje i georeferenciranje prema
kartografskim normama - Prikazivanje odgovara multidisciplinarnim
zahtevima - Maksimalno integrisano prikazivanje
106Ciljevi digitalizacije
- Kreiranje komjuterizovane baze podataka koja što
tacnije prikazuje model realnosti - Funkcije koje su dostupne u kompjuterskom sistemu
- Struktuiranje i cuvanje informacija
- Održavanje
- Obrade, numericke analize
- Graficki prikazi
- Stavljanje na mrežu za potrebe difuzije i razmene
informacija
107Digitalni modeli geografskog prostora
- U odnosu na tip elemenata geografskog prostora,
odnosno nacina njegove podele na osnovne jedinice
osmatranja, u geografskim informacionim sistemima
razlikujemo dva tipa digitalnih modela - Objektni (vektorski) model
- Slikovni (rasterski) model
108Digitalni modeli geografskog prostora
- Objektni (vektorski) model
- koristi se za modelovanje objekata koji imaju
ograniceni položaj i dimenzije u prostoru - naziv objekat je bolji u odnosu na vektor, zato
što bolje odražava prirodu nepravilnih osnovnih
jedinica osmatranja (entiteti geografskog
prostora zasnovani na mentalnoj apstrakciji) - Slikovni (rasterski) model
- koristi se za modelovanje promenljivih koje se
posebno definišu za svaku tacku u geografskom
prostoru i nisu ogranicene na konkretni objekat u
prostoru - Osnovna jedinica osmatranja je pravilna celija
mreže (ili piksel) koja se definiše svojom
rezolucijom
109Digitalizacija prostornih elemanata
110Koncept lejera
- Ima više znacenja
- Kartografija
- Graficki prikaz koji sadrži jednu kategoriju
prostornih informacija - Administrativna podela
- Hidrografska mreža, itd...
- GIS - Objektni (vektorski) model
- Kategorije objekata koje želimo simultano da
prikažemo (ne pojedinacni objekti!!) - GIS - Slikovni (rasterski) model
- Matrica koja sadrži informacije vezane za jednu
temu - Namena zemljišta (land use)
- Nadmorska visina, itd....
111Lejeri
- Podaci o razlicitim temama cuvaju se u posebnim
slojevima - lejerima - S obzirom da je svaki lejer georeferenciran,
lejeri dobijeni iz razlicitih izvora se mogu
lako integrisati korišcenjem podataka o
lokacijama - Ovo se može iskoristiti za formiranje kompleksnih
modela realnog sveta na osnovu velikog broja
razlicitih izvora
(IzvorETHZ, 2006)
112Strategija u objektnom (vektorskom) modelu
- Digitalizacija razdvaja prostorne (geometrijske)
od tematskih informacija - Razlozi
- Korišcenje se zasniva na razlicitim logikama
- Geometrijska (prostorna) baza podataka je obicno
odvojena od tematske i specificna je za GIS
softver - svi GIS softveri ne omogucavaju pristup ovom tipu
informacija - razvoj GIS softvera vodi ka spajanju prostornih i
tematskih podataka u zajednicku bazu - Tematska baza podataka je u formi direktnih ili
indirektnih tabela - dostupna za upite ili obradu podataka
113Karakteristike objektnog (vektorskog) nacina
- Objekat graficki prikaz entiteta
- Za svaki objekat vezuje se atributska tabela
- Geometrijske informacije i atributi su
organizovani u bazu podataka, obicno relacionu - Upiti u bazu podataka ostvaruju se putem SQL-a,
ili preko menija - Objektni (vektorski nacin) povezuje graficki
prikaz sa bazom podataka - Obrada podataka obavlja se na nivou atributa
Osnovni princip digitalizacije u objektnom nacinu
je vezivanje jedne ili više tabela sa podacima za
graficku jedinicu
114Objektni (vektorski) model
- Objekti se digitalizuju kao geometrijske
primitive - Geometrijske primitive su geometrijski elementi
na osnovu kojih se rekonstruišu prostorne
jedinice u svom obliku, velicini i prostornim
odnosima
115Digitalizacija u objektnom (vektorskom) modelu
- Greške prilikom digitalizacije
Otvoreni poligoni
Petlje
Razdvojene linije
116Vektorski podaci
117Karakteristike slikovnog (rasterskog) nacina
- Atribut se dodeljuje jednoj proizvoljnoj osnovnoj
jedinici osmatranja mreža - Promenljive su kontinuirane uzorkovanje na
osnovu mreže ili interpolacijom - vlažnost i temperatura zemljišta, osvetljenost na
digitalnim snimcima - Za isprekidane fenomene koncept regiona (grupe
susednih piksela sa istovetnom tematskom
vrednošcu) - Fajlovi i matrice sa vrednostima atributa
- Head file sve informacije vezane za glavni
fajl - Vrlo jednostavna arhitektura naporedno
stavljanje fajlova - Objekat je proizvod analize
118Digitalizacija u rasterskom modelu
- Za svaku temu jedna mreža (fajl koji sadrži
matricu) - Jedna mreža može da sadrži samo jedan jedini
atribut
- Za svaku kategoriju informacija - jedan lejer
- tip zemljišta
- tip staništa
- nadmorska visina...
119Fajlovi u rasterskom nacinu
120Primeri rasterskog nacina
Digitalni model nadmorskih visina
Namena zemljišta
svaka boja odgovara jednom intervalu nadmorskih
visina
121Problemi digitalizacije u rasterskom nacinu
Odluka u dvosmislenim slucajevima!
122Koncept regiona
Linearni region
Objekat gt susedni pikseli sa identicnim
atributom gt region
Tackasti region
Zonalni region
Region je ekvivalent objekta u rasterskom nacinu
123Rasterski podaci
Autor Unated States Geological Survay
(USGS) Datum publikovanja 2004 Naziv kolekcije
Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) Naziv
snimka Deo 3 Arc Second scene SRTM_u03_n044e020
Nivo procesiranja Nepopunjeno, nezavršeno,
Verzija 2.0 Izdavac Global Land Cover Facility,
University of Maryland Lokacija izdavaca College
Park, Maryland Datum izrade snimka Februar 2000.
124Karakteristike vektorskog i rasterskog nacina
- Dobro predstavljanje strukture
- Kompaktnost podataka
- Topologija
- Odlican graficki prikaz
- Velika prostorna preciznost
- Povezanost sa relacionom bazom podataka
- Orjentisan prema objektu
- Kompleksna struktura podataka
- Složen postupak preklapanja, ogranicena prostorna
analiza - Slaba tematska rezolucija
- Veoma jednostavna struktura podataka
- Lako preklapanje i kombinovanje podataka
(prostorna analiza) - Odlican prikaz kontinuiranih prostornih varijabli
- Orjentisan prema atributu
- Velika zapremina podataka
- Rezolucija zavisi od istraživanog fenomena
- Slab vizuelni aspekt dokumenata
- Slaba prostorna preciznost velicina mreže
-
-
Nema suprotnosti, vec samo neizbežno
nadopunjavanje!
125Rasprostranjenje vrste Marsilea quadrifolia L. u
Srbiji
- GIS uraden za potrebe projekta Establishing
Emerald Network in Serbia - Reljef Global Land Cover Facility, University of
Maryland - Državna granica i recna mreža VGI
- UTM mreža European Environment Agency
- Podaci o rasprostranjenju biljnih vrsta Dr
Gordana Tomovic, Biološki fakultet Univerziteta u
Beogradu