headerphoto

Cvičení 1: Mapování s GNSS - fáze přípravy projektu

Realizace projektu mapovaní s použitím globální polohových a navigačních systémů (GNSS) technologie je možné rozdělit do třech základních částí.

  • Fáze přípravy
  • Fáze realizační
  • Fáze vyhodnocení

Základní dělení projektu na fáze je stejné, ať už je mapování prováděno jakoukoliv třídou GNSS přístrojů. Přesto existují rozdíly v jednotlivých krocích, které jsou realizovány v každé z fázi při práci s různými GNSS přístroji, v různých programových prostředích a při aplikaci různých technik získávání měření. Toto cvičení je věnováno obecnému popisu přípravné fáze mapování s důrazem na přípravu dat.

V následující tabulce jsou uvedeny třídy GNSS přístrojů a sady přístrojů použitelné ve cvičení. PP - zkratka pro Post-Processing. Podporované metody měření jsou uvedené s ohledem na metody, které jsou oficiálně aktivované u přístrojů GNSS zakoupených Katedrou geoinformatiky.

Třída Sada přístrojů Software Podporované metody měření
nižší vlastní mobilní telefon ESRI Field Maps Autonomní, EGNOS(SBAS)
nižší Trimble Juno 3D ESRI ArcPAD Autonomní, EGNOS(SBAS)
střední Trimble Juno 3D (kontrolor) + Trimble PRO 6T (přijímač) Trimble Pathfinder Office Autonomní, EGNOS(SBAS), PP DGNSS 1-frekvenční, Real-Time DGNSS
vyšší Trimble R10 (TSC3, výtyčka) Trimble Access Autonomní, EGNOS(SBAS), PP DGNSS 2-frekvenční, Static, RTK

Soubory ke stažení

Cíle cvičení

  • Seznámit se s postupem výběru GNSS přístroje a metody měření pro zadaný projekt mapování.
  • Naučit se jak definovat cíl mapování, jak vytvořit datový slovník a datový model.

Úkoly

  1. Prostudujte si obsah cvičení.
  2. Pro projekty v dokumentu AktualniProjekty.pdf vyberte vhodné metody měření s ohledem na požadovanou přesnost měření a charakter objektu mapování.
  3. Pro projekty v dokumentu AktualniProjekty.pdf vyberte třídu a typ GNSS přístrojů. Vycházejte z rozdělení v tabulce 1. Vyberte ten přístroj, který podle vašeho názoru umožní nejlépe realizovat zadaný projekt. Vaši volbu odůvodněte.
  4. Pro každý projekt si založte samostatný dokument (viz. sekce obsah zprávy zde), ve kterém si povedete dokumentaci zpracování jednotlivých fází každého projektu. Během tohoto cvičení vypracujete obsah části zprávy: Zadání projektu, Výběr třídy GNSS přístroje a jeho zdůvodnění, Výběr metody měření a její zdůvodnění.
  5. Pro všechny projekty v dokumentu AktualniProjekty.pdf rozpracujte datový model pro sběr data, kterými budete popisovat zadané objekty mapování.

Obsah cvičení

Definice cíle a stanovení metody mapování

Před zahájením mapování si musíte stanovit odpovědi na dvě základní otázky:

  1. Co je cílem nebo předmětem mapování?
  2. Jaká je požadovaná přesnost mapování? -> Jakou metodu měření a typ GNSS přístroje zvolit?

V první fázi vás bude zajímat dostupnost předmětu mapování.

1) Je cílem jen výtyčit polohu jasně identifikovatelných zájmových objektů s požadovanou přesností, případně dále provést sběr dalších informací o objektu zájmu? Nebo je nutné předmět zájmu nejprve lokalizovat (vyhledat podle zadané polohy - navigace pomocí GNSS) s použitím přístroje GNSS a pak případně provést sběr dalších informací o objektu?

Pokud je nutné předmět zájmu nejprve lokalizovat (navigovat se k němu) pomocí přístroje GNSS, například zasypaný vrt nebo předměty s nízkým profilem jako je hraniční kámen v oblasti s hustým podrostem, pak musíte použít přesný přístroj GNSS a přesnou metodu měření (korekce v reálném čase).

Pokud je objekt zájmu jasně viditelný a identifikovatelný, je hlavním vodítkem pro výběr GNSS přístroje a metodu měření, požadovaná polohová přesnost vytýčení polohy. Při použití diferenční metody je možné použít korekce post-processingem.

2) Jaký je charakter krajiny a prostředí ve které má být prováděno mapování?

Otevřená krajina: znamená bezproblémové měření jakýmkoliv typem GNSS přístroje a jakoukoliv metodou měření.

Krajina s občasnými překážkami stínicími výhled na oblohu (osamocené nebo řídce rozptýlené stromy a budovy): střední riziko pro fázová měření prováděná v blízkosti překážek. Mírné riziko pro kódová měření prováděná v blízkosti překážek.

Krajina s velkým množstvím překážek, které stíní výhled na oblohu (hustá zástavba, les, stromořadí, údolí, strže): vysoké riziko pro fázová měření. Střední riziko pro kódová měření.

Pokud je požadována vysoká polohová přesnost měření, odpovězte si na otázky (pokud to nevyplynulo z první otázky):

3) Je nutné přesnou polohu stanovit okamžitě (objekty zájmů je nutné lokalizovat právě s použitm GNSS)?

4) Může být provedeno dodatečné zpřesnění polohy po dokončení měření, aniž by byla ohrožena vlastní realizace mapování?

V případě požadavku vysoké přesnosti určení polohy v reálném čase si odpovězte na otázky.

5) Je v blízkosti dostupný zdroj korekcí (referenční stanice, síť referenčních stanic)?

6) Pokud ne, disponuji alespoň druhým přístrojem GNSS, který by bylo možné použít jako referenční přístroj?

7) Existuje komunikační kanál pro předávání korekcí mezi mapovacím přístrojem GNSS a zdrojem korekcí (sítě referenčních stanic nebo nějaký druhý přístroj GNSS)?

Při výběrů vhodných přístrojů a metod měření pro jednotlivé zadané projekty (AktualniProjekty.pdf) porovnejte charakteristiky jednotlivých metod měření, charakteristiky GNSS přístrojů s odpověďmi, které jste si dali na otázky 1 až 7.

Pozor: Po zodpovězení všech předcházejících otázek je teprve možné zhodnotit, zda je s vaším technickým a programovým vybavením možné měření provést. Odpověď může být, že zadaný úkol je s danými prostředky neřešitelný! To ale neplatí pro aktuálně zadané projekty v dokumentu AktualniProjekty.pdf.

Autonomní měření

  • Jeden přístroj GNSS.
  • Výsledná poloha real-time v terénu.
  • Vhodné pro hledání objektů, které jsou jasně viditelné a odlišitelné.
  • Jakákoliv třída z pohledu poměru cena/výkon nejnižší třída.
  • Protokol NMEA-0183 nebo jakýkoliv jiný proprietární protokol.
  • Používají se kódová měření, typicky na jedné frekvenci.
  • Horizontální přesnost v určení polohy obvykle první metry, při vhodných podmínkách až k 1 metru.
  • Vertikální přesnost výrazně nižší (1,5 x horší) než horizontální.
  • Umožňuje dynamický pohyb (kinematické měření).
  • Kromě přístroje GNSS s nezbytným počítačem a aplikací není nutné zajišťovat žádné další zařízení, software ani data korekcí.

Poznámka: Mapování probíhá za ideálních podmínek velmi zřídka! Proto i přesnost měření v úrovni kolem 1 metru bude spíše výjimkou než pravidlem.

Měření DGNSS s post-processingem nebo fázová měření s post-processingem (Statika, Stop And Go, Kinematická PP)

  • Dva GNSS přístroje v terénu nebo jeden přístroj a data ze sítě referenčních stanic GNSS.
  • Výsledná poloha je získaná až následným zpracováním po ukončení celého měření (= post-processing).
  • Nevhodné pro hledání objektů (přesná navigace k cíli pomocí GNSS).
  • Střední nebo vyšší třída GNSS přístrojů.
  • Podpora formátu RINEX musí být u obou přístrojů nebo musí pracovat oba se stejným formátem pro ukládání dat z měření -> stejný výrobce a jeho SW pro zpracování naměřených dat.
  • Horizontální i vertikální přesnost v závislosti na použitém typu měření (kódová versus fázová, jednofrekvenční versus dvoufrekvenční) a délce základny. V případě jednofrekvenčních kódových měření standardně na úrovni 0.5 až 1 m, v případě dvoufrekvenčních fázových měření standardně jednotky centimetrů.
  • Použitelné jak pro statická měření, tak pro kinematické měření. U statických fázových měření nutná delší observace (potřeba získat dostatečné množství fázových měření pro úspěšné vyřešení ambiguit. Fázová měření jsou citlivá na ztrátu signálů družice v členitém prostředí.)
  • Nutný přístup ke zdroji surových observací z referenčního přijímače BASE (standardně ve formátu RINEX). Nutné použít specializovaný software pro post-processing.

Velikost základny [angl. baseline] je vzdálenost mezi přijímačem v terénu a referenčním přístrojem BASE. Přesné metody GNSS měření mají většinou výslednou přesnost definovanou jako součet pevné chyby měření a chyby dané délkou základny vyjádřené v jednotkách ppm.

ppm = Parts per million -> miliontina z celku tj. 0,000001 = 0,0001%

Real-time DGNSS měření a fázová RTK (Real-time Kinematic) měření

  • Dva GNSS přístroje v terénu nebo přístroj a on-line korekce ze sítě referenčních stanic.
  • Výsledná zpřesněná poloha je známá okamžitě v terénu, nedochází k žádnému následnému zpracování.
  • Vhodné pro hledání objektů, které nemusí být jasně viditelné a odlišitelné, pokud známe jejich souřadnice. Vhodné ale jen pro otevřenou a "polootevřenou" krajinu.
  • Střední nebo vyšší třída GNSS přístrojů.
  • Podpora protokolu RTCM, popřípadě jiného (většinou proprietárního) formátů pro real-time předávání korekcí. V případě předávání korekcí přes internet protokol Ntrip.
  • Horizontální i vertikální přesnost od centimetrů v závislosti na délce základny (fázová měření - vysoká citlivost na prostředí a jeho rušivé vlivy) po desítky centimetrů (50 cm a více pro čistá kódová měření).
  • Používá se pro dynamické měření.
  • Nutný on-line přístup ke korekcím. Rádio modem nebo mobilní telefon s přístupem k datovým službám mobilních operátorů.

Obě základní otázky jsou spolu velmi úzce propojeny, jak je vidět z příkladu 1 a 2.

Příklad 1 - Cílem mapování má být opětovné výtyčení pozice starých vrtů, které již byly zasypány. Z dokumentace vrtu jsou známé souřadnice hledaných vrtů.

Zdůvodnění metody mapování: Po zasypaných objektech nemusí být na povrchu již žádná stopa. Proto je nutné objekty lokalizovat s velmi vysokou přesností v řádech prvních desítek centimetrů v reálném čase. Z výše uvedených požadavků vyplývá nutnost použit metodu RTK, která poskytuje požadovanou přesnost v reálném čase. Omezení: metoda je s vysokou přesností použitelná jen v otevřené a polootevřené krajině.

Navržený přístroj: Trimble R10 (TSC3, výtyčka), metoda RTK. Jen v otevřené nebo polootevřené krajině jinak nelze realizovat pomocí technologie GNSS!

Příklad 2 - Cílem mapování je inventarizace existujících vrtů v zájmové oblasti. Každý z vrtů je zřetelně označen 50 cm pažnicí (nadzemní částí vrtu) žluté barvy. Cílem je vrt nalézt, provést jeho identifikaci a doplnit záznamy o poškození vrtu a o jeho použitelnosti pro další režimní měření (jako jsou například sledování pohybu hladiny podzemních vod), popřípadě provést jeho přeměření s horizontální polohovou přesnosti do 50 cm.

Zdůvodnění metody mapování: Pokud mapování bude provádět osoba seznámená s oblastí a polohou vrtů, je možné použít jednoduchou autonomní metodu. V opačném případě je potřeba použít techniku určující polohu s velmi vysokou přesností v reálném čase. Vyšší přesnost je v obou případech vyžadována při přeměřování již nalezeného objektu, kdy je potřebné použít GNSS přístroj střední či vyšší třídy. Přeměření polohy objektů může být vyhodnocováno i post-processingem.

Navržený přístroj: Trimble R10 (TSC3, výtyčka), metoda RTK, nebo Trimble Juno 3D (kontrolor) + Trimble PRO 6T (přijímač), metoda DGNSS s post-processingem.

Návrh a kontrola datového modelu pro cíl mapování

Poznámka: Přestože se jedná o velmi důležitou část přípravy GIS mapování, bývá uživateli začátečníky podceňován. Přitom chyba učiněna v této fázi přípravy projektu může velmi snadno zmařit nebo alespoň zkomplikovat dny práce v terénu.

Jedním z hledisek, které je třeba zvážit při definici a popisu cíle mapování je, zda mapování bude probíhat jako:

  • Nové mapování bez návaznosti na předchozí mapování.
  • Revize nebo inventarizační mapování, které vychází z již exitujících dat nebo mapování.

Nové mapování

V tomto případě se jedná o projekt bez možnosti odvodit náročnost a rozsah popisu mapovaných objektů na základě předcházející zkušenosti s mapováním (pasportizaci či inventarizací) objektů stejného druhu. Nemusí být dopředu známo rozložení mapovaných objektů v prostoru (zájmové oblasti). V současnosti neexistuje mnoho předmětů mapování, které by při sestavování projektu mapování musely patřit jen do této kategorie.

Pokud to jde, vždy se snažte případný projekt nového mapování bez návaznosti převést na projekt typu revize nebo inventarizační mapování. Jen v málo případech to nepůjde. Součásti nového mapování je vždy analýza, co přesně je požadováno na výstupu mapování a návrh celého datového modelu, který zohlední požadavky na výstupy mapování.

Poznámka: Většinou již existuje formalizovaný popis toho, co se má mapovat. Vaším úkolem je jenom ten popis nalézt, zhodnotit jej a popřípadě obohatit. Určitě existuje obor, který se zabývá předmětem vašeho mapování a kde odborníci sestavili systematický popis.

Revize nebo inventarizační mapování

Tato varianta mapování vychází z již existujících dat pořízených dříve mapováním nebo jinými metodami. Cílem je buď aktualizovat digitální data, nebo při aktualizaci analogových dat stávající data digitalizovat. Při aktualizaci může jít o kontrolu geometrické i tematické složky geoprvků. Důvodem pro aktualizaci polohy může být například dnes již nevyhovující přesnost metody předchozí lokalizace objektů. Zpravidla je toto mapování snadnější ve fázi přípravy projektu, protože je možné bez úprav nebo jen s drobnými úpravami převzít návrh existujícího datového modelu.

V některých případech je však vhodné zvážit zda není lepší zahájit zcela nové mapování. Především v případě, kdy předchozí forma archivovaných dat (většinou analogová) nevyhovuje novým a možným budoucím požadavkům na způsob jejich zpracování a archivování.

Příklad 3 - Příprava kampaně pro mapování svahových deformací na vymezeném území

Při mapování svahových deformací lze vycházet z již existujících standardizovaných inventarizačních (pasportizačních) karet svahových deformací, které mají jak papírovou podobu, tak jsou v digitální podobě v databázi České Geologické Služby - Geofond. Pro sledované údaje jsou již předem stanoveny číselníky. Je popsáno, jak by měly být informace sbírány, v jakých jednotkách mají být prováděná měření fyzikálně chemických veličin.

Datový slovník

Z pohledu návrhu a implementace informačního systému se jedná o soubor, který definuje strukturu a složení datové základny a obsahuje metadata potřebná pro správu dat. Datový slovník zahrnuje seznam všech datových objektů v databázi, jména a popis všech datových prvků a jejich vztahů, údaje o integritních omezeních, jména uživatelů a evidenci udělených práv a oprávnění, kontrolní informace.

Zjednodušeně se jedná o popis databáze, který obsahuje kompletní popis logického i fyzického datového modelu:

  • informace o struktuře databáze
  • informace o objektech uložených v databázi
  • informace o uživatelích a jejich oprávněních

Upozornění: z výše uvedeného seznamu se v rámci tohoto cvičení budeme zabývat jen první a druhou odrážkou. Při popisu se bude jednat přímo o popis prostorových dat ukládaných v souborových formátech, které jsou použitelné v aplikacích pro mapování.

Modelový příklad návrhu datového slovníku naleznete níže. Zvolená forma popisu je jedna z mnohých a nejste jí vázáni. Existují široce používané prostředky pro vizualizaci a návrh datových slovníků a modelů jako jsou třeba Case nástroje a jazyk UML. Ty jsou však pro potřeby tohoto cvičení zbytečně předimenzovány.

Definice tříd geoprvků

Třídy geoprvků (třída geoprvků = vrstva mapovaných objektů) budou popisovány pomocí tabulky. Tabulka obsahuje základní informace o tom, jaké objekty patří do dané třídy geoprvků a jejich základní charakteristiky z pohledu jejich implementace v GIS (geometrická a tematická složka třídy geoprvků). Jedna tabulka = popis jedné třídy geoprvků. Každá tabulka by měla podat vyčerpávající přehled o všech relevantních vlastnostech geoprvků vzhledem k zadanému cíli mapování.

Zadání cíle mapování > Definice třídy > Geometrická složka > Tematická složka > Integritní omezení

Zadání projektu (příklad): proveďte mapování křižovatek komunikací pro motorová vozidla. Data budou sloužit pro síťovou analýzu (nalezení nejkratší, nejrychlejší nebo nejlevnější cesty mezi dvěma místy v silniční síti). Důležitou informaci je proto doba zdržení v křižovatce při průjezdu auta křižovatkou dvou a více komunikací. Z toho důvodu je nutné do modelu zahrnout také i značkami značené nebo světelnou signalizaci vybavené přechody pro chodce, které mohou v silničním provozu znamenat také časové zdržení.

Data mají být použita v rámci území ČR.

Zadání cíle mapování > Definice třídy > Geometrická složka > Tematická složka > Integritní omezení

První část tabulky datového modelu je důležitá pro správné vymezení obsahu třídy geoprvků. Musí dát jednoznačnou odpověď na to otázku: Co patří a co nepatří do třídy geoprvků? Dále umožní jednoznačně specifikovat název vrstvy a způsob reprezentace geometrické složky geodat. První část tabulky by měla obsahovat tyto informace:

  • Název třídy - úplný název třídy geoprvků. Jeho účel je pouze výkladový (nebude používán při vytváření souborů nebo databáze).
  • Systémový název třídy - je klíč pro tvorbu jména souboru nebo tabulky databáze do které budou geoprvky ukládány. Nemusí být podobný názvu třídy! Definici systémového názvu bude možná nutné rozšířit, pokud budou geodata organizována při ukládání například po mapových listech. Pokud tedy nevznikne jenom jeden datový soubor, ale vznikne více datových souborů pro stejnou třídu pokrývajících dané území, tak by každý soubor měl mít svůj jednoznačně odvoditelný název (předpis pro jeho vytvoření).
  • Popis obsahu třídy - slovní charakteristika obsahu třídy geoprvků. Jednoznačná identifikace toho, co do dané třídy geoprvků patří a co nepatří. Zde by se měla objevit pravidla, specifikující za jakých podmínek bude prvek splňující základní charakteristiky slovního popisu do třídy přiřazen. Například na základě jeho velikosti, četnosti výskytu, jiné jeho kvalitativní nebo kvantitativní charakteristiky.

Kritériem pro nalezení křížení komunikací, které je důležité podle daného zadání, je typ povrchu u komunikací pro motorová vozidla a skutečnost, že nesmí dojít k mimoúrovňovému křížení komunikací. Ve vztahu k chodcům jsou pak z hlediska zpracování relevantní jen ta křížení, kde je světelná signalizace, nebo jsou značená dopravním značením.

Tabulka 2 - Definice obsahu třídy - první krok tvorby datového modelu k uvedenému příkladu.

Křižovatky komunikací Typ geoprvku Souřadnicový systém
Název třídy KRIBOD ? ?
Křížení všech zpevněných komunikací pro motorová vozidla. Označená křížení všech komunikací pro chodce a zpevněných komunikací pro motorová vozidla. Mimoúrovňové křížení nebude v této třídě zachyceno.

Zadání cíle mapování > Definice třídy > Geometrická složka > Tematická složka > Integritní omezení

  • Typy geoprvků - bod, linie, polygon, multi-body, multi-linie, multi-polygony, atd. V tomto cvičení budete používat jen body, linie (správně řetězce linií) a polygony.
  • Rozměrnost geoprvků - zda budou geoprvky 2D, 3D nebo 4D
  • Souřadnicový systém - pro ukládání geometrické složky geoprvků.
  • Výškový souřadnicový systém - pro ukládání geometrické složky geoprvků.

Poznámka: z hlediska specifikace jednoduchých geoprvků podle OGC je rozměrnost geoprvku definovaná názvem entity "Point", "Polygon", "Polyline" atd. a přídavky "Z" (třetí rozměr), "M" (čtvrtý rozměr) nebo "ZM". Takže 3D bod se podle specifikace OGC vyjádři názvem "PointZ". Čtvrtý rozměr "M" umožňuje geoprvku přiřadit nějakou geometrickou vlastnost.

Tabulka 3 - Definice geometrické složky třídy geoprvků - druhý krok tvorby datového modelu k uvedenému příkladu.

Křižovatky komunikací Typ geoprvku Souřadnicový systém
Název třídy KRIBOD PointZ S-JTSK
Křížení všech zpevněných komunikací pro motorová vozidla. Označená křížení všech komunikací pro chodce a zpevněných komunikací pro motorová vozidla. Mimoúrovňové křížení nebude v této třídě zachyceno.

Zadání cíle mapování > Definice třídy > Geometrická složka > Tematická složka > Integritní omezení

Popis tematické složky georpvků je proveden v druhé části tabulky. Pro účely tohoto cvičení bude popis obsahovat tyto informace:

  • Název - název atributu, který má pouze výkladový význam.
  • Slovní popis atributu - pokud není Název sám o sobě dostatečně výstižný, pak použijte slovní popis atributu. Pokud se jedná o atribut obsahující hodnotu z poměrové nebo intervalové domény, pak musí být uvedeny jednotky, aby bylo jednoznačné, v jakých jednotkách musí být hodnota atributu zapsána.
  • Systémový název - název atributu tak, jak má být při implementaci datového modelu používán v datové sadě. Pro tvorbu názvů atributů platí obdobná pravidla, jako pro tvoru názvů souborů: žádná diakritika, žádné speciální znaky a žádné mezery! Délku názvu omezovat na maximálně 12 znaků.
  • Doména a základní datový typ - klasifikace hodnotové domény atributu. Ovlivňuje operace, které je možné s atributem geoprvku provádět. Doména má také zásadní vliv na volbu datového typu atributu.
  • Integritní omezení - definice série podmínek nebo pravidel omezujících množinu všech hodnot, kterých může atribut vzhledem ke své doméně a datovému typu nabývat, na podmnožinu relevantních hodnot. Pokud není u hodnoty výčtového typu definován číselník (zapište název číselníku). V tabulce číselníku by měly být nadefinovány povolené hodnoty daného atributu (týká se hlavně textových hodnot). Integritní omezení se může užívat i u ostatních typů domén.
  • Povinnost zadání hodnoty - závisí na požadavcích a účelu použití dat. Všechny systémové atributy by měly být vždy označeny jako povinné (autor záznamu, autor aktualizace, identifikátor záznamu).
  • Neznámá hodnota - definuje, jak bude do atributu zapsána hodnota v případě, že je hodnota atributu neznámá nebo nezjištěná. U výčtových hodnot reprezentovaných číselníkem je to kód, který bude používány pro neurčenou hodnotu.

Tabulka 4 - Definice tematické složky třídy geoprvků - třetí krok tvorby datového modelu k uvedenému příkladu.

Název Slovní popis Sys. název Doména Datový typ Integritní omezení Povinnost zápisu
Typ řízení provozu tRize výčtová text (20) K
Průměrný čas zdržení Průměrný čas zdržení v křižovatce v sekundách. nTime poměrová číslo (3) T
Datum aktualizace Datum poslední aktualizace. DAkt intervalová datum T/K
Autor aktualizace Autor poslední aktualizace. AAkt výčtová text (7) T/K

Poznámka: Červeně označné atributy budeme v těchto cvičeních považovat za systémové a proto budou vždy povinné! Jejich cílem je identifikovat autora a datum vzniku, respektive poslední změny, geometrické nebo tematické složky geoprvku. V ostrém provozu by tyto údaje byly evidovány jiným způsobem, který by umožňoval sledovat všechny zásahy do dat. Použití těchto mechanismů je ale obsahem jiného předmětu, proto zde budeme používat tento jednoduchý zápis.

Domény hodnot: hodnoty používané pro zápis atributů můžete zařadit do jedné ze čtyř základních domén, a to výčtová (angl. nominal), pořadová (angl. ordinal), intervalová (angl. interval) a poměrová (angl. ratio). Charakteristiku jednotlivých domén můžete nalézt například zde.

Hodnoty z poměrové a intervalové domény je možné převést na hodnotu z výčtové domény. V GIS se k tomu většinou používá tzv. reklasifikace hodnot. Při tomto převodu dojde ale k redukci původní hodnoty na hodnotu novou, ze které už není možné zpětně odvodit hodnotu původní. Při volbě domény musíte vycházet z požadavků na operace s hodnotou.

Příklad: pokud bude popsaná orientace ke světovým stranám úhlem azimutu 189 °, pak se jedná se o poměrovou hodnotu. S takovým atributem můžete provádět výpočty v navigačních úlohách. Hodnotu azimut = 189 ° je možné převést do výčtové domény jako hodnotu azimut = JIH. Většina lidí bude takto uvedenou hodnotu interpretovat mnohem snadněji než azimut vyjádřený číselně. Ale na druhou stranu, azimut = JIH není možné použít pro přesné navigační výpočty. Z hodnoty azimut = JIH už také nepůjde nikdy zjistit, jaká byla původní poměrová hodnota azimutu v obloukových jednotkách!

Datové typy

V závislosti na používané aplikaci může být k dispozici celá řada různých datových typů. Nejdůležitější je však umět se orientovat v základních datových typech. Všechny ostatní jsou pak ve většině pouze upřesněním definice jednoho ze základních datových typů.

V rámci základních datových typů budeme rozlišovat:

  • boolean (pravda/nepravda) <- výčtová doména
  • celé číslo (integer) <- poměrová, intervalová, výčtová nebo pořadová
  • desetinné číslo (float, double) <- poměrová, intervalová, výčtová
  • datum (date) <- intervalová
  • text (string) <- výčtová doména

Povinnost zápisu

Povinnost zápisu bude označována třemi příznaky:

  • T - povinnost vyplnit v terénu.
  • K - povinnost vyplnit atribut v kanceláři před ukončením práce na projektu.
  • T/K - povinnost vyplnit při jakékoliv změně, ať už v terénu nebo v kanceláři.
  • - - atribut nemusí být vyplněn.

Zadání cíle mapování > Definice třídy > Geometrická složka > Tematická složka > Integritní omezení

Integritní omezení slouží v případě databází (a také v případě námi definovaných tříd geoprvků) k tomu, aby bylo zajištěno, že se úpravou dat v databázi neztratí nebo nepoškodí data nebo, že se do databáze nedostanou data, která tam nemají co dělat. Existuje několik typů integritních omezení. Ze třech základních typů integritních omezení se ve cvičení seznámíme s tzv. doménovou integritou.

Cílem doménové integrity (dále jen integritní omezení) je zajistit, že do tematické složky geoprvků budou zapsána jen správná data vyhovující doméně. Například uživatel nebude moci zapsat do atributu číselného datového typu textovou hodnotu.

Příklad: Integritní omezení (IO) pro zápis rodného čísla uživatele do fiktivní databáze. IO pro formát AABBCC/DDDE je vysvětleno v následující tabulce. Uvedený příklad je jeden z komplexnějších.

Tabulka 5 - Definice integritního omezení pro stanovení rodného čísla.

Číslice Popis Přípustné hodnoty
AA rok narození (poslední dvojčíslí) 00-99
BB měsíc narození muži: 01 až 12
ženy: 51-62 (číslo měsíce +50)
CC den narození leden, březen, květen, červenec, srpen, říjen, prosinec: 01-31
duben, červen, září, listopad: 01-30
únor: 01-29 (přestupný rok), 0-28 (normální rok)
DDD trojmístná koncovka 000-999
E kontrolní číslice pro občany narozené do 31.12. 1953 včetně: není, dle toho poznáme, že jde o rok 1900-1953
pro občany narozené od 1.1. 1954 včetně: je, dle toho poznáme, že jde o rok 1954-2053.
Její výpočet se provede dělením jedenáctkou devítimístné čísla vytvořeného z datové části před lomítkem a trojmístné koncovky. Celočíselný zbytek (MOD) tohoto podílu je kontrolní číslice. Je-li zbytek 0, pak kontrolní číslice je 0, pokud je zbytek 10, kontrolní číslice je také 0

Tabulka 6 - Definice integritních omezení atributů geoprvků - čtvrtý krok tvorby datového modelu k uvedenému příkladu.

Název Slovní popis Sys. název Doména Datový typ Integritní omezení Povinnost zápisu
Identifikace křížení Jednoznačný identifikátor křižovatky KrizID intervalová číslo (10) >= 0 T/K
Typ řízení provozu tRize výčtová text (20) TypRize K
Průměrný čas zdržení Průměrný čas zdržení v křižovatce v sekundách. nTime poměrová číslo (3) -1 ... 999 T
Datum aktualizace Datum poslední aktualizace. DAkt intervalová datum MM/DD/RR T/K
Autor aktualizace Autor poslední aktualizace. AAkt výčtová text (7) Osobní číslo T/K

Při definici výčtových hodnot atributů je nezbytné přesně definovat, jakým způsobem jsou hodnoty atributů tvořeny. V případě, že není možné vytvořit jednoznačný předpis pro generování hodnot, je nutné vytvořit jednoznačný číselník. Účelem číselníku je sjednotit hodnoty popisovaných výčtových (nominálních) atributů tak, aby všichni, kdo je budou vyplňovat, věděli, jaké hodnoty mohou a jaké hodnoty naopak nesmí používat.

Tabulka 7 - Definice integritních omezení atributů geoprvků (číselníků) - čtvrtý krok tvorby datového modelu k uvedenému příkladu.

Název číselníku Hodnoty
TypRize Světelná, Dopravní značení, Neřízená, Neurčeno

Tabulky 6 a 7 tvoří výsledný datový model pro příklad křižovatek komunikací. Váš způsob organizace obsahu tabulky může vypadat jinak, ale neměli byste v rámci tohoto cvičení vynechat žádnou z položek uvedených v návodu.