Výzkumný ústav geodetický, topografický a kartografický, v.v.i.

Geografický ústav, Přírodovědecká fakulta Masarykovy univerzity

Lesprojekt Služby, s.r.o.

Ročník 53 Publikace č. 43

Geografická datav informační společnosti

Karel CharvátMilan Kocáb

Milan KonečnýPetr Kubíček

Zdiby 2007

Recenzenti:

Prof. RNDr. Jiří Hřebíček, CSc., Masarykova univerzita v Brně

Prof. Ing. Bohuslav Veverka, DrSc., Fakulta stavební ČVUT v Praze

ISBN 978-80-85881-28-8

AKADEMIE VĚD ČESKÉ REPUBLIKY

Tato publikace byla vydaná na základě výsledků řešení projektů Akademie věd České republiky „Informační společnost“ tematického programu „ II. Národní program výzkumu – TP2“ (2004 – 2007):

• Management geografických informací a znalostí

(Reg.č.T206030407)

Cílem projektu bylo vytvoření uceleného systému managementu geografických informací a znalostí a jejich uplatnění v praktických aplikacích.

Řešitel: Ing. Milan Kocáb, MBA

Spoluřešitelé: Ing. Stanislav Holý, Doc. RNDr. Milan Konečný, CSc.

• Mobilní sběr prostorových dat pro mapovaní v reálném čase

(Reg.č. T101630421)

Cílem řešeného projektu bylo vytvořit základní infrastrukturu pro on-line vkládání prostorových dat zájmovými skupinami prostřednictvím mobilních zařízení.

Řešitel: Doc. RNDr. Milan Konečný, CSc.

Spoluřešitelé: Ing. Milan Kocáb, MBA, Ing. Jiří Krejza

• Navigační a logistické systémy

(Reg.č.T109890411)

Základním cílem projektu bylo vyvinutí modulárního logistického GIS systému.

Řešitel: Ing. Zbyněk Křivánek

Spoluřešitelé: Ing. Jaroslav Jansa, Ing. Milan Kocáb, MBA

• Systém přenosu dokumentačních dat pro aktualizaci informačního systému státní správy zeměměřictví a katastru

(Reg.č.1ET206030506)

Cílem projektu byl rozvoj informačních technologií ve sféře tvorby aktualizačních souborů pro státní správu zeměměřictví a katastru.

Řešitel: Ing. Milan Kocáb, MBA

Spoluřešitelé: Ing. Stanislav Holý, Ing. Pavel Kosta

KOLEKTIV AUTORŮ:

Lesprojekt Služby, s.r.o., Kostelec nad Labem:

RNDr. Karel Charvát

Výzkumný ústav geodetický, topografický

a kartografický, v.v.i., Zdiby:

Ing. Milan Kocáb, MBA

Geografický ústav,

Přírodovědecká fakulta Masarykovy univerzity v Brně:

Doc. RNDr. Milan Konečný, CSc.

Geografický ústav,

Přírodovědecká fakulta Masarykovy univerzity v Brně:

RNDr. Petr Kubíček, CSc.

Seznam pracovníků, kteří se dále podíleli na zpracování publikace:

Brázdilová J. (MU Brno), Cajthaml T. (VÚGTK), Čepický J. (HSRS), Drbal A. (VÚGTK), Dutka M. (VÚGTK), Dvořák P. (Wirelessinfo), Friedmannová L. (MU Brno), Gnip P. (Wirelessinfo), Holý S. (HSRS), Horák P. (HelpForest), Ježek J. (HSRS), Kafka Š. (HSRS), Karavdić J. (VÚGTK), Kosta P. (GESKO), Krejza J. (LESP), Křivánek Z. (LESP), Musil M. (Wirelessinfo), Řezník T. (MU Brno), Stachoň Z. (MU Brno), Staněk K. (MU Brno), Střelková J. (VÚGTK), Talhofer V. (MU Brno), Tryhubová P. (VÚGTK), Valdová I. (VÚGTK, ČÚZK), Vaniš P. (VÚGTK), Vlk M. (Wirelessinfo), Zaoralová J. (VÚGTK), Zbořil J. (MU Brno)

Odborná redakce

Petr Kubíček

Technická redakceAlexandr Drbal, Václav Nejedlý, Filip Antoš, Jaroslava Matesová, Ivana Skulínková, Václava Skulínková, Štěpán Böhm, Helena Vovsová

OBSAH

Úvod 9

Použitá terminologie 13

Hlavní používané zkratky 15

ČÁST I SPRAVADAT

Kapitola 1: SPRAVADAT 21

Kapitola 2: GEOGRAFICKÉ INFORMAČNÍ SYSTÉMY V NÁRODNÍ GEOINFORMAČNÍ INFRASTRUKTUŘE 23

Kapitola 3: METADATA, TEZAURY A KATALOGOVÉ SLUŽBY 29

Kapitola 4: INTEROPERABILITA, DATOVÉ MODELY A GENERALIZACE DAT 49

Kapitola 5: ARCHITEKTURA PRO SDI A JEDNOTLIVÉ STANDARDY PRO JEJÍ PODPORU 63

Kapitola 6: SDÍLENÍ PROSTOROVÝCH DAT A SLUŽEB A MOŽNÉ OBCHODNÍ MODELY 69

Kapitola 7: VYBRANÁ PILOTNÍ ŘEŠENÍ PROJEKTU SPRAVADAT 85

ČÁST II MOBILDAT

Kapitola 1: VYBRANÉ PROBLÉMY MOBILNÍHO SBĚRU GEODAT 99

Kapitola 2: HLAVNÍ ČINNOSTI PŘI VKLÁDÁNÍ GEODAT V MOBILNÍM PROSTŘEDÍ 105

Kapitola 3: VYUŽITÍ WEBOVÝCH SLUŽEB PRO MOBILNÍ SBĚR GEODAT 113

Kapitola 4: ARCHITEKTURA SYSTÉMU MOBILDAT 121

Kapitola 5: METADATOVÉ PROFILY V MOBILNÍM MAPOVÁNÍ 125

Kapitola 6: NÁČRTOVÝ SYSTÉM A JEHO VYUŽITÍ V MOBILNÍM MAPOVÁNÍ 131

Kapitola 7: TEMATICKÉ MOBILNÍ MAPOVÁNÍ - ZKUŠENOSTI Z PILOTNÍHO PROJEKTU 141

Kapitola 8: VELKOMĚŘÍTKOVÉ MOBILNÍ MAPOVÁNÍ - ZKUŠENOSTI Z PILOTNÍHO PROJEKTU 149

ČÁST III NAVLOG

Kapitola 1: NAVLOG 157

Kapitola 2: METODIKA TESTOVÁNÍ INTEGROVANÉHO PŘIJÍMAČE GPS EGNOS 161

Kapitola 3: PŘEHLED SOUČASNÝCH METOD URČOVÁNÍ POLOHY 169

Kapitola 4: MOŽNOSTI MOBILNÍHO PŘENOSU DAT A VÝVOJ KOMUNIKAČNÍHO MODULU 177

Kapitola 5: JAK ŘEŠIT NAVIGAČNÍ A LOGISTICKÉ ÚLOHY NA ZÁKLADĚ STANDARDŮ OGC/SERVEROVÉ ŘEŠENÍ NAVIGAČNÍCH A LOGISTICKÝCH ÚLOH 189

Kapitola 6: IMPLEMENTACE KLIENTSKÝCH ŘEŠENÍ 203

ČÁST IV GEOPLAN

Kapitola 1: GEODATA PRO AKTUALIZACI INFORMAČNÍHO SYSTÉMU ZEMĚMĚŘICTVÍ A KATASTRU 215

Kapitola 2: DATA GEOMETRICKÉHO PLÁNU OBSAŽENÁ VE VÝMĚNNÉM FORMÁTU 223

Kapitola 3: VYUŽITÍ PŘÍMÉHO PŘÍSTUPU KE GEODATŮM V ZEMĚMĚŘICTVÍ 229

Kapitola 4: KOMUNIKAČNÍ SÍTĚ VHODNÉ PRO ZEMĚMĚŘIČE 235

Kapitola 5: ÚLOHA NÁČRTŮ V NOVÉM MAPOVÁNÍ A PŘI TVORBĚ GEOMETRICKÝCH PLÁNŮ 245

Kapitola 6: ZPRACOVÁNÍ GEOMETRICKÝCH PLÁNŮ PROSTŘEDNICTVÍM WEBOVÉ APLIKACE 255

Doslov 269

Literatura 271

ÚVOD

Po až hvězdném a zejména úspěšném období zavádění geografických informačních systémů (GIS) do každodenního života se komunita specialistů, ale i laických uživatelů zabývajících se či využívajících geografickou (prostorovou informaci), vrátila jako by zpět, právě k ní.

Zatímco v počátcích využití GIS se hodila veškerá data a informace, která byla v digitální formě k dispozici, a ne vždy byla kombinována a spojována oprávněně, v pozdějším období se jasně ukázalo, že geografická data bez standardů a metadatových služeb, bez zajištění harmonizace a interoperability nejsou to, co by nám pomáhalo nalézt pravdivou a správnou informaci pro naše řešení.

Svět kolem nás také nezůstal stát a výrazně se změnil od doby, kdy kanadský vědec Roger Tomlinson přišel poprvé s teorií a praxí GIS. Postupně přicházely nové informační a komunikační technologie, nejprve malé počítače, posléze laptopy. Vzrůstala i nabídka nových podrobných zdrojů prostorových dat, které již nevznikaly pouhou digitalizací map, ale stále více přicházejí ze satelitů, digitálních fotogrammetrických snímků, radarů či skenerů umístěných na letadlech. Přenosu a využití dat napomohl i nárust paměťových datových medií a zejména nové, progresivně se rozvíjející možnosti internetu a Webu (obě média nebyla ještě ani počátkem 80.let v učebnicích GIS vůbec zmiňována). I díky internetu se objevují a stávají populárními mezi širokou veřejností nové typy vyhledávačů pracujících s geografickými daty, jakými je například Google. Ve všech těchto procesech hrají významnou úlohu GIS, čímž došlo k obrovskému navýšení potenciálu jejich využití.

Technologie se nevyvíjejí ve vzduchoprázdnu a jejich úspěšnost je závislá také na tom, jak napomáhají řešení každodenních problémů. Svět se v minulých letech globalizoval, kdysi industriální společnost se v rozvinutých a ekonomicky silnějších zemích změnila na společnost informační s ambicemi směřujícími ke společnosti znalostní. A právě požadavek znalostní společnosti směřuje opět k datům a informacím, či na vyšší úrovni znalostem, které budeme pomocí nových technologií doručovat našim uživatelům, ať už v rámci e-governmentu, e-commerce, realizací projektů jako je Digitální Země, e-Europe, či dalších.

Ve své památné prezidentské řeči na kongresu ICA v Barceloně v r. 1995 tehdejší prezident Mezinárodní kartografické asociace (ICA) Joel Morrison upozornil, že uplatnění geografických informací v tehdejší době záleželo na rozvoji geografického myšlení, které je výrazně pomalejší, než druhá složka procesu, rozvoj moderních technologií. V té době často docházelo k diskuzím, jak nejlépe využít rychle se rozvíjející technologie. Podíváme-li se několik let zpátky na projevy představitelů největších firem, skutečných leaderů v oblasti GI byznysu, jakými jsou americké globálně operující firmy Intergraph, ESRI či Bentley, zjistíme, že i v této oblasti se situace změnila. S prudkým rozvojem informační společnosti, zejména v ekonomicky rozvinutých zemích, vidíme, že řada nových požadavků společnosti si přímo vynucuje použití geografických informací. Elektronické vládnutí (e-government) nebo požadavky na kontrolu kvality životního prostředí, inteligentní dopravu, moderní zbrojní systémy atp., nelze bez prostorové složky uspokojivě řešit.

Nejnovějším příkladem, který znamená výrazný obrat v přístupu k prostorovým datům, byla několikaletá diskuze o evropské iniciativě, později legislativní směrnici INSPIRE (Infrastructure for Spatial Information in Europe). Po dřívějších neúspěšných pokusech vybudovat geoinformační infrastrukturu v Evropě (GII resp. SDI) se v návaznosti na iniciativy přicházející z oblasti životního prostředí, zejména snahu pokrytí požadavků na neustálou informovanost o stavu životního prostředí pro evropské obyvatele kdykoliv a kdekoliv, se země Evropské unie sice obtížně, ale nakonec přece jenom dohodly na vybudování zmíněné informační infrastruktury. Ta by měla navazovat na již dříve uskutečněné kroky nejen v rámci Společenství, ale i v jednotlivých zemích. Jedním z klíčových předpokladů, jež jsou také diskutovány v této knize, je interoperabilita. Řada významných aktivit vychází z tzv. Evropského interoperabilního rámce.

Evropský interoperabilní rámec (IDABC; Interoperable Delivery of European eGoverment Services to Public Administrations, Businesses and Citizens) představuje využití informačních a komunikačních technologií pro podporu přeshraničních služeb veřejného sektoru pro všechny občany a společnosti. Tato iniciativa by tak měla zajistit kvalitní elektronické služby veřejné správy pro všechny koncové uživatele. Konkrétně se jedná o zajištění konzistentních elektronických služeb v oblastech zemědělství, vzdělávání, zaměstnanosti, sociálních věcí, životního prostředí, statistik či výběrových řízení. Jedním ze základních kamenů implementačních projektů je zapojení Open Source software. Výsledkem aktivit budou certifikované služby IDABC v roce 2009.

Vznik SDI, v našem případě INSPIRE, je předpokladem pro nový rozvoj vědeckých disciplín, například kartografie. V současnosti je prostřednictvím inteligentního přístupu do databází a interaktivní uživatelské podpory možné nejen nalézt vhodné mapy na Internetu, ale také je vytvářet a modifikovat podle specifických a individuálních požadavků. Namísto pouhého užití map, které byly někým vytvořeny předem, dovolují tyto nové výzkumné možnosti jednotlivcům využívat kartografii interaktivně, na základně přání individuálního uživatele, zkoumat a reprezentovat prostorové informace. Nové technologie umožňují “živé spojení” mezi instinktivní vnitřní sférou naší prostorové kognice prostřednictvím přímé interakce s novou generací kartografických vizualizací, a tím i s potenciálně nekonečnými zdroji na Internetu.

Uvedené příklady dokumentují, že dochází k progresivnímu rozvoji sběru a dostupnosti geografických dat a informací. Ty jsou pomocí nových technologií zpracovávány a vizualizovány pro potřeby co nejširšího okruhu uživatelů. V souvislosti s tím je také potřeba zásadně řešit složitou problematiku zapojení geografických informací do širokého proudu informačních a komunikačních technologií a jejich aplikací a naopak, aplikovat vlivy rozvoje informační společnosti na celou oblast geografických informací.

V tomto duchu byly formulovány a řešeny i projekty, jež jsou popisovány v předkládané knize. Všechny byly financovány Grantovou agenturou Akademie věd České republiky v rámci programu Informační společnost, tématického programu”II. Národní program výzkumu - TP2. Jde o následující:

• Management geografických informací a znalostí (SPRAVADAT).

Jeho cílem bylo vytvoření uceleného systému managementu geografických informací a znalostí a jejich uplatnění v praktických aplikacích. Jde o vyřešení tvorby, uložení a distribuci velkých datových souborů typu katastr nemovitostí, Státní mapa 1 : 5000, báze geografických dat apod.

• Mobilní sběr prostorových dat pro mapovaní v reálném čase (MOBILDAT).

Cílem projektu bylo vytvořit základní infrastrukturu pro on-line vkládání prostorových dat zájmovými skupinami prostřednictvím mobilních zařízení. Řešitelé vytvořily serverovou služby, které bude tvořit rozhraní mezi distribuovaným GIS a mobilním zařízením uživatele. Služba také poskytuje možnost interaktivních korekcí vkládaných údajů přímo v terénu a výrazně usnadní a zrychlí proces aktualizace dat v GIS.

• Navigační a logistické systémy (NAVLOG).

Základním cílem projektu bylo vyvinutí modulárního logistického GIS systému, sloužícího pro potřeby českého aplikovaného a průmyslového výzkumu a pro výběr optimálních praktických řešení pro energetiku a dopravní telematiku.

• Systém přenosu dokumentačních dat pro aktualizaci informačního systému státní správy zeměměřictví a katastru (GEOPLAN)

Cílem projektu byl další rozvoj informačních technologií ve sféře tvorbyaktualizačních souborů pro státní správu zeměměřictví a katastru. Vyřešení podmínek přímé datové aktualizace souborů informačního systému katastru nemovitostí s využitím jak výměnných formátů dat, tak i nových webových technologií.

Řada tezí a výstupů z výše uvedených projektů byla ověřována i v rámci výzkumného záměru MŠMT ČR, projekt MSM0021622418 s názvem „Dynamická geovizualizace v krizovém managementu“.

Autoři knihy nemají ambici popsat podrobně všechny otázky související s řešenými projekty. Řada z nich je v široké vědecké komunitě otevřena a zatím nedořešena. Ambicí autorů je ale ukázat, na jaké úrovni vývoje je výzkum v České republice resp. v EU a ve světě v uvedených oblastech a tam, kde jsou nedořešené otázky, ukázat, jaké směry řešení v budoucnosti vidí.

Vzhledem k omezenému rozsahu publikace byla pro potřeby čtenářů na adrese www.spravageodat.cz vytvořena doplňková informační stránka o výše zmíněných projektech, barevné verze obrázků a další důležité veřejné výstupy.

MILAN KONEČNÝ

POUŽITÁ TERMINOLOGIE

Následující výčet obsahuje vysvětlení vybraných terminologických výrazů z publikace. Pro ucelenější přehled a vysvětlení odborných termínů v oblasti geoinformačních technologií odkazujeme na Terminologický slovník VÚGTK [160] a oborovou normu – překlad odpovídajících CEN norem.

Ambiguita Neznámý počet celých vlnových délek nacházejících se mezi družicemi GPS a přijímačem, nejednoznačnost.

Bezdrátové sítě Bezdrátový typ počítačové sítě, která jako přenosové médium používá elektro-magnetické rádiové vlny v pásmech řádu GHz (gigahertzů).

Digitální náčrt Náčrt v digitálním vyjádření obsahu předmětů a šetření pro potřebu velkoměřítkového mapování a katastru.

Gazeteer, prostorový tezaurus Seznam toponym seřazený dle abecedy nebo jinak, určující polohu a přednostně též variantní jména, typ objektu a další informace.

Geodata 1: data s implicitním nebo explicitním vztahem k místu na Zemi2: počítačově zpracovatelná forma informace týkající se jevů přímo nebo nepřímo přidružených k místu na Zemi3: data identifikující geografickou polohu a charakteristiky přírodních a antropo-genních jevů a hranic mezi nimi.

Geodetický systém Společný název pro souřadnicový, výškový a tíhový systém.

Geometrický plán Je grafickou částí listin, podle nichž má být proveden zápis do katastru nemovi-tostí. Vyhotovuje se vždy na základě výsledků geodetických prací v terénu a obsahuje grafické zobrazení nemovitosti před změnou a po ní a další údaje podle stanovených požadavků.

Geoprvek Modelový obraz lokalizovatelného objektu reálného světa, který je dále nedělitelný na jednotky stejné třídy a který zahrnuje lokalizaci.

INSPIRE INfrastructure for SPatial InfoRmation in Europe je iniciativou Evropské komise. Stejnojmenná směrnice Evropské komise a Rady si klade za cíl vytvořit evropský legislativní rámec potřebný k vybudování evropské infrastruktury prostorových informací. Hlavním cílem INSPIRE je poskytnout větší množství kvalitních a standardizovaných prostorových informací pro vytváření a uplatňování politik Společenství na všech úrovních členských států.

Integrace geodat Spojování a kombinace geodat z různých zdrojů, v poslední době především v kontextu s využitím webových XML služeb.

Internetová síť Světová komunikační síť, umožňující připojeným počítačům komunikovat s ostatními veřejnými segmenty napojenými na tuto síť.

Interoperabilita geodat 1: schopnost komunikovat, realizovat programy nebo přenášet data mezi různými funkčními jednotkami způsobem, který vyžaduje od uživatele malé nebo žádné znalosti o jednotlivých charakteristikách těchto jednotek2: schopnost technického zařízení či softwaru od různých výrobců spolu úspěšně komunikovat a spolupracovat.

Kálmanův filtr Filtr, který odhaduje stav pohyblivého systému ze série neúplných a rušených měření.

Katastrální operát 1: souhrn měřického a písemného operátu pozemkového katastru2: souborné označení pro dokumentační materiály potřebné pro vedení a obnovu katastru nemovitostí ČR (soubor geodetických informací katastru nemovitostí, soubor popisných informací katastru nemovitostí, souhrnné přehledy o půdním fondu z katastru nemovitostí, dokumentace výsledků šetření a měření pro vedení a obnovu souboru geodetických informací, sbírka listin).

Metadata Data popisující a dokumentující data, data o datech.

Místopisný náčrt Náčrt situace umístění bodu bodového pole vzhledem k okolním objektům, součást formuláře geodetických údajů.

Mobilní klient Klientská část v architektuře klient-server, která je součástí přenosného zařízení (např. PDA, mobilního telefonu apod.).

ON LINE přístup ke geodatům

Zpřístupnění ke geodatům formou webových XML služeb nebo webových aplikací.

Open Source Způsob distribuce programů, dat apod., která splňují jak otevřenost zdrojového kódu, tak umožnění jeho dalšího šíření a úprav.

Pilotní studie Primární studie užitá pro ověření fungování systému.

Případová studie Vzorové zpracování zadaného tematu.

Scénář Podrobný technický popis postupu.

Senzor Prvek nebo zařízení určené k měření fyzikální veličiny.

Souřadnicový systém 1: systém, určený údaji o referenční ploše, orientaci sítě na ni, jejím měřítku, referenčním bodu a užitém kartografickém zobrazení2: sada matematických pravidel pro specifikování způsobu, jakým jsou souřadnice přiřazovány k bodům (ČSN ISO 19111).

Standardizace geodat Soubor opatření zabezpečující jednotnou podobu geografických dat.

Státní souřadnicový systém 1: systém, určený údaji o referenční ploše, orientaci sítě na ni, jejím měřítku, referenčním bodu a užitém kartografickém zobrazení 2: sada matematických pravidel pro specifikování způsobu, jakým jsou souřadnice přiřazovány k bodům (ČSN ISO 19111)3: systém, určený pro specifické práce v určeném prostoru v rámci státu.

Tablet Zařízení na převod obrazu do digitální formy ; skládá se z pevné podložky obsa-hující elektronické zařízení generující elektromagnetické pole a z pohyblivého snímacího zařízení v podobě pera nebo grafického kurzoru se záměrným křížem a lupou.

Telematika Obor zaměřující se na určování polohy pohybujícího se objektu.

Tenký klient Klientský software v architektuře sítě klient-server, jehož funkčnost je závislá na centrálním serveru.

Tezaurus Hierarchicky uspořádaný terminologický slovník lexikálních jednotek obsahu-jící popisovače a vztahy mezi nimi.

Tlustý klient Klientský software v architektuře sítě klient-server, který pracuje nezávisle na centrálním serveru. Obvykle poskytuje větší funkcionalitu než tenký klient.

Triangulační list Plošná evidenční jednotka v bývalé československé trigonometrické síti.

Výměnný formát geodat Kódový záznam dat, který se používá k přenosu mezi jednotlivými programy nebo zařízeními.

Vzhled jevu Abstrakce jevů reálného světa, překlad termínu feature v ČSN ISO normách řady 19100, ekvivalent k pojmu geoprvek.

Webové mapové služby Poskytování mapových výstupů prostřednictvím internetu bez nutnosti přenosu zdrojových souborů dat.

Webové služby Systém umožňující součinnou spolupráci počítačů v síti. Poskytovatel služby nabízí prostřednictvím standardních rozhraní určitá data a služby. Klient najde adresu služby v registru webových služeb, načte si její popis a využívá ji.

HLAVNÍ POUŽÍVANÉ ZKRATKY

A-GPS Asistované GPS

AGS Astronomicko-geodetická síť

AJAX Asynchronous Javascript And XML

ANSI American National Standards Institute

AOA Angle Of Arrival

AP Access Point

AST position paper Architecture & Standards Position Paper

AV ČR Akademie věd České republiky

BBWA Broadband Wireless Access (bezdrátové metropolitní sítě)

BIH Bureau International de I’Heure

BPEJ Bonitní půdně ekologická jednotka

Bpv Výškový systém baltský - po vyrovnání

BSS Basic Service Set

CAGI Česká asociace pro geoinformace

CBCH Cell Broadcast Channel

CDMA Code Division Multiple Access

CLI Command Line Interface

CORBA Common Object Request Broker Architecture

CTRS Konvenční terestrický systém

CQL Common Query Language

CSMA/CA Carrier Sense Multiple Access With Collision Avoidance

CSW Catalogue Services for the Web

CZEPOS Česká permanentní síť pro určování polohy

ČR Česká republika

ČSJNS Československá jednotná nivelační síť

ČSN České technické normy

ČSÚ Český statistický úřad

CSV Comma Separated Value(s) (importní/exportní formát do databáze)

ČÚZK Český úřad zeměměřický a katastrální

DBU Deutsche Bundesstiftung Umwelt

DCMI Dublin Core Metadata Initiative

DGN Design (formát výkresů v produktech firmy Bentley Systeme)

DGPS Diferenční GPS

DKM Digitální katastrální mapa

DIKAT Systém pro tvorbu a vedení informačních systémů o území a automatizované vyhotovení geometrického plánu

E-CGI Enhanced Cell Global Identity

E-OTD Enhanced Observed Time Diference

ebRIM Electronic Bussiness Registry Information Model

EGM Earth Gravity Model

EGNOS European Geostationary Navigation Overlay Service

EPSG European Petroleum Survey Group

ESS Extended Service Set

ETRF European Terrestrial Reference Frame (Evropský terestrický referenční rámec)

ETRS European Terrestrial Reference System (Evropský terestrický referenční systém)

ETSI European Telecommunications Standards Institute

EUREF European Reference Organisation for Quality Assured Breast Screening and Diagnostic Services

EVRF European Vertical Reference System

EXIF EXchangeable Image File Format

FHSS Frequency Hopping Spread Spectrum

FKP Flächenkorrekturparameter

FTP File Transfer Protocol

FSC Fujitsu-Siemens Computers

FSÚ Federální statistický úřad

GALILEO Evropský družicový navigační systém

GDAL Geospatial Data Abstraction Library

GDI Geographic Data Infrastructure

GeoSl AČR Geografická služba Armády ČR

GFM General Feature Model

GII Geospatial Information Infrastructure

GIS Geografický informační systém

GLONASS GLObaľnaja NAvigacionnaja Sputnikovaja Sistěma (ruský družicový navigační systém)

GML Geography Markup Language

GNSS Global Navigation Satellite System

GP Geometrický plán

GPL General Public Licence (všeobecná veřejná licence)

GPRS General Packet Radio Service

GPS Global Positions System (americký družicový navigační systém)

GRASS Geographic Resources Analysis Support System

GSM Mobilní bezdrátové sítě (GPRS, UMTS)

GUI Graphic User Interface

IAPP Inter-Access Point Protocol

IBO Information Bearing Objects

ICAO International Civil Aviation Organisation

IEEE Institute of Electrical and Electronical Engineers

IERS International Earth Rotation Service (Mezinárodní služba rotace Země)

IIM Information Interchanges Model

IMO International Maritime Organisation

INSPIRE INfrastructure for SPatial InfoRmation in Europe

IPR Intellectual Property Rights

IPTC International Press and Telecommunications Council

IrDA Infrared Data Association

IS Informační systém

ISO International Organisation for Standardisation

ISKN Informační systém katastru nemovitostí v ČR

ISM Industry, Science, Medical

ITRF International Terrestrial Reference System

ETRS European Terrestrial Reference System (uživatelský geocentrický souřadnicový systém)

ITU-T International Telecommunications Union - Telecommunications Standardization Sector

KM-D Katastrální mapa v digitální formě

KN Katastr nemovitosti

LADGPS Local Area DGPS

LAN Local Area Network (místní síť)

LMU Location Measurement Unit

MAC Media Access Protocol

MetaIS Metainformační systém

MLC Mobile Location Center

MMC MultiMedia Computer

MS Mobilní stanice

MT Mobile Terminal

N.N. Normal Null

NAA Newspaper Association of America

NATO North Atlantic Treaty Organisation (Organizace Severoatlantické smlouvy)

NavLog Navigation Log

NGII Národní geoinformační infrastruktura ČR

NMEA National Marine Electronics Association

NNSS Navy Navigation Satellite System (Námořní navigační družicový systém)

NVF Nový výměnný formát KN

OGC Open Geospatial Consortium

PBPP Podrobné body polohového pole

PC Výpočetní technika, komunikační technika

PDA Personal Data Assistant

PDOP Position Dilution of Precision

PII Prostorová informační infrastruktura

PKMP Prvky katastrální mapy

POS Personal Operating Space

PPP Public Private Partnership

PROJ Cartographic Projections Library

PRS Pseudoreferenční stanice

PyWPS Python Web Processing Service

QoS Quality of Service

RDF Resource Description Framework

RINEX Receiver Independent Exchange

RTK Real Time Kinematic

RETM Rastrové ekvivalenty topografických map

S-42 Souřadnicový systém 1942

S-Gr95 Tíhový systém 1995

S-JTSK Státní souřadnicový systém jednotné trigonometrické sítě katastrální

S-SK Souřadnicový systém stabilního katastru

SDI Spatial Data Infrastructure

SGI Soubor geodetických informací

SGS Srovnávací grafický soubor

SIG Special Industry Group

SLD Styled Layer Descriptor

SLR Satellite Laser Ranging

SMLC Serving Mobile Location Center

SMPS Simple Mobile Positioning System

SPI Soubor popisných informací

SQL Structured Query Language (strukturovaný dotazovací jazyk)

SW Software

SWOT Strengths, Weaknesses, Opportunities, Threats

TDD Time-Division Duplex

TS AČR Topografická služba Armády ČR

UML Unified Modeling Language (grafický jazyk pro vizualizaci, specifikaci, navrhování a dokumentaci programových systémů)

UMTS Universal Mobile Telecommunications System (Universální mobilní telekomunikační systém)

UTM Universal Transversal Mercator

VFK Výměnný formát katastru

VGA Video Graphics Array (grafický adapter pro PC)

VPN Virtual Private Network

VÚGTK Výzkumný ústav geodetický, topografický a kartografický

WADGPS Wide Area DGPS

WCS Web Coverage Service

WECA Wireless Ethernet Compatibility Aliance

WEP Wired Equivalent Privacy

WEP Wireless Encryption Protocol

WFS Web Feature Service

WGS 84 World Geodetic System 1984 (Světový geodetický systém 1984)

WiFi Wireless Fidelity

Wirelessinfo Virtuální výzkumné a inovační centrum se zaměřením na GIS

WLAN Wireless Local Area Network

WMC Web Map Context

WMS Web Map Service

WPAN Wireless Personal Area Network

WPS Web Processing Service

WWW World Wide Web

XML eXtensible Markup Language (rozšiřitelný značkovací jazyk)

XMP eXtensible Metadata Platform

ZABAGED Základní báze geografických dat

ZÚ Zeměměřický úřad

ZHB Zhušťovací bod

ZPH Zjišťování průběhu hranic

ZPMZ Záznam podrobného měření změn

ČÁST I

SPRAVADAT

20

21

Kapitola 1: SPRAVADATMILAN KONEČNÝ, PETR KUBÍČEK, KAREL CHARVÁT

1. Úvod

Cílem projektu SpravaDat - Management geografických informací a znalostí bylo napomoci rozvoji geoinformační infrastruktury (SDI) v ČR a přispět k řešení otázky komercializace prostorových (geografických) dat. Hlavním úkolem projektu SpravaDat bylo navrhnout a implementovat takové modely využívání prostorových dat, které umožní jejich co nejširší využití.

Projekt výrazně napomohl analyzovat současnou situaci a vytvořit podmínky vedoucí k zavádění INSPIRE v ČR. Tým autorů se podílel i na formování národního stanoviska k některým dokumentům INSPIRE a jeho výsledky jsou dnes již přímo součástí postupně vytvářené Národní geoinformační infrastruktury (NSDI) pro implementaci INSPIRE. Projekt ale nebyl přímo svázán s praktickým zaváděním INSPIRE a jelikož se jednalo o projekt výzkumný, v některých částech výrazně překračoval i rámce dané INSPIRE.

Jak již bylo řečeno, hlavním cílem projektu bylo napomoci lepšímu využívání prostorových dat. V posledních letech byly v ČR pilotně implementovány i standardizované technologie umožňující vytváření skutečného trhu s daty a prostorové infrastruktury. Přesto se však ještě nedá plně hovořit o existenci národní prostorové infrastruktury a již vůbec ne o plně rozvinutém trhu s geoprostorovými daty. Existuje zde jednak výrazná poptávka po efektivnější práci s daty v oblasti státní správy a samosprávy, a to především v oblasti přístupu k datům a jejich sdílení (náznak řešení demonstruje kraj Vysočina), ale i rozsáhlý tržní potenciál pro využívání prostorových dat jak jednotlivci, tak i organizacemi. V budoucnosti bude vzrůstat požadavek na poskytování dat pomocí integrovaných služeb (viz kapitola 6, 7). Zkušenosti v Evropě i u nás ukazují, že budoucnost v práci s prostorovými daty je v prostředí Webu. Plnému rozvití však dosud bránila řada faktorů. Jako hlavní lze zmínit:

• Nevyjasnění některých legislativních otázek v oblasti přístupu k prostorovým datům v rámci státní správy a samosprávy (zde již dochází k výraznému posunu především zásluhou činnosti Nemofora).

• Vysoká cena geoprostorových dat, která je obvykle dána dvěma hlavními faktory:· Současné modely nabízení dat jsou orientovány především na nabízení

ucelených datových setů, které jsou pro mnoho uživatelů cenově nedostupné. To na druhou stranu ovlivňuje, že neexistuje dostatečně velká poptávka po datech, která by pak umožnila tato data zlevnit.

· Na trhu jsou nabízena obvykle data, ne služby. Velká většina budoucích potenciálních zákazníků bude požadovat informační a znalostní služby, ne primární data.

• Nedostatečná informovanost mezi uživateli i poskytovateli prostorových dat o nejnovějších standardech a technologiích v oblasti sdílení geoprostorových dat a služeb.

22

• Nedostatečná podpora těmto technologiím a standardům ze strany vývojářských týmů.

Projekt SpravaDat se snažil reagovat na tyto překážky a poskytl jak teoretické analýzy, tak prakticky prezentoval výsledky výzkumu vedoucí k překonání těchto bariér.

Následující text je rozčleněn do kapitol, které v jistém smyslu kopírují organizaci pracovních týmů INSPIRE. I přesto, že v publikaci popsané výsledky projektů se někdy liší od doporučení týmů INSPIRE (doporučení pracovních týmů a výzkumy v rámci SpravaDat probíhaly paralelně), domníváme se, že toto členění může napomoci čtenářům lépe pochopit a implementovat doporučení, která z INSPIRE přicházejí. Budování NSDI bude na jedné straně plně v souladu s požadavky INSPIRE, ale na druhé straně bude postihovat i národní specifika. Možné odlišnosti oproti doporučením pracovních týmů INSPIRE mohou vycházet i z toho, že především v oblasti budování technologické infrastruktury pro SDI je Česká republika výrazně nad průměrem Evropy.

Členění kapitoly věnované projektu SpravaDat je následující:

· GIS v národní geoinformační infrastruktuře.· Metadata a katalogové služby.· Interoperabilita, datové modely a generalizace dat.· Architektura pro SDI a jednotlivé standardy pro její podporu.· Sdílení prostorových dat a služeb a možné obchodní modely.· Popis konkrétních pilotních řešení, která jsou výstupem z projektu

SpravaDat.

23

Kapitola 2: GEOGRAFICKÉ INFORMAČNÍ SYSTÉMY V NÁRODNÍ GEOINFORMAČNÍ INFRASTRUKTUŘEPAVLA TRYHUBOVÁ

1. Národní geoinformační infrastruktura (NGII)

Bez prostorových dat si dnes nedokážeme život představit. Každý z nás v životě už někdy něco hledal nebo hledá a geodata mu pomohou najít správný směr, ať už použije klasickou papírovou mapu nebo moderní GPS navigaci. Problém nastává, když chceme najít „správnou“ klasickou mapu nebo „správná“ data pro GPS navigaci.

Prostorová data hrají důležitou roli nejen při hledání cest, ale i při rozhodování vládních složek a organizací. Vláda plánuje politiku pro zemědělství, průmysl, regionální rozvoj, dopravu a bezpečnost, sleduje postup řešení své strategie a ověření dosažených výsledků. Kvalitní geodatové a mapové podklady jsou důležité pro efektivní vývoj tržního hospodářství. Podobné příklady můžeme uvést i z dalších evropských zemí, například při navrhování dopravní sítě nebo sledování znečištění životního prostředí. Zvládat tyto procesy na evropské úrovni ale není možné bez určité úrovně integrace, harmonizace a interoperability dat (Pauknerová, Tryhubová [140]).

Díky těmto požadavkům je v současné době vyvíjena řada aktivit na globální, evropské i národní úrovni s cílem zabezpečit tyto podmínky pomocí jednotné infrastruktury prostorových informací, která je často označována dalšími termíny, např. infrastruktura prostorových dat, prostorové informační infrastruktury (PII), v globálním kontextu známé jako SDI (Spatial Data Infrastructure), či GDI (Geographic Data Infrastructure). V této knize je použit termín GII - Geospatial Information Infrastructure. Zimová [179] uvádí, že více než polovina z celkového počtu zemí světa deklaruje své aktivity v nějaké formě budování SDI.

Funkční geoinformační infrastruktura se stává přirozeným požadavkem informační společnosti, a proto v řadě významných dokumentů z poslední doby - z oblasti veřejné správy i z profesní sféry - je vyjádřena nutnost formulovat strategii vytváření národní geoinformační infrastruktury v podmínkách České republiky a určit cíle a projekty, které vedou k její realizaci. Specifikace programu Národní geoinformační infrastruktury České republiky (NGII) je součástí cílů uvedených v dokumentech Státní informační politika, Koncepce budování informačních systémů veřejné správy a Akční plán realizace státní informační politiky.

Národní geoinformační infrastrukturu České republiky lze popsat jako soubor vzájemně provázaných podmínek, které v prostředí ČR umožňují zajistit a zpřístupnit co největšímu okruhu uživatelů širokou škálu geoinformací uživatelsky vhodnou formou při plném využití potenciálu moderních (geo)informačních a komunikačních technologií. [117]

24

2. Podmínky pro fungování NGII

Shrňme si základní podmínky pro fungování NGII - existence geodat a geoinformací, harmonizace a interoperabilita dat, jejich snadná dostupnost a znalost podmínek, za kterých mohou být využívána. Aby výše uvedené podmínky byly splněny, musíme znát vlastnosti geodat a způsoby jejich využívání.

Z vlastností jsou to především dva možné modely dat: vektorový a rastrový model dat. V GIS mohou být také použity snímky a obrázky (mapky, letecké snímky) nebo soubory vektorových dat stažitelné ve formátech SHP, DGN a podobně. Výrazně se prosazuje používání internetu. Internetové stránky umožňují kopírovat databáze a nebo výpisy z informačních systémů využitelné v GIS. V informačních systémech jsou použity textové formáty dat nazývané registry a číselníky. Data jsou doplněna údaji o geografické lokalizaci, kterou mohou být gegrafické souřadnice místa, nebo přesná adresa, označení určitého regionu, a podobně. Statistické klasifikace a číselníky vyhlašuje Český statistický úřad. Číselníkem se rozumí uspořádaný seznam kódů a jim přiřazených významů. Číselníky jsou součástí statistického informačního systému. Statistická data lze zejména použít v tematickém mapování, při tvorbě kartogramů, kartodiagramů a podobně. Český statistický úřad vede registr ekonomických subjektů a registr sčítacích obvodů.

Umístění geodat na webové stránky skrývá několik úskalí souvisejících s jejich objemem a rozsahem. Některé zdroje nabízejí pokrytí celé České republiky, jiné pouze určité zájmové oblasti. Příkladem jsou ortofotomapy nebo již existující tematické mapy. Problémy nastávají tam, kde poskytovatelé geodat nemají dostatečně velký internetový prostor pro umístění dat nebo nechtějí nabídnout vše zdarma, a tak na webové stránky umísťují pouze ukázky dat nebo metadata. S tímto problémem úzce souvisí poskytování geodat. Poskytovatelé mají dvě možnosti: za úplatu nebo zdarma – většina poskytovatelů nabízí geodata především za úplatu, pokud jsou zdarma ke stažení, tak pouze pro nekomerční účely.

Další vlastností je dostupnost umístěných geodat. Nejsnadnější, nejrychlejší a nejlevnější dostupnost je pomocí internetu. To znamená stažení geodat přímo z webových stránek. Tato forma dostupnosti ale není příliš oblíbená mezi poskytovateli geodat. Důvodem je nebezpečí jejich zneužití, které může vést až k nekontrolovanému šíření geodat mezi uživateli a jejich využíváním v komerčním prostředí, a tím i porušování autorského zákona. Poskytovatelé řeší tuto situaci několika způsoby. Nutnou registrací vstupu do informačního systému, ve kterém si lze data vyhledávat, kupovat a stahovat (e-obchod) nebo osobní návštěvou firmy, kdy je potřeba vyplnit formuláře a písemně o data zažádat. Teprve později po vyřízení všech formalit dochází k dodání geodat na CD-ROM. Internet poskytovatelé využívají k poskytování informací o vlastnictví geodat. Z těchto a dalších důvodů je důležitou součástí geodat jejich popis.

Popis dat je označován obvykle jako metadata a v minulosti byl velmi často podceňován a opomíjen. Pro informovanost o geodatech jsou metadata důležitou složkou prostorově lokalizovaných dat. Metadata jsou definována jako „data o datech” a v nejrůznějších podobách jsou využívána již poměrně dlouhou dobu v oblastech zabývajících se uchováváním a zpřístupňováním informací a samozřejmě také v GIS.

25

Problematika metadat byla diskutována a řešena i v projektu INSPIRE. Detailně danou problematiku rozebírá a komentuje kapitola 3.

3. INSPIRE

Iniciativa INSPIRE se stala evropskou směrnicí po jejím schválení Evropským parlamentem v listopadu roku 2006. Směrnice INSPIRE a její přijetí představuje klíčový moment pro budoucnost tvorby infrastruktury prostorových informací v Evropské Unii. INSPIRE podporuje harmonizaci prostorových formátů dat, dostupnost datových sad a schopnost vyhledat různé datové sady.

INSPIRE je založena na souboru základních principů:

• data by měla být sbírána pouze jednou a udržována na té úrovni, kde je sbírání dat nejúčinnější;

• mělo by být možné propojit prostorové informace z různých evropských zdrojů a mezi mnoho uživatelů a aplikací;

• mělo by být možné pro informace sebrané na jedné úrovni jejich sdílení do všech ostatních úrovní;

• na všech úrovních by mělo být dostatečné množství geodat za podmínek, které umožní jejich rozsáhlé použití;

• mělo by být snadné najít, která geodata jsou dostupná, která se hodí pro zvláštní použití a za jakých podmínek mohou být získána a používána;

• geodata by měla být snadno pochopitelná a interpretovatelná.

Směrnice chce zajistit vytvoření evropské prostorové informační infrastruktury, která zpřístupní uživatelům integrované prostorové informační služby. Tyto služby by měly umožnit uživatelům pomoci při vyhledávání a zpřístupňování geografických informací z široké škály zdrojů, od místní úrovně ke globální úrovni, interoperabilní cestou. Uživatelské cíle INSPIRE zahrnují politiky a evropské manažery na národní a místní úrovni, občany a organizace [51].

INSPIRE bude provozován na jednom webovém portálu, kde bude možné nalézt existující data. Jestliže tato data neexistují, členské státy EU budou muset takové datové sady vytvořit. Datové sady musí vyhovovat standardům, které zajistí propojení s daty z jiných zemí a z podkladů různých měřítek. Výhody pro Evropskou unii, jakož i běžného občana jsou zřejmé. Pokud stát zpřístupní a otevře používání prostorových dat, umožní mimo jiné prostřednictvím internetu jejich kontrolu, například plnění územního plánu nebo zapsání osobního vlastnictví, s použitím mobilního telefonu nalezení nejbližší banky nebo zdravotního střediska [162].

26

3.1 Obsah směrnice INSPIRE

Směrnice obsahuje následující kapitoly:

Kap. 1 Obecná ustanoveníKap. 2 MetadataKap. 3 Interoperabilita prostorových datových sad a služebKap. 4 Síťové službyKap. 5 Sdílení dat a znovu využití datKap. 6 Koordinace a doplňující opatřeníKap. 7 Závěrečná ustanovení Přílohy I, II, III.

Konkrétní znění české verze směrnice a aktuální vývoj situace související s její implementací lze nalézt na adrese: http://www.cenia.cz/web/www/web-pub2.nsf/$pid/MZPMSFGR0A25.

3.2 Obecné principy se vztahem ke geodatům

• Pro geodata zavést koordinační opatření a koordinační struktury na úrovni veřejné správy pro spojení informací a znalostí z různých odvětví, které by zohledňovaly rozdělení pravomocí a odpovědností v členských státech.

• Propojení geodat s dalšími informačními oblastmi (školství, vzdělávání a politika).• Data by měla být sbírána jednou a držena na té úrovni, kde je sbírání dat

nejefektivnější.• Orgány a instituce Společenství mají mít harmonizované podmínky a integrovaný

přístup k souborům prostorových dat a službám zohledňující regionální rozdíly.• Poskytovat o geodatech objektivní, důvěryhodné a srovnatelné informace na úrovni

Společenství.• Zajistit propojené síťové služby, které naleznou, transformují, zobrazí a stáhnou

prostorová data.• Usnadnit finanční náhrady za využívání prostorových dat a nadstandardních služeb. • Je třeba usnadnit přístup a zajistit možnost opakovaného použití prostorových dat,

jež přesahují správní a státní hranice.• Členské státy zajistí přístup ke službám uvedeným prostřednictvím geoportálu

Společenství.• Členské státy umožní veřejným orgánům a institucím členských států přístup ke

geodatům a zajistí jejich dostupnost bez omezení (transakční, procesní, zákonné, institucionální nebo finanční povahy).

• Zajistit snadno použitelné služby pro veřejnost a přístup k nim pomocí komunikačního prostředku. Jde o služby vyhledávací (na základě obsahu metadat), prohlížecí, stahování, transformační a vyvolávací.

• Pro účely služeb je třeba zavést několik vyhledávajících kritérií: klíčová slova, třídění prostorových dat a služeb, kvalita a přesnost prostorových dat, úroveň souladu se specifikacemi pro harmonizaci prostorových dat, zeměpisná poloha, podmínky přístupu a použití geodat a služeb, veřejné orgány, které jsou pověřeny vypracováním, řízením, údržbou a šířením souborů prostorových dat a služeb.

27

• Členské státy nesmějí omezit přístup k informací o emisích do životního prostředí.• Členské státy zajistí, aby vyhledávací a prohlížecí služby byly veřejnosti přístupné

zdarma.• Data mohou být poskytována pomocí prohlížecích služeb ve formě zabraňující

opětovnému použití a mohou obsahovat licenční smlouvu.• Vybírají-li orgány veřejné moci poplatky za transformační a vyvolávací služby,

musí členské státy zajistit, aby bylo možné použít služeb elektronického obchodu.• Otevřenost národních infrastruktur pro další vlastníky geodat (třetí stranu).• Členské státy přijmou příslušná opatření, aby zabránily narušení hospodářské

soutěže.• Zajistit propojení sítí pro zpřístupnění metadat veřejným orgánům a třetím stranám

na základě žádosti.• Implementační pravidla stanovující podmínky pro harmonizaci prostorových dat

a předpisy pro výměnu prostorových dat zajistí interoperabilitu prostorových dat nebo interakci služeb.

• Komise stanoví implementační pravidla tak, aby zvýšila možnost opakovaného využití souborů prostorových dat a jejich služeb třetími stranami. Tato prováděcí pravidla mohou obsahovat zavedení společných podmínek pro udělování licencí.

4. Závěr

Žijeme v době, kdy kvalita a kvantita informací o světě kolem nás se vyvíjí úžasnou rychlostí. Zvyšují se požadavky na uchovávání a zpracovávání informací.

V současnosti je vyvíjena řada aktivit na globální, evropské i národní úrovni s cílem zabezpečit výše zmiňované podmínky (harmonizace, informovanost a dostupnost geodat) pomocí jednotné infrastruktury prostorových informací. Jak již bylo řečeno, v INSPIRE je řada klíčových doporučení nezbytných pro podporu vysoké úrovně NGII. Odborná komunita pracující s prostorovými daty věří, že INSPIRE je prvním krokem pro vytvoření Evropského SDI. Pro realizaci této myšlenky je nutné zvyšovat povědomí o NGII mezi všemi zainteresovanými složkami - poskytovateli ostatních dat, ministerstvy, privátním sektorem a veřejností.

V průběhu posledních let se situace v ČR mění k lepšímu – rozvíjí se informační systémy, na webových stránkách přibývají portály. Veřejná správa poskytuje stále více informací. Dostupnost geodat se rok od roku zlepšuje. Díky vznikajícím informačním portálům a geoportálům snadněji vyhledává a má geografické informace k dispozici stále více uživatelů. Česká republika tak vytváří podmínky pro fungování NGII a splňuje požadavky INSPIRE. Menší nedostatky existují v harmonizaci dat, např. chybí národní profil metadat. Dalším krokem na cestě k úspěšnému vybudování NGII bude naplnění požadavků směrnice INSPIRE.

28

29

Kapitola 3: METADATA, TEZAURY A KATALOGOVÉ SLUŽBYŠTĚPÁN KAFKA, TOMÁŠ ŘEZNÍK, PETR KUBÍČEK, KAREL CHARVÁT, TOMÁŠ CAJTHAML

1. Metadata

Potřeba metadat se objevila již v době, kdy byly pořizovány první rastrové mapové podklady a digitální data vůbec. Tehdy se začala objevovat i poptávka po informacích o prostorových datech. Tyto informace tak vlastně navazují na mimorámové údaje map v analogové podobě, zpracovávané v předchozích letech, které poskytovaly obdobným způsobem zásadní informace o prostorových datech.

Metadata lze definovat jako data o datech nebo datových sadách, tedy jako množinu informací popisujících daná data. Jde o popis obsahu, reprezentaci, geografický a časový rozsah, prostorové reference, jakost a správu sady geografických dat. Je důležité, že právě metadata umožňují integrovat geodata z různých datových sad a zdrojů (organizací, segmentů veřejné správy apod.), čímž naplňují jeden z hlavních principů a požadavků na interoperabilitu dat a informačních systémů (především charakteru GIS).

Pro správu metadat se používá metainformační systém. Metainformační systém (MetaIS) je informační systém, který dokáže sofistikovaně pracovat s metadaty a vyřizovat požadavky na něho kladené. Důležitými charakteristikami MetaIS jsou především tyto operace nad metadaty:

• Identifikace metadat (schopnost zpracovat neomezené množství metadat).• Verifikace metadat (ověření správnosti testováním).• Interpretace metadat (zpracování obsahu metadat, validita).• Distribuce metadat (prezentace ve vhodné formě).

Uživatelé MetaIS mohou vyhledávat metadata o požadovaných datových sadách s využitím standardních vyhledávacích mechanismů. MetaIS většinou publikuje svá metadata prostřednictvím služby WWW. Z metadatových standardů relevantních pro projekt SpravaDat a i pro budování NSDI je třeba zmínit dva, Dublin Core a ISO19115/19119.

Obr. 1: Využití metadat v praxi

30

1.1 Dublin Core - ISO 15836

Anglicky Česky

Title Název

Creator Tvůrce

Subject Předmět

Description Popis

Publisher Vydavatel

Contributor Přispěvatel

Date Datum

Type Typ

Format Formát

Identifier Identifikátor

Source Zdroj

Language Jazyk

Relation Vztah

Coverage Pokrytí

Rights Práva

Tab. 1: Dublin Core Metadata Element Set

1.2 ISO 19115/19119 metadata

1.2.1 ISO19115

Norma ISO 19115 standardizuje metapopis prostorových dat. Počítá se s tím, že bude postupně nahrazovat současně používané standardy: FGDC (USA), ANZLIC (Austrálie), CEN (EU). Z informací uveřejněných na internetu vyplývá, že jak výrobci softwaru, tak i producenti dat postupně na tuto normu přecházejí. Současné aktivity EU v oblasti prostorové infrastruktury (INSPIRE) počítají s touto normou jako jedinou pro popis prostorových dat. V ČR byly zrušeny předběžné normy CEN a do češtiny byla přeložena norma ISO (překlad dalších souvisejících norem ISO 191xx v současné době postupně probíhá), která také byla přijata za normu ČSN.

Norma byla inspirována stávajícími metadatovými normami, je však značně rozsáhlejší a snaží se implementovat řadu číselníků, které omezují zadávání volného textu. Měla by přispět k ujednocení interpretace jednotlivých položek. Textových položek však nadále zůstává velké množství. Norma navazuje na další normy série ISO 191xx (ISO 19103 Conceptual Schema Language, ISO 19107 Spatial Schema, ISO 19108 Temporal schema, ISO 19109 Rules for Application Schema, ISO 19118 Encoding). Vychází z jednotného „General feature“ modelu používaného jak OGC tak v rámci norem ISO 191xx. Obsahuje povinné, nepovinné a podmíněně povinné položky. Norma také definuje jakési jádro metadat (Core metadata), které by mělo být doporučeným základem pro všechny metadatové záznamy. Norma předkládá popis struktury metadat ve formě UML modelů a datového slovníku metadat, který poskytuje detailnější informace o jednotlivých položkách. Datový slovník obsahuje normalizované krátké a dlouhé jednoznačné názvy jednotlivých položek, které jsou dále používány v návazných normách.

Dublin Core je standard určený k vytváření metadat dokumentů na internetu. Vychází z knihovních systémů. Jde o jednoduchý systém složený z několika položek s prefixem „DC“. Je možno vytvářet další podtřídy rozšířením předdefinovaných pomocí tečky. Tato metadata je možno vkládat do hlaviček HTML dokumentů. Existují vyhledávače, které je umí zpracovávat a tak poskytovat tříděné informace na rozdíl od „textových“ webových vyhledávačů.

Standard Dublin Core obsahuje základní sadu patnácti prvků (Dublin Core Metadata Element Set), z nichž žádný není povinný: viz tab. 1.

31

S použitím této normy se počítá nejen pro popis datových sad, ale také webových služeb (WMS apod.).

Základní (implicitní) jednotkou pro metadatový popis je datová sada (dataset). Norma umožňuje také popisovat metadaty jednotlivé třídy geoprvků (feature types), třídy atributů (feature attributes), instance geoprvků (feature instances) a atributů (attribute instance). Je uplatněn také mechanismus pro popis jednotlivých listů mapového díla (tiles) nebo pro definování vzájemné hierarchie (superset, subset).

Pro přehlednost je norma tematicky rozčleněna do 12 balíčků (tab. 2, obr. 2).

Č Název balíčku Obsah

1. MD_Metadata Základní balíček agreguje další balíčky. Dále obsahuje informace o jazyku a znakových sadách dat i metadat, iden-tifikátor metadatového záznamu, datumové razítko apod.

2. MD_Identification Citace, formát dat, ukázka, užití, zda je součástí jiné datové sady (DS)

3. MD_Constraints Omezení použití, autorská práva …

4. DQ_DataQuality Kvalita dat, údaje o historii vzniku apod.

5. MD_MaintenanceInformation Způsob údržby, údaje o aktualizaci

6. MD_SpatialRepresentation Rastr/vektor, geometrie, topologie…

7. MD_ReferenceSystem Souřadnicové systémy, projekce

8. MD_ContentInformation Popis rastrových dat nebo citace katalogu atributů

9. MD_PortrayalCatalogueReference Způsob grafické prezentace dat

10. MD_Distribution Poskytované formáty dat, on-line přístup, ceny apod.

11. MD_MetadataExtensionInformation Uživatelská rozšíření

12. MD_ApplicationSchemaInformation Dokumentace aplikačního schématu DS

Tab. 2: Metadatové balíčky

Obr. 2: UML model metadat na úrovni základních balíčků

32

CORE metadata:

Standard definuje seznam položek, které tvoří jádro (CORE) metadat (viz tab. 3). Ne všechny položky jsou zde povinné, ale jsou doporučené pro základní popis dat.

Prvek Povinný Umístění

Název datové sady M MD_Metadata > MD_DataIdentification.citation > CI_Cita-tion.title

Typ prostorové reprezentace O (MD_Metadata > MD_DataIdentification.spatialRepresen-tationType

Referenční kalendářní datum datové sady

M MD_Metadata > MD_DataIdentification.citation > CI_Cita-tion.date

Referenční systém M MD_Metadata > MD_ReferenceSystem

Odpovědná strana O MD_Metadata > MD_DataIdentification.pointOfContact > CI_ResponsibleParty

Původ (rodokmen) O MD_Metadata > DQ_DataQuality.lineage > LI_Lineage

Geografická poloha datové sady (4 souřadnicemi nebo geografickým identifikátorem)

C MD_Metadata > MD_DataIdentification.extent > EX_Ex-tent > EX_GeographicExtent > EX_GeographicBounding-Box or EX_GeographicDescription

On-line zdroj O MD_Metadata > MD_Distribution > MD_DigitalTransfer-Option.onLine > CI_OnlineResource

Jazyk datové sady M MD_Metadata > MD_DataIdentification.language

Identifikátor souboru metadat O MD_Metadata.fileIdentifier

Znaková sada datové sady C MD_Metadata > MD_DataIdentification.characterSet

Název metadatové normy O MD_Metadata.metadataStandardName

Tematická kategorie datové sady M MD_Metadata > MD_DataIdentification.topicCategory

Metadata standard version O MD_Metadata.metadataStandardVersion

Prostorové rozlišení datové sady O MD_Metadata > MD_DataIdentification.spatialResolution > MD_Resolution.equivalentScale or MD_Resolution.distance

Jazyk metadat C MD_Metadata.language

Abstrakt (výtah) popisující dato-vou sadu

M MD_Metadata > MD_DataIdentification.abstract

Znaková sada metadat C MD_Metadata.characterSet

Distribuční formát O MD_Metadata > MD_Distribution > MD_Format.name and MD_Format.version

Kontaktní místo pro metadata M MD_Metadata.contact > CI_ResponsibleParty

Doplňková informace o rozsahu datové sady (vertikálním a časovém)

O MD_Metadata > MD_DataIdentification.extent > EX_Ex-tent> EX_TemporalExtent or EX_VerticalExtent

Datumové razítko metadat M MD_Metadata.dateStamp

Tab. 3: CORE metadata (M – povinný, O=volitelný, C = povinný za urč. podmínek)

Kompatibilita s Dublin Core:

Dublin Core (dále DC) je standard pro vytváření metadat pro popis internetových zdrojů. Vychází z knihovnických systémů a definuje jen velice omezené množství základních položek s možností jejich další strukturalizace ve stromové struktuře podle potřeb uživatelů. Položky jsou pouze textového charakteru a pro popis geografických dat

33

jsou nedostatečné. Protože jde o normu, která má být používaná i v rámci Informačních systémů veřejné správy v ČR, je třeba zhodnotit její kompatibilitu s ISO. Již tvůrci normy ISO 19115 deklarují kompatibilitu s DC. Kompatibilita je možná převodem komplexních položek ISO 19115 do Dublin Core. Vzhledem k nižší úrovni strukturovanosti DC se s převodem v opačném směru příliš nepočítá. Tabulka nám ukazuje možnost vzájemného mapovaní jednotlivých položek těchto norem (viz tab. 4).

Tab. 4: Příklad mapování položek ISO 19115 na DC

Dublin Core ISO 19115

DC.Title MD_DataIdentification/citation/title

DC.Title.Alternative MD_DataIdentification/citation/alternateTitle

DC.Creator.PersonalName MD_DataIdentification/citation/citedResponsibleParty/individu-alName

DC.Creator.PersonalName.Address MD_DataIdentification/citation/citedResponsibleParty/con-tactInfo/address

DC.Subject.Keywords MD_DataIdentification/descriptiveKeywords

DC.Description MD_DataIdentification/abstract

DC.Publisher MD_DataIdentification/citation/citedResponsibleParty/organi-sationName

DC.Date MD_DataIdentification/citation/date/date

DC.Type Dáno kontextem = „Data.Spatial“

DC.Format MD_dataIndentification/resourceFormat

DC.Identifier fileIdentifier

DC.Source dataSet

DC.Language” SCHEME=”ISO639-1” CONTENT=”cz”>

language/isoCode

DC.Relation” CONTENT=”5468”> parentIdentifier, další vazby v různých částech normy

DC.Coverage MD_DataIdentification/extent

DC.Rights MD_DataIdentification/citation + MD_DataIdentification/re-sourceConstraints

Komunitní profily:

Obr. 3: Vytváření komunitního profilu

Standard ISO je rozšiřitelný. Jeho součástí je postup pro rozšiřování (extensions) a komunitní profily. Profil musí vždy obsahovat CORE položky (jádro) a použít další standardně definované položky pro účely profilu (viz obr. 3). Teprve nenajde-li se odpovídající položka, je možno vytvářet jednotlivá rozšíření. Vytváření profilů je popsáno v normě ISO 19106.

34

Identifikátory:

Jednoznačný identifikátor metadatového záznamu je možno volitelně zadat v elementu FileIdentifier. Obsahem může být libovolný řetězec. Identifikátor dat (a dalších entit) je možno zadat volitelně v elementu <citation>. Pomocí těchto identifikátorů se mohou jednotlivé části metadat na sebe odkazovat (např. v elementu parentIdentifier). Kromě toho je v normě definován typ MD_IdentifierType (obrázek), který je používán v MD_Citation, MD_AggregateInformation apod… Řetězcový kód je zde doplněn informací o zodpovědné autoritě (citací) (viz obr.4).

Obr. 4: Struktura MD_IdetifierType

Norma dále neřeší způsob vedení a tvar unikátních identifikátorů. Vzhledem k očekávané výměně dat v rámci národní či nadnárodní prostorové infrastruktury je velice důležité stanovit takové identifikátory, které budou jednoznačné i v takovémto kontextu. Tento problém se řeší v některých systémech přidělením počítačem vygenerovaného náhodného řetězce, který je s vysokou pravděpodobností neopakovatelný.

Doporučováno je spíše použití způsobu známého k označování tříd v jazyce Java nebo jmenných prostorů v XML schématech, tedy řetězce odpovídajícího URL dané organizace a další části odpovídající identifikaci v rámci této organizace.

Popis struktury dat:

Podrobný popis datového modelu vlastních dat je velice důležitý pro jejich praktické využití. Zatímco norma ISO 19115 umožňuje podrobný popis obsahu rastrových dat, vlastní popis struktury vektorových dat zde není řešen (narozdíl od FGDC apod.). K popisu datového modelu mají sloužit normy ISO 19109 – „Rules for application schema“ a 19110 – „Feature catalog“.

K odkazu na Feature katalog slouží element MD_FeatureCatalogueDescription, v němž je možnost katalog citovat pomocí třídy CI_CitationType. Tato citace je spíše popisného charakteru a nemá předpoklady pro automatické zpracování (jednoznačná vazba např. pomocí URI apod.)

Aplikační schéma je možno zařadit do metadatového záznamu pomocí elementu ApplicationSchemaInfo, kde se předpokládá vložení modelu v binárním tvaru tak, jak byl pořízen v některém modelovacím nástroji (UML), a grafické reprezentace tohoto modelu. Vlastní formát těchto dat je ponechán na uživateli. Interoperabilita v tomto případě není opět příliš zaručena.

Z General Feature Modelu (GFM) vyplývá opačná možnost – přiřadit metadata jako jeden z atributů objektů na různých úrovních aplikačního schématu, a to jak třídám prvků

35

(features) a atributů, tak jejich jednotlivým instancím. V praxi je také očekáván přístup od datového modelu směrem k metadatům, nikoli obráceně.

I když ve světě existuje řada příkladů použití metadat, autorům není známo řešení problematiky popisu datového modelu v návaznosti na metadata. Je však jasné, že k úplnému popisu datové sady potřebujeme popsat datový model (např. pomocí ISO 19190 nebo 19110).

1.2.2 ISO 19119 metadata

Tato norma poskytuje normalizované zásady pro vývoj softwaru podporujícího uvažované geografické služby, který uživatelům umožní zpřístupnění potřebných geografických dat z rozmanitých zdrojů a jejich zpracování přes generické rozhraní spojující jinak neslučitelné softwarové prostředky.

V souvislosti s tím norma podrobně pojednává o architektuře geografických služeb a analyzuje výpočetní, informační, inženýrský a technologický pohled na otevřené distribuované zpracování dat. V jeho přílohách je ošetřena shoda geografických služeb s touto normou, uvedeny jejich příklady, definován datový sborník metadat geografických služeb a popsáno zobrazení do existujících platforem distribuovaného zpracování dat.

Dle ISO 19119 jsou instance metadat kategorizovány podle následující taxonomie

• Geografické služby pro interakci s uživatelem - Geographic human interaction service.

• Geografické služby pro správu informací a modelů - Geographic model/information management services.

• Geografické služby řídící návaznost úloh - Geographic workflow/task management services.

• Geografické služby pro zpracování prostorových informací - Geographic processing services – spatial.

• Geografické služby pro zpracování tematických informací - Geographic processing services – thematic.

• Geografické služby pro zpracování časových informací - Geographic processing services – temporal.

• Geografické služby pro zpracování metadat - Geographic processing services – metadata.

• Geografické komunikační služby - Geographic communication services.• Správa geografických systémů - Geographic system management services.

1.2.3 Implementace

Vlastní implementaci řeší standard ISO 19139. Jde o soubor XML schémat, která slouží pro definování XML dokumentu s metadaty. Zde jsou provedena některá zjednodušení, například všechny odkazy na externí zdroje jsou nahrazeny datovými typy. Jsou zjednodušeny i některé datové typy a vypuštěny elementy popisující dokumentaci služby (MD_ServiceIdentification). Norma je dosud ve stavu draft dokumentu, proto např. ESRI dosud nepodporuje export metadat v tomto formátu.

36

1.2.4 Kritická místa platforem spojená s integrací metadat

• Standard je značně rozsáhlý, nesymetrický a nepřehledný (v řadě případů jsou zde zachyceny podrobnosti DS, v jiných chybí potřebné elementy). Je vidět, že šlo o konsensus široké komunity uživatelů vytvářený extenzivním způsobem.

• Data jsou uspořádána tak, že některé typy (např. Citation nebo responsibleParty) se vyskytují na různých místech hierarchické struktury metadat v různých kontextech, jejichž význam se může překrývat. Interpretace takovéto struktury nemusí být jednoznačná a různými uživateli může být různě chápána a vyplňována.

• Celý standard je spíše postaven na textovém způsobu práce s informací, tedy redundantní textové údaje není možné dekomponovat zpět do relační databáze. Předpokládá se opětovné zadávání např. organizace či adresy na různých místech v textovém tvaru. Výměna metadat mezi systémy bude patrně založena na tomto „textovém“ tvaru.

Vlastní popis struktury dat není řešen v rámci standardu (narozdíl např. od FGDC či aplikací ESRI). Předpokládá se datový model mimo tato metadata, ovšem není jasně řečeno vzájemné provázání

1.3 Metadatové profily v rámci Evropy

V rámci různých projektů vznikla celá řada metadatových profilů, které představují víceméně podmnožinu položek standardu ISO 19115 (ESA, Evropská vodní směrnice atd.). V rámci projektu INSPIRE vznikl draft metadatového profilu pro vyhledávání a oceňování metadat. Tento profil je nezávislý na standardech, ovšem implementace počítá s normou ISO 19115/19119/19139. Výhodou je, že profil je velice úzký (v podstatě málo nad rámec jádra ISO. Obsahuje ovšem i elementy potřebné pro popis webových služeb, nikoli pouze dat). V současné době navrhované projekty vycházejí z tohoto standardu (např. eWater [9]).

1.4 Metadatové profily v ČR

V ČR stále existuje řada aplikací používajících starý standard ISVS. Zavádění norem ISO probíhá pomalu. Dosud nebyl stanoven národní profil metadat, spíše se počítá s převzetím profilu INSPIRE. Vyplňování dalších položek nad rámec tohoto profilu bude na potřebách jednotlivých uživatelů či komunit.

Vzhledem k určitým národním potřebám však bude pravděpodobně muset vzniknout několik rozšíření, případně návodů / kuchařek pro vyplňování metadat. Jednak pro kódování českých znakových sad (používané windows-1250 není součástí předdefinovaného číselníku ISO), jednak bude potřeba definovat použití prostorových identifikátorů, tezaurů apod.

V současné době jsou vytvářeny resortní profily Ministerstva životního prostředí (MŽP) a Zeměměřického úřadu (ZÚ). Vycházejí z profilu INSPIRE a budou patrně obsahovat další položky. Autoři systému Micka vytvořili stejnojmenný profil, který vychází z profilu INSPIRE, z resortního profilu MŽP a je rozšířen o položky na základě praktických potřeb jednotlivých uživatelů systému.

37

2. Tezaury

Systémy pro vyhledávání a třídění informací v počítačovém prostředí procházejí v posledních létech bouřlivým vývojem. Původně bylo vyhledávání počítačových informací komplikovanou činností, která mohla být vykonávána pouze zaškolenými profesionály. Postupně došlo v souvislosti s technologickým rozvojem k enormnímu nárůstu objemu dostupných informací. Kromě nových zdrojů vytvářených přímo v digitálním prostředí dochází i k digitalizaci původně jen papírových (analogových) zdrojů dat. S rozvojem Internetu se nárůst objemu dostupných informací týká nejen databází obsahujících vědecké texty, ale i běžných publikací jako jsou noviny, časopisy, krásná literatura i osobní zápisky řady lidí ve formě webových stránek.

Zvýšený objem dostupných dat výrazně zkomplikoval vyhledávání relevantních informací, obzvláště pro běžné koncové uživatele. Objevuje se však řada přístupů, které různým skupinám uživatelů poskytují různě strukturovaný přístup ke zdrojům dat. Jedním z nejčastěji využívaných přístupů k této problematice jsou řízené slovníky (controlled vocabularies), konkrétně pak především tezaury (česky též thesaury, angl. thesaurus, pl. thesauri).

Kontrolovaným slovníkem rozumíme seznam dohodnutých termínů převzatých z běžného jazyka, u nichž je podchycena (kontrolována) gramatická forma (v cizojazyčných kontrolovaných slovnících je navíc třeba sjednotit hláskování). V tezaurech jsou tyto termíny navíc uspořádány v hierarchické struktuře, což přináší významné výhody při vyhledávání informací (viz níže). Tezaury lze používat k indexování, ukládání, případně vyhledávání záznamů. Mohou pracovat v kombinaci s řadou různých vyhledávacích algoritmů a lze je využít ke zlepšení výsledků vyhledávání v různých typech záznamů (od hledání v strukturovaných indexovaných databázích přes částečně strukturované sady dat až po vyhledávání v heterogenních fulltextových dokumentech).

Tezaury se mohou pro zvýšení své využitelnosti různým způsobem sdružovat do multitezaurových systémů, např. do multitezaurových prostředí, přepínacích tezaurových systémů, složených tezaurů apod.

Tezaurus lze využít jak k vyhledávání, tak k indexování záznamů. Při indexování jsou záznamy označovány pomocí řízených termínů. Při vyhledávání může uživatel buď manuálně zadat všechny vyhledávané řetězce nebo zadá jeden termín a systém automaticky zahrne všechna synonyma a gramatické tvary termínu.

Jak již bylo zmíněno, jedním z hlavních rysů tezaurů je využití hierarchických a relačních vazeb, konkrétně vztahů označovaných ekvivalence, hierarchie a asociace. Ekvivalence je vztah mezi synonymy. Všechna synonyma mohou být rovnocenná, obvykle je však jeden z termínů zvolen jako preferovaný termín (preferred term), další synonyma jsou pak označena jako alternativy k danému termínu. Vyhledávání je pak pro koncového uživatele usnadněno tím, že ke vstupu do tezauru může použít kterékoliv z daných synonym. Vzácně jsou navíc definovány vztahy mezi pseudosynonymy (quasi-synonyms) – mezi slovy, která mají podobný, ne však totožný význam.

Hierarchie (na rozdíl od ekvivalence není symetrická) je v tezaurech vytvořena vymezením vztahů mezi podřazenými pojmy (narrower term) – podtřídami (subclass)

38

a nadřazenými pojmy (broader term) – nadtřídami (superclass). Nejčastěji se v tezaurech používá pouze jeden typ této vazby, výjimečně lze definovat více typů hierarchické vazby.

Asociace (symetrický vztah) se používá k vytvoření vazby tehdy, pokud mezi termíny existuje sémantický vztah, ale nelze jej označit pomocí ekvivalence ani hierarchie. Pomocí asociace lze například spojit antonyma (slova s opačným významem) apod.

V případě multilinguálních (vícejazyčných) tezaurů pak navíc do hry vstupuje další vztah – mezijazyková ekvivalence. Ta je obvykle definována pouze mezi preferovanými termíny.

2.1 Tvorba tezaurůPokud pomineme možnost převzetí (a případné adaptace) již existujícího tezauru

(která bývá obvykle nerealizovatelná, protože drtivá většina tezaurů je vytvářena pro specifickou databázi nebo sadu záznamů, což prakticky vylučuje jejich přenos a použití v jiném než původním systému), je v případě potřeby nutno přikročit k vytvoření vlastního tezauru.

Vytvářením tezaurů se zabývá několik mezinárodních standardů. Mezinárodní standard ISO 2788 a americký národní standard ANSI/NISO Z39.19 obsahují doporučení pro budování monolinguálních tezaurů, standard ISO 5964 pak pokrývá oblast budování multilinguálních tezaurů.

Lze vymezit dva základní přístupy ke tvorbě tezaurů (v praxi se obvykle aplikují oba přístupy společně):

• Postup shora dolů (top-down method):· je sestavena skupina expertů, která rozhodne o rozsahu a přibližném okruhu

termínům které budou do tezauru zahrnuty,· s využitím případných stávajících slovníků a/nebo tezaurů se rozhodne o

vztazích vybraných termínů,· upřesní se okruh termínů vybraný dříve, zvolí se preferované termíny; stanoví

se ekvivalence mezi preferovanými termíny a jejich alternativami; stanoví se hierarchie a asociace mezi preferovanými termíny,

· vytvoří se předběžná verze tezauru, následuje testování a úpravy.• Postup zdola nahoru (bottom-up method)

· sestaví se skupina expertů sloužících jako poradci,· vybere se sada již indexovaných dokumentů (pokud existují)

a indexové termíny z této sady se použijí jako předběžný seznam termínů,· pokud nejsou k dispozici indexované dokumenty, vezme se sada dokumentů

používajících přirozený (tj. neřízený) jazyk a postupuje se analogicky,· tezaurus se začne budovat na základě takto získané předběžné sady termínů:

ve spolupráci s experty a dalšími zdroji informací se upřesní význam všech termínů, stanoví se vztahy mezi termíny,

· vytvoří se předběžná verze tezauru, následuje testování a úpravy.

39

2.2 Integrace tezaurů

Integrace tezaurů nabývá na významu se vzrůstajícím počtem existujících tezaurů. Tento jev je podmíněn nutností pokrýt všechny vědy, případně vědní disciplíny u věd komplikovanějších (jako např. fyzika či geografie). Řešením je tvorba několika tezaurů. Ty se mohou v určitých termínech vzájemně překrývat, případně mohou mít shodné termíny zpracované v rozdílné kvalitě (stejně tak jako v atlasech bývají mapy, jejichž obsah se překrývá, ale měřítko je odlišné).

Z předchozího odstavce vyplývá, že v těchto případech není možný přímý automatický překlad dotazu z jednoho jazyka do jazyka jiného. I přesto lze vytvořit multilinguální tezaurus. Za použití existujících slovníků může být využita existující struktura pro překlad a rovněž pro kontrolu adekvátnosti daného překladu. Je třeba zdůraznit, že pro multilinguální tezaury není třeba překlad samotných slov (což je účel slovníků), ale klíčových frází.

Moderní informační systémy, jako např. WWW a digitální knihovny, obsahují více dat, než kdy předtím. Tyto systémy je snadné používat; mají globální rozložení. Proto jsou dostupné velkému množství heterogenních skupin. Na straně druhé právě velké množství heterogenní informace vytváří požadavek takového nástroje pro uživatele, který by mu umožnil pracovat s (pro něj) významnou částí dat. Jedním z těchto nástrojů jsou tezaury. Osvědčily se jako způsob jednotného a stálého slovníku pro indexaci a získávání tzv. informačních objektů (information bearing objects, IBO). Moderní multilinguální a mezioborová informace vyžaduje více než jen tradiční jednojazyčné úzce zaměřené tezaury. Široké spektrum klientů informačních systémů požaduje tezaury, které mohou být použity „nespecialisty“.

Tezaury jsou dostupné pro různé oblasti zájmu se specifickou strukturou a terminologií. Mnohdy však nejsou sjednoceny ani tezaury v rámci jednoho oboru (zabývají se pouze specifickými oblastmi). V důsledku vzrůstu počtu informačních systémů se zvyšuje poptávka po rozsáhlejších slovnících, které pokrývají širší oblasti informací a současně jsou mnohem více selektivní. Jedním z řešení je použití sbírky tezaurů v souladu se strukturou lidských znalostí. Tyto tezaury mohou být na sobě nezávislé nebo jsou ve více či méně provázaném vztahu. V minulosti bylo mnoho tezaurů manuálně integrováno do jednoho supertezauru. To je však nedostatečné pro vytvoření volněji spojených informačních systémů, kde volné spojení (také tzv. federace) tezaurů je vhodnější – umožňuje každému tezauru ponechat si svoji autonomii. Snaha o integraci tezaurů ve federaci je nižší, než v jiných multi-tezaurových systémech. Důvodem je především fakt, že po akceptování autonomie tezauru následuje akceptování určitých nekonzistencí. Federace tezaurů nabízí nové způsoby indexování a vyhledávání. Proces indexování, stejně jako vyhledávání v tezauru, těží z přístupu k různým (obecným a specializovaným) tezaurům, které tvoří federaci tezaurů. Jeden či více tezaurů poskytují vstupní bod pro uživatele. Automatické využití jiných tezaurů umožňuje uživatelům integraci obsahů jednotlivých tezaurů okamžitě. Abychom se vyhnuli slovníku, který mate uživatele svojí obsáhlostí, odlišujeme indexované tezaury od neindexovaných. Základní snahou je integrovat tezaury při zachování jejich autonomie. Tento fakt je významný pro prostředí, jež podporuje platbu za individuální používání tezauru. Federace tezaurů je zvláště užitečná pro indexování

40

a vyhledávání ve velkých informačních systémech. Těmi jsou například informační systémy obsahující data z několika informačních systémů nebo informační systémy integrující distribuované autonomní informační zdroje.

Příklady užitečnosti federace tezaurů jsou metainformace či katalogové systémy. V posledních letech bylo sestaveno několik metadatových standardů a metainformačních systémů. Klíčovými tématy pro poskytnutí jednotného vstupního bodu je interoperabilita metainformačních systémů (která může existovat na regionální, národní a mezinárodní úrovni) a k nim příslušející tezaury. Proto je jedním z účelů kostry federace tezaurů vyřešit problém dotazování informačních objektů (IBO) indexovaných různými, potenciálně se překrývajícími tezaury. Jiným příkladem v tomto směru jsou digitální knihovny, jež obsahují široce distribuované informační objekty (jako např. textové dokumenty v rozdílných jazycích). V podobném smyslu může být federace tezaurů použita jako nástroj pro podporu vyhledávání mezi jazyky.

2.3 Způsoby integrace tezaurů

V minulosti byly tezaury manuálně integrovány do jednoho velkého „supertezauru“. Naproti tomuto způsobu řešení je pro technickou interoperabilitu distribuovaných informačních systémů vhodnější volnější integrace (loosely integration), zvaná federace (viz dále). Tento způsob integrace umožňuje zachovat autonomii zúčastněných tezaurů. V posledních letech navíc integrace nabývá jiných možností, které jsou důsledkem nových technologií – jako např. WWW (World Wide Web), CORBA (Common Object Request Broker Architecture) či programovacího jazyka Java.

Tezaury je možné integrovat třemi hlavními způsoby: federace (federation), sjednocení (unions) a spojení (couplings).

• Federace je kombinace několika tezaurů při zachování jejich autonomie. Tezaury zapojené do federace mohou být uchovávány v rozdílných databázích a spravovány nezávisle na ostatních. Federace se skládá ze všech termínů a vztahů „členských“ tezaurů. Navíc obsahují informace o vztazích mezi termíny z různých tezaurů. Koncepty, které existují ve více než jednom tezauru, jsou kombinovány do jednoho federativního konceptu. Mohou být přidány jiné vztahy (jako např. hierarchické), aby bylo zajištěno vhodnější odkazování mezi jednotlivými slovníky.

· Tato jednoduchá forma integrace tezaurů může vést k nekonzistencím, které mohou být odstraněny pouze vyjmutím některých termínů či vztahů z jednoho či více tezaurů. Akceptování těchto nekonzistencí je cenou za zachování autonomie každého z integrovaných tezaurů. Jinými slovy můžeme říci, že federace tezaurů není sama o sobě konzistentním tezaurem. Tato nevýhoda je vyvážena snadností tvorby federace, zachováním autonomie integrovaných tezaurů a užitečností v řadě aplikací – i přes určitou nekonzistenci.

• Sjednocení je (oproti federaci) považováno za krok dále při integraci tezaurů. Integrovaný slovník prošel revizí, aby byla odstraněna nekonzistence. Výsledkem je nový korektní tezaurus. Sjednocení tezaurů může tvořit základ nového tezauru, který bude (po dokončení) nezávisle zlepšovat své zdrojové tezaury. Hlavní aplikací u sjednocení je tvorba metatezaurů. Metatezaurus by se neměl vytvářet nezávisle

41

na zdrojových tezaurech. Na straně druhé je třeba, aby byl jednou za čas znovu sestaven kvůli adaptaci na provedené změny. Praktickým příkladem metatezauru je „Meta“, který vznikl sjednocením několika lékařských tezaurů [152].

• Spojení je zvláštním případem integrace mikrotezaurů (tj. tezaurů se specializovanými slovníky; nazývané také jako subtezaury) s více obecnými makrotezaury. Mikro- a makrotezaury se musí vzájemně přizpůsobit. Příkladem je European Educational Thesaurus [155].

2.4 Metadata a tezaurus

Síťové systémy pro organizaci znalostí obvykle obsahují objekty různých typů. Tyto objekty jsou popsány za použití velkého množství odlišných metadatových schémat. Z toho důvodu je vytvořen stroj, který rozumí metadatovým popisům odpovídajícím schématům různých oborů. Existují především tyto tři základní scénáře, podle kterých je požadována interoperabilita mezi metadatovými popisy:

• Umožnit jednoduché vyhledávací rozhraní napříč heterogenními metadatovými popisy.

• Umožnit integraci či spojení metadatových popisů, které jsou založeny na doplňujících, avšak potenciálně se překrývajících metadatových schématech nebo standardech.

• Umožnit rozdílné pohledy základních a kompletních metadatových popisů závisejících na zájmu, úhlu pohledu a požadavcích uživatelů.

Metadatové popisy z rozdílných oborů nejsou sémanticky odlišné, nýbrž se vzájemně překrývají a komplexním způsobem jsou příbuzné mezi sebou. Dosažení interoperability mezi takovými metadatovými popisy je manuální tvorbou užitečné; manuální přiřazení jeden k jednomu ale nevyhovuje mnoha existujícím metadatovým slovníkům. Výhodnějším přístupem je využití faktu, že mnoho entit a vztahů se vyskytuje napříč všemi oblastmi zájmu (např. lidé, místa, organizace, události, atd.).

Přístupem k heterogenním datovým zdrojům v síťové struktuře vznikly nové problémy v oblastech zajištění terminologie a interoperability. Jsou zapotřebí řešení ke zlepšení fulltextových vyhledávání a průvodce návrhem schémat kontrolovaných termínů pro užití ve strukturovaných datech, včetně metadat.

Tezaury jsou vytvářeny v odlišných jazycích, s rozdílným účelem, úhlem pohledu a na rozdílných úrovních abstrakce a detailu pro společný přístup ke specifickým sadám sbírek informací. Proto je při integraci kladen důraz také na metadata. Ta mohou být zpracována podle dvou základních norem:

• Dublin Core je obecným standardem pro metadata, který může být použit při popisu dokumentů pro jejich hledání.

• ISO 19115 představuje normu, která je současně přijata za ČSN. Rozsah aplikačních oblastí je v porovnání s Dublin Core širší.

42

2.5 Prostorové tezaury

Prostorové tezaury začaly vznikat ve Velké Británii v 19. století jako výčet geografických názvů tehdy známého světa s cílem dokumentovat rostoucí anglický vliv. Na tuto tradici se opět začalo navazovat na počátku 90. let 20. století, kdy začal vznikat web v takové podobě, jak jej známe dnes. Tehdy vyhledávače buď neexistovaly nebo neposkytovaly dostatečně relevantní výsledky. Hlavní úlohu při hledání požadovaných dat či informací tak hrály internetové portály, tj. webové servery, které slouží jako brána do světa internetu. Typicky obsahovaly katalog odkazů, díky kterému plnily funkci internetových rozcestníků. Teprve v pozdější době (druhá polovina 90. let) se začaly vytvářet vyhledávače v podobě, jakou známe dodnes.

Pro oblast geografie jsou však tyto vyhledávače nedostačující, ve většině případů obsahují podporu tzv. fulltextového vyhledávání, které je pouze jednou z částí geografického vyhledávání. Proto bylo třeba obohatit „klasické“ vyhledávače o možnost jiných forem vyhledávání. I tato snaha se postupem času ukázala jako nedostatečná, začíná proto tvorba prostorových tezaurů, ve webovém podání někdy označovaných jako gazetteer – podle Wikipedie definovaný jako geografický adresář dodávající důležité reference k vybranému místu (místům), často v kombinaci s atlasem.

Formální definice tezaurů jsou uvedeny v mezinárodních i amerických standardech. Jednak jde o ANSI/NISO Z39.19 stanovující pravidla pro tvorbu, formátování a správu jednojazyčného tezauru. O stupeň výše jsou pak standardizační snahy Technické komise 46 Mezinárodní organizace pro standardizaci (ISO), která vytvořila dvojici standardů – ISO 2788 (pro monolingvální standardy; tj. odpovídající Z39.19) a ISO 5964 (pro multilingvální standardy).

Podle výše uvedených standardů můžeme prostorové tezaury chápat jako sadu organizovaných geografických názvů a sadu standardizovaných recipročních vztahů mezi těmito názvy. Název je pak v tomto významu slovo nebo fráze reprezentující konceptuální kategorii. Vztahy mezi těmito pojmy jsou významné při vyhledávání – kromě nadřazených a podřazených pojmů (jako např. kraj a okres v administrativní hierarchii) – rozlišujeme také synonyma. Jinými slovy řečeno, pokud uživatel vyhledává řeky, v běžném vyhledávači nenalezne výsledek, zatímco prostorový tezaurus jej navede např. na databázi označenou vodní toky. Prostorové tezaury řeší sémantickou heterogenitu mezi datovými zdroji, protože pomáhají rozvíjet popis pokrytý metadaty o hierarchickou strukturu pojmů a synonyma velmi podobného významu. Nicméně je třeba dodat, že počet slov obsažených v tezaurech je i tak omezen. Největší šance na získání požadovaných dat jsou proto v té chvíli, kdy uživateli oznámíme, jaký prostorový tezaurus (tj. jaký konkrétní výčet klíčových slov) je při popisu používán.

Z výše uvedených přístupů je patrné, že ideální popis tematického a prostorového obsahu geografických dat si vyžaduje nejen metadata, ale také prostorový tezaurus. S tímto přístupem počítají současné standardizační snahy v oblasti metadat – tj. standard CSDGM (častěji v literatuře označovaný jako FGDC) a norma ISO 19115. U obou je možné doplňovat klíčová slova konzistentním způsobem z formálně registrovaného tezauru. Klíčová slova lze do metadat zadat také v libovolné podobě, čímž se však snižuje snadnost nalezení potřebné informace. Kromě toho odebíráme jeden ze stavebních kamenů moderní infrastruktury prostorových dat.

43

Při tvorbě prostorového tezauru se používá metoda označovaná jako geoparsing. Jedná se o proces, v němž se klíčovému slovu nebo frázi nestrukturovaného textu přiřazují geografické identifikátory (jako např. zeměpisné souřadnice vyjádřené pomocí zeměpisné délky a šířky či použití kódové informace). Takovým příkladem je explicitní vyjádření v zeměpisných souřadnicích u fráze „30 kilometrů západně od Brna“. Tato metoda je použita u GEOnet Names Server (viz dále). Na první pohled se může zdát, že geoparsing je shodný s geokódováním; v praxi však geoparsing jde za hranice geokódování. Geokódování analyzuje jednoznačnou strukturovanou lokaci (jako např. poštovní směrovací číslo) a explicitně formátované numerické souřadnice. Geoparsing se zabývá nejednoznačnou referencí nestrukturovaného textu – jako např. Lhota, která je názvem několika míst. Software pomáhající nám v tomto procesu se nazývá geoparser – viz obr.5.

Obr. 5: Příklad použití geoparseru nad nejednoznačným geografickým textem

Prostorové tezaury ve většině případů nebývají samostatně distribuovány, setkáme se s nimi proto zejména v podobě webové služby – tj. pomocí adresovatelného middle-ware serveru podporujícího georeferencování a vyhledávání. Rozlišujeme dva základní modely prostorového tezauru: jednoduchý seznam názvů (se všemi problémy z toho vyplývajícími – jako např. neunikátnost) nebo model spojující název s lokací (jako např. index v atlasu). Zároveň je třeba tento model informace strukturovat – vytvořit tzv. hierarchický tezaurus. Pak můžeme snadno prozkoumávat vztahy mezi jednotlivými názvy. Na straně druhé však stále nezaručujeme unikátnost názvů a obtížně vztahujeme názvy k ostatním lokátorům - jako např. PSČ. Prostorový tezaurus by měl vždy obsahovat přinejmenším: unikátní identifikátor geografického prvku, geografický název, typ geografického prvku (jako např. jezero) a prostorové umístění.

V současné době můžeme jako hlavní prostorové tezaury vymezit následující:

Getty Thesaurus of Geographic Names (TGN)

TGN představuje nástroj pro sběr a správu mnoha geografických klíčových slov pro danou oblast zájmu a pro rozdílné úrovně měřítka (tj. obydlené místo, mikroregion, kraj, stát, kontinent). Getty Thesaurus of Geographic Names je strukturovaným slovníkem obsahujícím od roku 2000 (i když práce na něm začaly již roku 1987) cca. 1 100 000 názvů osídlených míst, administrativních celků, infrastruktury, hydrografie, orografie a vegetace na celé Zemi. Všechny záznamy jsou v angličtině a většinou také v místním jazyce. Odpověď dotazu obsahuje rovněž geografické souřadnice, zdroj dat, druh místa a specifické poznámky. Mimo to jsou všechny názvy pomocí vztahů zařazeny v hierarchii (viz obr. 6).

44

Obr. 6: Výsledek dotazu v podobě hierarchie tezauru TGN

GeoNet Name Server (GNS)

Tato sbírka geografických klíčových slov poskytuje přístup k databázím názvů Národní geoprostorové zpravodajské služby (National Geospatial-Intelligence Agency; NGA) a Výboru geografických názvů Spojených států (U.S. Board on Geographic Names; US BGN). Přestože obě instituce jsou americkými národními, i zde je možné vyhledávat místa na celé Zemi. Stejně tak představují cenný prostorový tezaurus pro Českou republiku.

GNS databáze obsahují přes 4 miliony názvů na naší planetě zachycující tematiky od osídlených míst, administrativních jednotek, infrastruktury, hydrografie, orografie až po vegetaci. Speciální kategorií jsou podmořské názvy, jež v ostatních prostorových tezaurech mnohdy nebývají. Hlavním rozdílem oproti TGN je široké spektrum nástrojů pro vyhledávání a aktuálnější údaje. Např. pro Českou republiku zde v administrativní hierarchii naleznete nejen současné názvy krajů, ale také jejich stará synonyma (např. kraj Vysočina – Jihlavský) či zařazení míst i podle krajů dle jejich územní působnosti v letech 1960 – 2001.

The World Gazetteer

Poslední jmenovaný prostorový tezaurus se výrazně odlišuje od svých předchůdců, profiluje se pouze na úzkou oblast demografie. Umožňuje zobrazit hierarchii od úrovně zemí, přes kraje po města, kde zobrazuje i počet obyvatel z posledního sčítání lidu. Jedná se zejména o prostorový tezaurus pro laickou veřejnost, který nebyl od začátku roku 2006 dále aktualizován.

3. Katalogové služby

Katalogové služby umožňují publikovat a vyhledávat metadata dat, služeb a příbuzných informačních modelů. Metadata obsažená v těchto katalozích by měla obsahovat takový popis těchto zdrojů, který umožní klást dotazy (vyhledávání) a jejich ocenění pro konkrétní použití a další zpracování lidmi nebo stroji.

Na rozdíl od fulltextového vyhledávání známého z vyhledávacích portálů (Google apod.) by měla tato služba umožňovat strukturované vyhledávání podle určitých parametrů (např. typ zdroje, prostorový rozsah apod.) a tak lépe vymezit množinu získaných údajů.

45

Myšlenka sdílení a distribuovaného vyhledávání metadat vznikla někdy kolem r. 1970 v prostředí knihovnických systémů. Za tímto účelem vznikl přenosový protokol Z39.50 [50], který je dosud široce používán právě v knihovnických systémech.

3.1 Katalogová služba pro prostorová data

Konsorcium Open Geospatial vytvořilo specifikaci pro katalogovou službu pro prostorová data [128]. Umožňuje vyhledávat a zobrazovat metadata prostorových dat, jejich aktualizaci v katalozích, distribuované vyhledávání přes více serverů a asynchronní zpracování v případě dlouhé odezvy serveru. Služba je definována obecně a umožňuje implementaci nad různými protokoly a s různými typy metadat. Aktuální verze standardu je „OGS Catalogue Services Specification verze 2.0.2”.

Protokoly:

Standard definuje operace pro tyto protokoly:

· Z39.50,· CORBA/IIOP,· HTTP,

z nichž poslední, nazývaný Catalogue Services for the Web (CSW), je považován za nejmodernější a je upřednostňován. Projekt INSPIRE také předpokládá jeho použití.

Dotazovací jazyk:

Specifikace umožňuje standardizované dotazování pomocí těchto jazyků:

• Common Query Language (CQL). Je obdobou jazyka SQL a je používán např. v implementacích knihovnických aplikací založených na Z39.50. Implementace tohoto jazyka v katalogové službě je povinná.

• OGC Filter. Je definovaný v rámci standardů OGC [130] a je založen na XML. Používá se např. při dotazech WFS a WMS/SLD. Protože jeho implementace v katalogové službě není povinná, je podporován řadou systémů (Geonetwork, TerraCatalog, Micka, ...).

Metadatové profily:

Specifikace sama nedefinuje dotazovací položky ani strukturu metadat vracených serverem. Definuje pouze obecný rámec pro přenos libovolných metadat různých typů (ISO 19115, ISO 19119, FGDC, ebRim apod.) Jednotlivé profily jsou pak definovány dalšími normami. Pro zachování základní interoperability je součástí specifikace definice minimální množiny dotazovatelných položek a položek obsažených v odpovědi (viz tab. 5). Tyto položky jsou odvozeny ze standardu Dublin Core [23] a jsou povinné pro každou katalogovou službu.

• Profil pro metadata prostorových dat: Ve specifikaci OGC [128] je definován profil pro metadata ISO 19115/19119 [56,57]. Vychází z kódování těchto norem do XML dle standardu ISO 19139 [59]. Umožňuje popisovat jak metadata dat, tak metadata služeb. Tato specifikace zavádí některá rozšíření normy ISO 19115, např. přidává položku „application“ v číselníku MD_ScopeCode. Předpokládá se užití tohoto profilu v projektu INSPIRE.

46

Název Popis Datový Typ

Subject Téma zdroje, např. klíč. slova CharacterString

Title Název zdroje CharacterString

Abstract Stručný popis (abstrakt) CharacterString

AnyText Označení fulltextového vyhledávání CharacterString

Format Formát zdroje CharacterString

Identifier Unikátní identifikátor záznamu v katalogu Identifier

Modified Datum aktualizace metadatového záznamu Date-8601

Type Typ zdroje (dataset, service apod.) Codelist

BoundingBox Ohraničující obdélník EX_GeographicBoundingBoxclass in ISO 19115

CRS Kartografické zobrazení Identifier

Association Vazba na další zdroje Associace

Tab. 5: Základní dotazovatelné položky katalogové služby

• Profil ebRim. ebRim je specifikace OASIS pro registry webových služeb pro elektronický obchod (ebRIM je zkratka Electronic Business Registry Information Model). Tento standard je pro popis služeb flexibilnější než ISO 19119, proto jej některé katalogy využívají. Specifikace OGC [127] popisuje možnost použití ebRim profilu pro metadata ISO 19119.

Operace:

Specifikace definuje tyto operace (povinné jsou zvýrazněny tučně): viz tab. 6

Operace Popis

GetCapabilities Vrací základní metadata služby

DescribeRecord Vrací popis struktury metadatového záznamu

GetDomain Vrací popis domény parametrů

GetRecords Vrací metadatové záznamy

GetRecordById Vrací metadatové záznamy zadané pomocí identifikátoru záznamu

Tab. 6: Definice operací

Pro práci s katalogovou službou je nejdůležitější operace GetRecords, která vrací vlastní metadatové záznamy.

Vybrané parametry dotazu:

RESULTTYPE - co služba vrací„hits“ (vrací počet nalezených záznamů) / „results“ (vrací metadatové záznamy) / „validate“ (jen testuje, zda je dotaz validní)TYPENAMES – jaký profil metadat služba vrací„csw:Record“ (vrací základní položky Dublin Core)gmd:MD_Metadata (vrací metadata podle ISO 19115/19119)pozn.: Tento parametr doznal změny mezi jednotlivými verzemi standardu. Také různé verze katalogů jej implementují různě, např. csw:Record byl dříve pojmenován „OGCCORE“

47

ELEMENTSETNAME – označení množiny prvků, které služba vrátí„brief” / „summary” / „full” (jaká množina položek bude vrácena)

Dotazy je možno provádět jak pomocí GET, tak POST. GET není definováno pro všechny operace (např. Transaction). Dotazy je možné zasílat i prostřednictvím SOAP.

CONSTRAINTLANGUAGE – dotazovací jazyk, povoleny jsou hodnoty:„CQL_TEXT” nebo „FILTER”

Operace pro aktualizaci katalogu:

Součástí specifikace jsou příkazy pro aktualizaci a správu katalogu. Označují se jako CSWT. Jsou to tyto operace:

a) Operace Transaction

Operace umožňuje měnit data přímo na serveru pomocí dotazu zaslaného na server ve formě XML. Příkaz nemá KVP (ve formě řádku URL) verzi.

Příkaz umožňuje tyto akce:

· Insert - jeden nebo více záznamů je vloženo do katalogu.· Update - umožňuje aktualizovat určité záznamy definované pomocí povinného

elementu Constraint. Element recordProperty umožňuje měnit jen některé hodnoty metadat).

· Delete - záznamy určené pomocí elementu Constraint budou smazány.

Služba vrací jednak celkový údaj o provedených akcích (počet vložených záznamů apod.), jednak detailní údaj o každém záznamu.

b) Operace Harvest

Tento dotaz umožní ukládat/měnit data na serveru tím, že provede dotazy na jiné zdroje (servery) a zpracuje získaná data. Pracuje jak v KVP, tak XML verzi. Dotaz může běžet jak v synchronním, tak asynchronním modu. Dotaz obsahuje (mimo jiné) tyto parametry:

· Source - URI zdroje, odkud se mají data získat.· ResourceType - Odkaz na schéma definující typ získaných dat (FGDC, ISO

apod.)· HarvestInterval - Interval, za kterým se spouští tato operace. Není-li uveden,

spouští se jednou ihned.· ResponseHandler - URI, na který se zašle oznámení, když operace

asynchronně spuštěná byla dokončena.

48

49

Kapitola 4: INTEROPERABILITA, DATOVÉ MODELY A GENERALIZACE DATMILAN KOCÁB, TOMÁŠ CAJTHAML, PAVEL VANIŠ, KAREL STANĚK, KAREL CHARVÁT

1. Interoperabilita

Interoperabilita neboli univerzálnost dat významně rozšiřuje možnosti využitelnosti geografických dat, a tím zvyšuje jejich hodnotu. Významným přínosem je jednoduchá možnost sdílení a integrace dat a odpadá tím nutnost údržby a aktualizace všech datových sad. Každá organizace zajišťuje aktualizaci, údržbu a vedení pouze vlastních datových sad, další datové sady mohou být pouze připojeny, případně využity jen pro dálkové vyhodnocení dotazu.

Nutnými podmínkami interoperability dat je precizní určení standardů a zejména pak jejich bezvýhradné dodržování, dále pak otevřenost používaných formátů dat tak, aby bylo možno s daty pracovat bez nutnosti datové konverze. Pokud je nutné pro práci nad cizími daty provádět konverzi, odpadá možnost pouhého vzdáleného připojení dat a je nutno provádět úpravu dat před využitím.

Další základní podmínkou je ochota spolupracovat a sdílet data. S touto podmínkou se pojí i nutnost legislativního rámce pro poskytování, sdílení a využívaní dat včetně vhodně voleného datového obchodu, a to jak v resortu veřejné správy, tak pro soukromé zájemce o data.

Interoperabilita dat musí být řešena jak na úrovní syntaktické, tj. na úrovni sjednocení datových struktur a výměnných formátů, tak i na úrovní sémantické, tj. na úrovni chápání obsahu dat.

Integrovat znamená dát něco v jeden celek. Integrace je řetězení výrobních postupů, údržby a šíření dat včetně systému jejich aktualizace a archivace. Datové sady pro integraci musí obsahovat metadata a vlastní data by měla být ověřena a zkompletována s ohledem na jejich vývoj a přesnost. Teprve poté je možno k integraci přistoupit. Z tohoto pohledu je např. i digitální Státní mapa 1 : 5 000 či 1 : 10 000 integrována z několika částí, ale každá část je integrována nedostatečně.

Integrací lze docílit optimálního využití existujících státních mapových děl (1 : 10 000, 1 : 5 000,…) a s využitím daných prostředků lze efektivně rozšířit geografická data jako důležité národní bohatství. Proto by měl stát do integrace investovat a definovat, která data integrovat a v jaké formě a jaká data bude poskytovat uživatelům pro jejich aplikace. Důležitou podmínkou je nepřerušit již započatou práci uživatelů dat, postup integrace zvolit podle uživatelských hledisek a formát dat volit otevřený, nezávislý na konkrétním programovém vybavení, aby data byla široce využitelná.

Mezi nejvýznamnější překážky bránící jednoduché a rychlé integraci dat patří zejména:

50

• Užití různých referenčních dat a systémů.• Odlišná lokalizace identických prvků v terénu v různých datových sadách, jedná se

například o průběh správních hranic, budovy a další liniové prvky.• Úpravy některých prvků obsažených v několika datových sadách pro konkrétní

produkty, například úpravy výškopisu SM 5 v souladu s polohopisem. Takto upravený polohopis již není promítnut zpět do dat ZABAGED a původně identická data se liší.

• Oddělená aktualizace prvků obsažených ve více sadách, kdy jednotlivé datové sady jsou aktualizovány odděleně a na základě různých podkladů.

• Potřeba generalizace vybraných objektů pro mapy menších měřítek, kdy generalizace probíhá ručními, a tudíž subjektivními metodami, opět odděleně pro jednotlivé produkty.

2. Souřadnicové soustavy a referenční systémy

Všechny objekty a jevy na zemském povrchu znázorňované v geografických informačních systémech je nutné lokalizovat. K tomu slouží souřadnicové soustavy, ve kterých je lokalizace uvedených objektů dána dvojicí nebo trojicí rovinných či prostorových souřadnic. Geodetická měření často jako výchozí prostorové souřadnice používají souřadnice geocentrické. Geocentrický souřadnicový systém má počátek ve středu Země a souřadnicové osy X, Y, Z. Osa X leží v rovině rovníku a prochází greenwichským poledníkem, osa y leží též v rovině rovníku a prochází poledníkem 90° východní zeměpisné délky, osa z leží v ose rotace Země. Pro kartografické účely a pro lokalizaci objektů jsou však i tyto souřadnice transformovány do prostorových souřadnic na elipsoidu (zpravidla WGS 84). V dalším textu bude pojednáváno pouze o souřadnicových soustavách, které mají vztah k matematické kartografii.

2.1 Souřadnicové soustavy na referenčním elipsoidu

Základní souřadnicovou soustavou na referenčním elipsoidu jsou zeměpisné souřadnice, označované též geodetické zeměpisné souřadnice nebo pouze geodetické souřadnice. Souřadnice tvoří zeměpisná (geodetická) šířka φ a zeměpisná (geodetická) délka λ. Zeměpisná šířka dosahuje hodnot v rozsahu <-90°, 90°>, často jsou tyto hodnoty označovány i jako jižní zeměpisná šířka (pro hodnoty <-90°, 0°>) a severní zeměpisná šířka (pro hodnoty <0°, 90°>). Zeměpisná délka používaná v běžném životě nabývá hodnot <-180°, 180°> s počátkem na základním poledníku s přírůstkem ve směru východním.

Pro účely definice některých zobrazení, zejména konformních, se na referenčním elipsoidu definuje další soustava souřadnic, tzv. izometrických souřadnic. Podle matematické definice jsou izometrické souřadnice takové, kde čtverec délkového elementu lze vyjádřit jako součet čtverců délkových elementů v jednotlivých souřadnicových osách, případně ještě vynásobený vhodnou funkcí obou souřadnic.

51

2.2 Souřadnicové soustavy na referenční kouli

Na referenční kouli jsou též základní souřadnicovou soustavou zeměpisné souřadnice. Na rozdíl od souřadnic na elipsoidu jsou často nazývány zeměpisnými souřadnicemi sférickými nebo kulovými a jsou označovány zeměpisná šířka (na kouli, sférická, kulová) U a zeměpisná délka (na kouli, sférická, kulová) V. Pokud se zobrazují oblasti blízké pólům, často se používá i zenitový úhel vypočítaný podle vztahu Z = 90°-U. Rozsahy hodnot zeměpisných souřadnic na kouli a jejich použití v praxi je obdobné jako u zeměpisných souřadnic na elipsoidu. Stejně jako na referenčním elipsoidu i na referenční kouli lze definovat soustavu izometrických souřadnic, zde označených jako Q, V.

Na referenční kouli je možno definovat soustavu kartografických souřadnic vztaženou ke kartografickému pólu. Kartografické souřadnice se zpravidla používají při šikmém zobrazení a poloha kartografického pólu se volí podle specifiky konkrétního zobrazení referenční koule do roviny.

Kartografické souřadnice tvoří kartografická šířka š a kartografická délka d. Tyto souřadnice jsou ve vztahu ke kartografickému pólu definovány obdobně jako zeměpisné souřadnice ve vztahu k zemskému pólu. Rovněž kartografické poledníky a rovnoběžky mají obdobný průběh jako poledníky a rovnoběžky zeměpisné.

2.3 Souřadnicové soustavy v zobrazovací rovině

V zobrazovací rovině se převážně používá pravoúhlá souřadnicová soustava definovaná počátkem 0 a osami X a Y. V této soustavě mohou být řešené i všechny úlohy praktické geodezie a kartografie za použití vzorců analytické geometrie v rovině.

Z charakteru některých zobrazení ale plyne, že při transformaci referenční plochy do roviny je výhodnější nejprve použít polárních souřadnic v rovině. Počátek polární soustavy se volí vždy na ose X soustavy pravoúhlé. V praxi se používají dvě základní řešení – s různými a totožnými počátky obou soustav.

Počátek rovinných souřadnicových soustav se zpravidla volí uprostřed zobrazovaného území. Z hlediska konstrukce map, jejich používání nebo používání prostorových geoinformací je však výhodné, aby celé území leželo pouze v 1. kvadrantu. Proto se často k vypočteným souřadnicím přičítají vhodné konstanty ∆X a ∆Y [27].

52

Obr. 1: Posun počátku pravoúhlé souřadnicové soustavy mimo zobrazované území

2.4 Souřadnicové systémy definované pro užití v ČR

V současné době souřadnicové systémy v ČR definuje zákon č. 116/1995, což je nařízení vlády ze dne 19. dubna 1995, kterým se stanoví geodetické referenční systémy, státní mapová díla závazná na celém území státu a zásady jejich používání. Tento předpis definuje a ukládá užívání především těchto závazných souřadnicových systémů, jejichž dále uvedený podrobnější popis čerpá zejména z [27], [28] a [98].

· světový geodetický referenční systém 1984 (závazná zkratka „WGS 84”),· evropský terestrický referenční systém (závazná zkratka „ETRS”),· souřadnicový systém Jednotné trigonometrické sítě katastrální (závazná

zkratka „S-JTSK”),· souřadnicový systém 1942 (závazná zkratka „S-42”),· výškový systém baltský - po vyrovnání (závazná zkratka „Bpv”),· tíhový systém 1995 (závazná zkratka „S-Gr95”).

2.4.1 S-42

Jakmile byly po 1. světové válce zabezpečeny aktuální potřeby praxe, byla vedle S-JTSK, jejíž zhušťování dále probíhalo, budována od r. 1931 též tzv. Základní trigonometrická síť, s většími trojúhelníky (s=36 km), s nejvyšší dosažitelnou přesností a podle nejnovějších vědeckých poznatků. Tato síť byla později podle mezinárodně zavedeného termínu označena jako astronomicko-geodetická síť (AGS). Do r. 1954, kdy byly ukončeny měřické práce, bylo na území Československa zaměřeno:

· úhlově 227 trojúhelníků se 144 vrcholy, · astronomicky 53 bodů, · 6 základen (invarovými dráty) a rozvinovacích sítí, · gravimetricky okolí 108 bodů I. řádu a 499 bodů II. řádu, · částečné spojení s trigonometrickými sítěmi sousedních zemí.

53

V roce 1955 byl tento měřický materiál shromážděn a v průběhu dalších třech let byla tato síť (AGS) vyrovnána v Moskvě společně s dalšími sítěmi zemí východní Evropy. Vyrovnání bylo realizováno na Krasovského elipsoidu a pro převod na rovinné souřadnice (x,y) bylo použito Gaussova zobrazení v 6º pásech.

Od r. 1958 byl do této AGS, vyrovnané v rámci souborného vyrovnání v Souřadnicovém systému 1942 (S-42), převáděn S-JTSK a všechny ostatní v S-JTSK polohově určené body tak, aby byly splněny v zásadě tyto požadavky, dle [28]:

1) Trigonometrickou síť I. řádu vyrovnat v 10 blocích (1958-59). 2) Vybranou část bodů trig. sítě II. a III. řádu (celkem přes 700 identických

bodů) rovněž vyrovnat (1959-60). 3) Vcelku a od II. řádu nahradit vyrovnání souřadnic vhodnou transformací,

umožňující co největší mechanizaci výpočetních prací (od r. 1960). 4) Využít v nejvyšší míře výsledků předběžného převodu do S-52. 5) Zachovat vysokou lokální přesnost S-JTSK; přitom korigovat místní (zejména

délkové) deformace této sítě. 6) Při transformaci zachovat identitu souřadnic bodů určených vyrovnáním,

a to zejména souřadnic bodů AGS.

Metoda transformace byla odvozena pro konkrétní potřeby Československa a byla mj. uspořádána tak, aby souřadnice bodů vzešlých z vyrovnání (AGS, I., II. i III. řád) obdržely po transformaci souřadnice, totožné s vyrovnanými. Úloha řešila tedy v zásadě tzv. transformaci nestejnorodých souřadnic, kdy se méně přesný systém (S-JTSK) transformuje pomocí čtvercové sítě 10×10 km identických fiktivních bodů do nového přesnějšího systému, který je kromě orientace a tvaru zejména rozměrově podstatně lépe určen. Pracovní název tohoto souřadnicového systému byl „S-52 po vyrovnání”, definitivní pak byl Souřadnicový systém 1942 (S-42).

Porovnáním souřadnic S-42 s S-JTSK byly zjištěny závažné délkové deformace S-JTSK, zejména na Slovensku a zvláště pak v jeho jižní části. Deformace, dosahující hodnot až 30 mm/km, byly (a dosud jsou) velkou překážkou při použití přesných dálkoměrů; prakticky stejný problém vzniká při použití technologie GPS. Na tomto místě je nutné podotknout, že deformace jsou také působeny vlivem stárnutí sítě (posuny stabilizací) a rozdílným způsobem redukcí měřených veličin na zobrazovací plochu.

2.4.2 WGS 84

WGS 84 (World Geodetic System 1984, Světový geodetický systém 1984) je geodetický geocentrický systém armády USA, ve kterém pracuje globální systém určování polohy GPS a který je zároveň standardizovaným geodetickým systémem armád NATO.

WGS 84 je konvenční terestrický systém (CTRS), realizovaný na základě modifikace Námořního navigačního družicového systému (Navy Navigation Satellite System, NNSS). Modifikace spočívá v posunu počátku souřadnicové soustavy, rotaci a změně měřítka dopplerovského systému NSWC 9Z-2 tak, aby systém byl geocentrický a referenční nultý poledník byl identický se základním poledníkem definovaným Bureau International de l’Heur [98].

54

WGS 84 je globální geocentrický geodetický referenční systém pevně spojený se zemským tělesem. Systém je definován primárními a sekundárními parametry.

• Primární parametry definují rozměry referenčního elipsoidu přiřazeného systému, jeho úhlovou rychlost rotace vůči nebeskému referenčnímu systému a součin gravitační konstanty a hmoty Země soustředěné v referenčním elipsoidu.

• Sekundární parametry definují model detailní struktury zemského gravitačního pole (Earth Gravity Model, EGM).

Počátek a orientace souřadnicových os jsou prakticky realizovány souřadnicemi x, y, z dvanácti stanic, které monitorují dráhy GPS družic. Od 1.1.1994 jsou WGS 84 souřadnice 10 sledovacích stanic GPS zpřesněny na WGS 84 (G730) [98] a připojeny přesným relativním měřením pomocí technologie GPS k systému ITRF-91, později byl systém rozšířen na 12 stanic v dále zpřesněném systému WGS 84 (G873).

Na území bývalého Československa bylo započato s realizací systému WGS 84 na základě kampaně VGSN’92.

Od 1.1.1998 je WGS 84 zaveden ve vojenském a civilním letectvu a v AČR je běžně používán v rámci kooperace s armádami NATO pro standardizaci v geodezii a kartografii.

V současné době byly péčí TS AČR geodetické polohové základy převedeny ze společného systému ETRS-89 do WGS 84, který je nyní využíván v AČR ke

• geodetickému zabezpečení letišť, civilních i vojenských, • geodetické lokalizaci prvků, které jsou podsystémem armádního ŠIS (štábní

informační systém AČR), • zabezpečení jednotek AČR, působících ve svazku IFOR, SFOR, • tvorbě mapového standardizovaného díla v zobrazení UTM (Universal Transversal

Mercator).

2.4.3 ETRS-89

ETRS-89 je uživatelský geocentrický souřadnicový systém (European Terrestrial Reference System), jehož souřadnicový rámec byl odvozen z rámce ITRF Mezinárodní službou rotace Země (International Earth Rotation Service, IERS).

Výhodou tohoto souřadnicového rámce je, že na rozdíl od ITRF (IERS Terrestrial Reference Frame) je spojen s eurasijskou kontinentální deskou. Díky tomu jsou roční časové změny souřadnic nejméně o řád menší (mm), než je tomu v případě ITRF (cm).

Stejně jako celosvětový ITRS je i kontinentální ETRS tvořen referenčním rámcem (ETRF - European Terrestrial Reference Frame - Evropský terestrický referenční rámec) a příslušnými konstantami a algoritmy [98].

V roce 1987 podkomise EUREF rozhodla definovat European Terrestrial Reference System 89 (ETRS-89) s využitím výsledků mezinárodní kampaně EUREF-89, jejímž cílem bylo definovat na základě ITRS evropský geocentrický systém. V této pozorovací kampani bylo využito kromě techniky laserové lokace družic (Satellite Laser Ranging - SLR) i interferometrie s velmi dlouhými základnami (Very Long Baseline Interferometry - VLBI) a hlavně metod GPS (Global Positioning System).

55

Systém ETRS-89 je definován:

1) ETRF-89, který je realizován evropskými stanicemi referenčního rámce ITRF-89 technik SLR a VLBI, vztaženými k epoše 1989.0,

2) ETRF-90, který je tvořen souřadnicemi evropských stanic ITRF90 vztaženými k epoše 1989.0 a vztažnými vektory (centračními veličinami) mezi GPS stanicemi a stanicemi technik SLR a VLBI na bodech zařazených do kampaně EUREF-89: neobsahuje tedy body, na kterých bylo použito pouze techniky GPS,

3) EUREF-89, který zahrnuje IERS stanice v Evropě a všechny stanice GPS kampaně EUREF-89. Souřadnicový systém je realizován tím způsobem, že všechny body pozorovací sítě IERS jsou brány jako body definiční (s fixovanými souřadnicemi).

2.4.4 Výškové souřadnicové systémy - Bpv

Počátky budování výškových bodových polí na území ČR spadají do druhé poloviny 19. století. Tehdy byla naše republika součástí Rakouska-Uherska. Z této doby pochází soubor měření Vojenského zeměpisného ústavu ve Vídni. Za základ byla zvolena vybroušená ploška na skále představující střední hladinu Jaderského moře (Molo Sartorio v Terstu). Za základní nivelační bod pro naše území byl zvolen bod Lišov u Českých Budějovic. Krátce po vzniku Československé republiky roku 1920 bylo zřízeno oddělení Nivelační služby při Ministerstvu veřejných prací a vznikla Československá jednotná nivelační síť (ČSJNS), která zahrnovala všechny již určené nivelační body a byla dále dobudovávána. V roce 1944 měla téměř 40 000 bodů, v roce 1957 již měla více než 70 000 bodů.

V době II. světové války byl na krátký čas změněn výškový systém a ze systému ČSJNS/Jadran byly výšky udávány v systému N.N. (Normal Null), a vztaženy k základnímu bodu v Amsterodamu.

Po 2. světové válce začal postupný přechod na systém vztažený ke střední hladině Baltického moře (ve vojenském přístavu Kronštadt). Vzhledem ke komplikovaným vztahům mezi původním jaderským a novým baltským systémem vzniklo v průběhu let hned několik systémů. Nejprve „Výškový systém baltský – 68“, kdy se od výšek v systému Jadran odečítalo 68 cm. Později „Výškový systém baltský – 46“, kdy se od výšek v systému Jadran odečítalo 46 cm.

Po mezinárodním vyrovnání nivelačních sítí vznikl konečně výškový systém Balt po vyrovnání (Bpv), ve kterém není jednotný rozdíl mezi výškami jednotlivých nivelačních bodů. V důsledku kvalitativně rozdílných použitých tíhových oprav se rozdíl nepatrně liší případ od případu. Převod mezi oběma systémy je tedy pouze přibližný Bpv E Jadran – 40 cm.

Od 1.1. 2000 je pro veškerá výšková měření přípustný pouze systém Bpv. Do tohoto data bylo možné taktéž zpracovávat výšková měření v jaderském systému.

2.4.5 S-Gr95

Tíhový souřadnicový systém je určen hladinou a rozměrem sítě, která je odvozena z absolutních tíhových měření v mezinárodní gravimetrické síti a souborem hodnot tíhového zrychlení z vyrovnání mezinárodní sítě.

56

Tento tíhový souřadnicový systém se používá zejména pro speciální, především geodetické práce.

2.5 Souřadnicové systémy v mezinárodních souvislostech

Je důležité si uvědomit, že s příchodem globálních mezinárodních referenčních systémů došlo ke změně pozice souřadnicových systémů vybudovaných na klasických geodetických základech.

Dalším elementem, který výrazně ovlivnil vývoj souřadnicových systémů, je technický pokrok, zejména rozvoj technologií v současné době označovaných jako globální družicové navigační systémy (GNSS - Global Navigation Satellite System). Mezi ně je možné např. zařadit systémy GPS nebo právě vznikající systém GALILEO.

Posledním faktorem, který zřejmě ovlivnil práci se souřadnicovými systémy je informatizace společnosti. Právě při zobrazování přeshraničních map v různých souřadnicových systémech, s využitím webových XML služeb např. dle specifikací OGC (Open Geospatial Consorcia), dochází k problémům při překrytu jednotlivých datových vrstev apod. Dobré myšlenky v tomto směru podnítila taktéž iniciativa INSPIRE (The INfrastructure for SPatial InfoRmation in Europe).

2.6 Geodetické referenční systémy v evropském kontextu

V současné době bylo na základě průzkumů zjištěno, že nejpoužívanějším (v evropských zemích) geodetickým referenčním systémem je ETRS89. Pro výšková měření je navržen EVRF2000 (European Vertical Reference System).

Proto veškerá vektorová data by měla být založena na ETRS89. V závislosti na typu aplikace budou uživatelé aplikovat projekce odpovídající jejich potřebám a požadavkům.

Dokument INSPIRE, tzv. AST position paper (Architecture & Standards Position Paper) doporučuje zemím využít další projekce založené na ETRS89. Jde o využití ETRS89 jako:

• geodetického referenčního systému k vyjádření a uložení polohy, kde jsou známy odchylky přesnosti a elipsoidické souřadnice, s pokladovým elipsoidem GRS80[ETRS89]. K vyjádření výšek je použit EVRF2000.

• Lambertův azimutální stejnoplochý souřadnicový referenční systém [ETTRS-LAEA] z roku 2001 pro konformní celoevropské zobrazení statistických analýz a zobrazení.

• Lambertův kónický konformní souřadnicový referenční systém [ETRS-LCC] pro konformní celoevropská mapování v měřítkách menších nebo rovných měřítku 1:500 000.

• transverzální Mercatorovo zobrazení souřadnicový referenční systém [ETRS-TMzn] pro konformní celoevropské mapování v měřítku větším než 1:500 000.

57

3. Datový model

Základem datového modelu je profil odvozený od SimpleFeature profilu GML3. GML (geographic mark-up language) je standardem konsorcia OGC pro výměnu geografických dat. GML byl adoptován mezinárodní organizací ISO pod označením 19136 jako nástroj přenosu geografických dat. Definice GML je sama o sobě poměrně rozsáhlá (v poslední verzi dokumentace přesahuje 600 stran), ale na druhou stranu je poměrně flexibilní a umožňuje definici uživatelských profilů. Pro usnadnění manipulace s těmito profily je přímo v distribuci GML dokumentace XSLT skriptů podporujících tvorbu uživatelských profilů. V nedávné době tak vznikla celá řada zjednodušených profilů GML usnadňujících manipulaci s geografickými objekty. Jako příklad těchto aktivit mohou sloužit profily GML Point profile, GML profile for RSS a již zmíněný GML for Simple Features (SF).

OGC Simple Features je jeden z nejpoužívanějších standardů v oblasti uchovávání geodat. Zaměřuje se na primitivní geometrické objekty a manipulaci s nimi. Výhodou této jednoduché implementace je její podpora téměř všemi geodatabázovými stroji. Profil GML pro SF byl vytvořen pro potřeby služby WFS. Je dobrým základem pro nastavení GML profilu pro správu dat s ohledem na snadné propojení s datovými zdroji. Z kontextu definované služby se ale není možné omezit pouze na SF. Dominantní roli v úpravách profilu hraje především potenciál generalizace datového souboru. Pro tyto účely je třeba jednak zavést komplexnější struktury než SF – zde se nabízí existující prvky GML mimo oblast SF specifikace - a také rozšířit existující vlastnosti definovaných tříd.

V následujícím přehledu je popsán seznam rozšiřujících vlastností a typů nutných pro implementaci datového modelu:

generický geometrický objekt status (granularity index): vrací true | false stav úrovně detailu objektucharacter: vrací artificial |natural sémantická povahaorigin: vrací physical | abstract | interpolated sémantický původis_structure_member: vrací null | (třída,id) partonomická vazbaattached: vrací seznam id definiční vazbaattach(id): předá id jinému objektu konstruktor definiční vazbyappearance_related: vrací id kauzální vazbarelated_to: vrací seznam (id, typ relace) seznam omezujících vazebinside: vrací seznam id omezující vazbashare vrací seznam (typ, id, sub_id_prop,sub_id_foreign) omezující vazbain_fixed_distance: vrací seznam (id, vzdalenost) omezující vazbain_proportional_distance: vrací seznam (id, proporce) omezující vazbain_direction: vrací seznam (id, bearings) omezující vazbaharmonized_with: vrací seznam id, typ zarovnání omezující vazbadisappear: status na false eliminacedisplace (typ, parametry) posunutí

58

Skupina bodů – shluk bodů, prostorově a tematicky blízkých

aggregate (metoda) nahrazení skupiny novým objektem typify (id) nahrazení skupiny typizovanou skupinouweed (metoda, úroveň) odstranění nevýznamných prvků skupiny

Linie – izolovaný liniový prvek např. zlom nebo hrana sítě

order: vrací pořadí| null je-li prvkem sítěrole : vrací segment | part | border role liniového prvkusimplify (metoda, úroveň) zjednodušení průběhu

Síť – liniová struktura propojených liniových prvků např. říční nebo komunikační síť, obsahuje hrany a může obsahovat podsítě

parts: vrací pole (id,order) seznam hranweed (metoda,úroveň) odstranění nevýznamných hran

simplify (metoda,úroveň) zjednodušení všech hran sítě

Izolinie – reprezentant hranice klasifikace spojitých nebo pseudospojitých jevů

rebuild (metoda, sample set) reinterpolacesample_set: (vrací definiční body) definiční měření interpolace

Skupina polygonů - shluk ploch, prostorově a tematicky blízkých, např. jezerní soustava

amalgamate (metoda,úroveň) slitítypify (id) nahrazení typickou skupinouweed (metoda,úroveň) zjednodušení hranicconvert_to_point (metoda,úroveň) kolapsconvert_to_line (metoda,úroveň) kolapsalign (id) zarovnání podle objektu

Mozaika (coverage) – plošný pokryv, např. územní členění

simplify (metoda,úroveň) zjednodušení hran

face – buňka mozaiky definována seznamem hranabsorb (metoda,úroveň) zahrnutí sousedních buněkjoin (metoda,úroveň) spojení buněk se stejnou vlastnostídissolve (metoda,úroveň) rozpuštění v sousední buňce

59

4. Generalizace dat

Pro implementaci automatizované kartografické generalizace je nutno uvážit rozdělení úloh mezi real-time generalizací a implementaci předzpracovaných výsledků generalizace do datového modelu. Výhodou real-time generalizace je relativní nezávislost na zdroji geodat na druhou stranu nevýhodou je doba zpracování. V uspokojivých časových intervalech je možno řešit pouze limitovaný objem dat a specifické úlohy. Z hlediska objemu je potřeba určit časovou závislost pro jednotlivé algoritmy. Z hlediska kandidátů implementovatelných generalizačních postupů je možno identifikovat následující :

• atributová selekce – redukce počtu prvků na bázi jejich kvalitativních charakteristik (např. třída silnic). Použití této metody je implicitně podporováno každým geodatabázovým strojem, nicméně komplikací je skutečnost, že není zohledněn charakter území,

• zjednodušení průběhu liniových prvků – existují poměrně rychlé algoritmy vycházející z trojúhelníkové lokální redukce vertexů (nejednodušším příkladem je vectgen). Jedinou komplikací jsou sdílené hranice prvků. V rámci geodatabází je nutno v takovém případě zajistit buď schopnost manipulace s planárním grafem (polygony > planární graf > zjednodušení > polygony) nebo možnost vracet pořadí vertexů na vybraných segmentech případně substituce těchto segmentů (polygon > sdílená hranice > zjednodušení > substituce zjednodušené hranice na sousedech)

· Algoritmus VectGenTyp : simplifikační algoritmusParametry : Koridor – šířka pásma Popis algoritmu :

1. krok: Zachováme první nod.2. krok: Testujeme následující dva vertexy po posledním zachovaném vertexu.

Je-li vzdálenost prvního z nich, od linie tvořené posledním zachovaným vertexem a druhým z nich, větší než DST zachováme tento vertex, jinak ho eliminujeme.

3. krok: Opakujeme 2. krok až po předposlední vertex.4. krok: Zachováme poslední nod.

Použité funkce :

konverze křivky na seznam bodůvytvoření seznamu bodůvytvoření linievzdálenost bodu od linievytvoření křivky ze seznamu bodů

• rozpouštění hranic na bázi společné vlastnosti sousedících prvků – předpokladem je schopnost geodatabáze sjednocování prvků,

• kolaps plošného objektu na bodový objekt pomocí aproximace centroidu.

Následné generalizační procedury vyžadují podporu generalizace v datovém modelu pro urychlení zpracování. Důvodem je nutnost kontextové analýzy geodat, jejíž náročnost je obtížně predikovatelná. Vzhledem ke komplexnosti analýz a distribuci datových zdrojů

60

je v některých případe vhodné vycházet z analogií a odhadů, které budou nastaveny v pomocných datových strukturách na brokerovém serveru.

Podpora generalizace v datovém modelu

Realizace této podpory je možná buď na bázi implementace nových atributů do databázového modelu nebo vedení dynamicky připojitelných deskriptorů, které budou uloženy na brokerovém serveru. K těmto pomocným strukturám mohou patřit :

• generalizační index – každému vertexu geometrie je přiřazena hodnota odpovídající stupni detailu. K danému úkolu je použitelný libovolný zjednodušující algoritmus globálního charakteru. K vhodným algoritmům patří trojúhelníková redukce typu Visvalingam. Index je možno připojit jako atribut tabulky typu proměnné pole o velikosti odpovídající počtu vertexů geometrie

· Visvalingam-Whyattův algoritmusTyp: hierarchický simplifikační algoritmus Parametry : minimální velikost trojúhelníka

Popis algoritmu :

1. krok: Každému vertexu spočítáme plochu trojúhelníku definovaného jím a jeho sousedy a přiřadíme jim počáteční eliminační koeficient.

2. krok: Vyřadíme vertexy s koeficientem 0.3. krok: Najdeme vertex s nejmenším koeficientem a vyřadíme ho. Přepočítáme

koeficienty jeho sousedů. Pokud jsou menší než koeficient vyřazeného, nastavíme jejich koeficient na něj.

4. krok: Opakujeme 3. krok dokud nejsou vyřazeny všechny vnitřní vertexy.5. krok: Zachováme první nod.6. krok: Procházíme vertexy. Pokud je jejich koeficient větší než KOEF, zachováme

je.7. krok: Zachováme poslední nod.

Použité funkce : konverze křivky na seznam bodůvytvoření seznamu bodůvytvoření trojúhelníkavytvoření křivky ze seznamu bodů

• skupiny prvků – pro agregaci, typifikaci a zarovnání geoprvků je nutná jejich klasifikace do skupin. Tato klasifikace vychází ze statistické analýzy distribuce jevů v prostoru, která může být poměrně časově náročná. Její záznam je opět možný pomocí atributu v tabulce,

• amalgamační vertexy – je více variant, jak se vyrovnat z amalgamací prvků, datově nejméně náročnou je určení vertexů, kterými povede napojení na další prvek,

• komplementární polygony jsou alternativou k předchozí podpoře amalgamace. V geodatabázi se uchovávají polygony, které spojí prvky agregace, a amalgamace se tak převede na problém rozpouštění hranic,

• agregované polygony – v geodatabázi jsou vedeny alternativní reprezentace skupin geoprvků,

61

• redukční indexy – jsou vymezeny oblasti, kde platí homogenní redukce geoprvků podle Toepferova zákona. Tyto oblasti mohou pomáhat i jiným generalizačním procedurám vyžadujícím homogenitu zpracování,

• referenční skelet – soubor liniových prvků tvořící referenční bázi pro odsazování a zarovnávání,

• skelet volné oblasti – vymezení prázdných prostorů na mapě spolu s jejich skeletem pro určení směru odsazení prvků,

• trajektorie objektu – vektor posunu prvků v závislosti na měřítku,

• databáze s vícenásobným rozlišenímNejstarší přístup k vyrovnání souvisí se ze změnou měřítka. V nejjednodušší podobě se jedná o přiřazení měřítkového rozsahu jednotlivým prvkům, přičemž pro každé měřítko existuje právě jedna reprezentace každého mapovaného jevu. Problémem je realizace spojité změny měřítka skrze množství potřebných alternativ. Pokud vycházíme z přístupu Ratajského a Bertina, kteří dělí generalizaci na kvantitativní a kvalitativní (strukturální a konceptuální), pak je nutno určit tzv. fokální měřítka – to je místa, kde se mění koncepce mapy a dochází ke vzniku nových prvků a ostatní měřítka se určí zjednodušením reprezentací v těchto měřítkách. Zde je otázkou, nakolik amalgamace plošných objektů je konceptuální změnou (budovy > blok, jednoznačně ano, skupina lesních ploch do větší lesní plochy, jednoznačně ne). Dalším vodítkem je palcové pravidlo 5-ti násobku měřítka pro automatizovanou generalizaci, ze kterého vyplývá, že ke stanovení parametrů generalizace musí dojít v postupných krocích nepřevyšujících pětinásobek zdrojového měřítka. Je tedy možno konstruovat fokální měřítka na pětinásobcích zvolených měřítek (10000, 50000, 250000,1000000).

62

63

Kapitola 5: ARCHITEKTURA PRO SDI A JEDNOTLIVÉ STANDARDY PRO JEJÍ PODPORUSTANISLAV HOLÝ, ŠTĚPÁN KAFKA, JÁCHYM ČEPICKÝ, KAREL CHARVÁT

1. Využití technologií webových služeb

Webové služby představují další krok ve vývoji internetových aplikací. Jejich podstatou je v prostředí internetu komunikace stroj-stroj pomocí standardních protokolů založených nejvíce na jazyku XML. Tento trend se nevyhnul ani oblasti GIS. Konsorcium Open Geospatial (dříve Open GIS) vytvořilo řadu specifikací webových služeb pro GIS technologie.

Služba je autonomní částí softwaru, která implementuje logiku v podobě kódu, spravuje svůj stav, komunikuje prostřednictvím zpráv, je řízena politikou a je dostupná po síti. Jde v podstatě o distribuovanou aplikaci, od které můžeme očekávat splnění přesně definovaných úloh.

Webové služby přinášejí řadu výhod do webových aplikací:

• Distribuovaný přístup k datům a aplikacím - data jsou sdílena mezi aplikacemi (obr.1)

Z toho vyplývá:· data mohou být ukládána pouze tam, kde vznikají,· každá organizace udržuje pouze ta data, která má ve své kompetenci,

k ostatním má přístup přes webové služby,· odpadá tedy nutnost off-line přesunu dat ke koncovým uživatelům,· data jsou vždy aktuální (pokud jsou aktualizována),· uživatel si vybere pouze taková data a služby, které potřebuje,· uživatel není závislý na jedné softwarové platformě. Jednotlivé mapové

Obr. 1: Rozdíl mezi webovými aplikacemi a službami

64

servery mohou být založeny na technologiích různých firem, ale díky standardizovanému rozhranní uživatel často ani nepozná, na jakém software daný server běží (interoperabilita).

Webové služby mohou být zpracovávány na straně klienta, např. DHTML klient WMS na adrese http://www.wmsviewer.com (obr. 2 A) nebo na některém ze serverů (který vlastně plní roli klienta), který je poskytuje dále (obr. 2 B). Tento přístup se nazývá kaskádování. Samozřejmě lze oba přístupy kombinovat.

Obr. 2: Topologie aplikací na základě webových služebA - klient komunikuje přímo se všemi servery, B - informace jde přes další server (kaskádování)

Základní služby v současné době využívané jsou:

• katalogové služby (viz. předchozí kapitola),• zobrazovací služby WMS, SDL a Coordinate Transformation,• datové služeby WFS a WCS.

Z pohledu projektu SpravaDat jsou důležité i služby analytické, především pak WPS. Pro obchodování s daty a službami slouží Web Pricing Services.

1.1 Web Map Service (WMS) WMS je služba pro vytváření a sdílení map (mapových kompozic) ve formě

rastrových obrázků (jpg, png, gif, apod.). Neslouží pro přenos vlastních dat. Tyto obrázky mohou být zobrazovány v prostředí internetových nebo lokálních aplikací. Prostým překrytím těchto obrázků (na straně klienta nebo kaskádujícího serveru) získaných z více serverů může uživatel získat komplexní mapu podle svých požadavků (obr. 3).

Služba umožňuje další (volitelné) operace:

• dotazy na jednotlivé prvky mapy,• podporu více kartografických zobrazení,• volbu mezi více předdefinovanými styly (např. vrstva je nabízena ve více barvách/

značkách, uživatel si jednu vybere),• podporu SLD viz kapitola o SLD.

Klady, zápory WMS:

• v základní verzi nedovoluje dotaz pomocí obdélníku, pomocí mapových souřadnic apod.,

• neexistuje mechanismus pro autorizaci uživatelů,• není plná kompatibilita se SOAP a dalšími webovými službami,• není dořešen dotaz přes POST,• pro vyhledávání apod. je třeba volat další služby (WFS).

65

Obr. 3: Skládání map ve WMS

1.2 Styled Layer Descriptor (SLD)

Tato specifikace představuje rozšíření WMS, které umožňuje klientovi pomocí speciálních dotazů:

• zadat barvy, kterými se vykresluje vrstva (včetně rastrů),• zadat symboly pro vykreslování (buď předdefinované nebo např. poslat ikonku pro

zobrazení bodu),• zadat vlastnosti popisných textů v mapě,;• vybírat prvky pro zobrazení (pomocí dotazovacího jazyka definovaného ve Filter

Encoding Specification), • vytvářet tematické mapy podle hodnot atributů,• použít jako zdroj dat další WFS nebo WCS server. Tím se WMS server stává

kaskádující aplikací specializovanou na tvorbu mapových kompozic dle zadání uživatele.

1.3 Web Map Context

OpenGIS® Web Map Context (WMC) Implementation Specification [125] je určena pro podporu OpenGIS® Web Map Service (WMS). Popisuje ukládání mapy

66

(mapového okna) složené z různých vrstev z různých WMS serverů. Obsah mapy může být uložen v zakódovaném tvaru, takže uživatelé jsou schopni automatické rekonstrukce mapy (mapového okna), kterou vytvořili již v minulosti.

1.4 Filter Encoding

Tato specifikace slouží pro zadávání dotazů ve WFS, SLD, WCS apod. Vychází z Common Query Language (CQL) definovaného OpenGIS Cataloue Interface, prostorové dotazy vycházejí ze Simple Features Specification pro SQL. Dotazy jsou kódovány ve formě XML elementů.

1.5 Coordinate Transformation

Tento důležitý standard definuje rozhraní pro všeobecné určování polohy v GIS, souřadnicové systémy a transformace souřadnic mezi různými systémy.

1.6 Web Feature Service (WFS)

WFS je služba pro přenos prostorových dat po internetu ve formátu gml. V základní verzi vrací prostorová data na základě daného dotazu, v rozšířené verzi umožňuje transakce nad vzdálenou prostorovou databází. Data GML získávaná touto službou pak mohou být zpracovávána v klientských aplikacích typu desktop aplikací koncového uživatele, nebo zpracovávána pomocí WMS-SLD serverů apod. WFS je výchozí službou pro další typy služeb např. Gazeteer service apod. Atributové i prostorové dotazy/výběry jsou definovány pomocí Filter Encoding Specifikace

Výhody a nevýhody WFS

• Data ve formátu gml jako textový soubor jsou velice obsáhlá ve srovnání s daty přenášenými v binární formě. Jsou nepoužitelné při pomalejším připojení na internet. Problém objemu dat by měl řešit návrh specifikace ogc pro binární gml.

• Přenášejí se data obsahující plnou grafickou i atributovou informaci (nikoli jen např. obrázek, jak je tomu u WMS), je větší možnost zneužití.

• Data jsou nabízena jen v jedné kartografické projekci.• GML umožňuje dost širokou variabilitu formátu dat, klienti tomu nejsou často

přizpůsobeni a čtou jen určitý typ formátu. Interoperabilita je zatím otevřenou otázkou.

1.7 Web Coverage Service (WCS)

WCS je webová služba pro sdílení dat v prostředí internetu. Zatímco WMS zprostředkovává zobrazení map, WFS slouží pro přenos vektorových dat v jazyku GML, tato služba umožňuje přenášet data v nativním formátu společně s metadaty nutnými k jejich interpretaci. V současné době je umožněn přenos rastrových dat, v budoucnu má být specifikace rozšířena i na data vektorová.

Nevýhodou je přenos velkého objemu dat přes internet.

67

1.8 Web Processing Services

Open Geospatial Consortium, Inc.® (OGC) pracuje na novém standardu OGC® Web Processing Service (WPS) a jeho verzi 1.0.0. WPS (původně Geoprocessing Service) a definuje rozhraní použitelné pro publikování geoprostorových výpočtů (procesů) v prostředí počítačových sítí.

Proces může obsahovat jakýkoliv algoritmus, početní úkon nebo model, který pracuje s prostorovými daty. Proces tak může být velmi jednoduchý nebo vysoce komplexní. Může například zjišťovat rozdíl dvou satelitních snímků z různých období nebo sumu srážek na základě radarových dat, stejně jako komplikované klimatické modely. Vstupní data potřebná pro tyto výpočty mohou být uložena na serveru, stejně jako mohou být dostupná na vzdálených serverech a nerozhoduje, jsou-li to data rastrová či vektorová. Nejčastěji se při práci s rastrovými daty využívá formát GeoTIFF a pro práci s vektorovými daty Geography Markup Language (GML). Jsou-li data uložena na vzdálených serverech, může si je proces stáhnout pomocí dalších služeb definovaných OGC, například Web Feature Service (WFS) či Web Maping nebo Web Coverage Service (WMS, WCS).

Standard WPS je navržen tak, aby poskytovatel mohl vystavit proces přístupný z webu a aby jakýkoliv klient mohl spustit proces s vlastními vstupními daty bez znalosti jeho konkrétní struktury. WPS standardizuje popis procesů, jejich vstupů a výstupů, způsob spuštění a způsob práce s výstupem procesu. Tento standard nepopisuje konkrétní proces nebo procesy, které mohou být implementovány. WPS také nespecifikuje žádná konkrétní vstupní nebo výstupní data, popisuje pouze jejich typy.

Protože WPS nabízí obecné rozhraní, může být vlastně použit pro implementaci existujících nebo plánovaných služeb OGC, zaměřených na poskytování geoprostorových služeb.

Krátký přehled WPSStandard WPS specifikuje tři základní operace, které mohou být klientem požadovány

na serveru. Všechny tři operace jsou povinné a každý server by jimi měl disponovat. Tyto tři operace jsou podobné dalším službám OGC, zejména WMS, WFS a WCS. Jedná se o:

• GetCapabilities – tato operace umožňuje klientům zjistit dokument s metadaty (Capabilities – schopnostmi), popisující vlastnosti serveru. Dokument GetCapabilities obsahuje identifikaci poskytovatele, informace o případných poplatcích a zejména název a obecný pospis každého procesu dostupného na serveru.

• DescribeProcess – tato operace umožňuje klientům po serveru požadovat (a dostat zpět) dokument popisující detailní vlastnosti specifikovaného procesu, zejména požadované vstupy, jejich formáty a výstupy spolu s jejich formáty. Klient na základě této odpovědi formuluje zadání pro následující požadavek – Execute. „Ví“ také, jaké odpovědi se mu dostane – v jakém formátu a formě může výstupy očekávat.

• Execute – tato operace umožňuje klientům spustit požadovaný proces se vstupními daty a parametry a dostat zpět výsledek (výsledky) početní operace.

Jako příklad může být vzat jednoduchý proces, který tvoří obalovou zónu (buffer) okolo vstupního vektorového souboru. Klient nejdříve zjistí, dostupnost požadovaného

68

procesu na serveru pomocí operace GetCapabilities. Následně potřebuje zjistit, jaké vstupy jsou potřebné pro spuštění tohoto procesu a také, jaké výstupy může očekávat. Tyto informace poskytuje dokument DescribeProcess. Ze zpracování dokumentu vzniklého operací DescribeProcess vyplývá, že pro výpočet obalové zóny jsou zapotřebí dva vstupy: vlastní vektorový soubor a šířka obalové zóny, označené například jako „vector“ a „width“. V dokumentu je také specifikováno, že vstupní vektor musí být ve formátu GML a že šířka zóny může být typu číslo s plovoucí desetinnou čárkou (double).

Obr. 4: WPS v prostředí webového prohlížeče. Na serveru se o výpočty stará GRASS GIS, o ko-munikaci se stará PyWPS, komunikace mezi webovým prohlížečem a serverem probíhá pomocí

standardu OGC Web Processing Service. Zdroj: http://www.bnhelp.cz

Na základě těchto informací může klient spustit operaci Execute. Součástí vstupu je odkaz na vstupní vektor a šířka obalové zóny. Vstupní vektor může být také součástí spouštěcího dokumentu Execute přímo, neboť tato žádost může mít podobu dokumentu XML a vstupní vektor (GML) může být její součástí. Během výpočtu může proces pravidelně „informovat“ klienta o postupu výpočtu.

Po skočení výpočtu vrací proces odpověď, která může mít dvě formy: Buď je vrácen přímo výsledek výpočtu (tabulka, číslo, vektorová mapa, rastrový soubor) nebo je vrácen výsledný XML dokument ExecuteResponce obsahující výstupy, zprávu o tom, skončil-li proces úspěšně a další závěrečné informace. Součástí výstupu je buď výsledný vektor (v našem případě vektor s obalovými zónami) nebo pouze odkaz na něj.

69

Kapitola 6: SDÍLENÍ PROSTOROVÝCH DAT A SLUŽEB A MOŽNÉ OBCHODNÍ MODELYKAREL CHARVÁT, PETR KUBÍČEK

1. Úvod

Sdílení prostorových dat a služeb je základem pro úspěšnou implementaci směrnice INSPIRE a obecně pro budování jakékoliv SDI. Problematika sdílení přitom zahrnuje jak aspekty technické, tak i aspekty legislativní a obchodní. Data a služby mohou být sdílena jak za úplatu, tak i bezúplatně. Jednotlivé obchodní modely pak ovlivňují i užitou architekturu dané služby. V rámci EU vytyčuje základní pravidla pro sdílení dat a služeb směrnice INSPIRE, a to primárně pro oblast environmentální, ovšem s ambicí dalšího rozšíření.

2. INSPIRE a sdílení geodat

Problematika sdílení geodat a obchodních modelů souvisí velmi úzce se zaváděním směrnice INSPIRE. Síťové služby jsou nezbytné pro sdílení prostorových dat mezi různými úrovněmi orgánů veřejné správy ve Společenství. Tyto síťové služby by měly umožnit:

• vyhledávání, • transformaci, • prohlížení a stahování prostorových dat, • spuštění služeb a elektronického obchodu založeného na prostorových datech.

Mechanismus sdílení souborů prostorových dat a služeb centrální vládou a jinými orgány veřejné správy a fyzickými nebo právnickými osobami vykonávajícími funkce ve veřejné správě podle vnitrostátního práva může zahrnovat:

• zákony a předpisy, • licence,• finanční opatření a správní postupy, například za účelem ochrany finanční

životaschopnosti orgánů veřejné správy, kterými je uložena povinnost zajišťovat si příjmy nebo jejichž data jsou například jen částečně dotována členskými státy, takže musí získat zpět nedotované náklady zavedením poplatků pro uživatele nebo například za účelem uchovávání a aktualizace těchto dat.

Vzhledem k výše uvedeným skutečnostem je zřejmé, že v průběhu implementace směrnice INSPIRE do národní legislativy se orgány veřejné správy budou nutně zabývat problematikou sdílení a poskytování geodat nejrůznějším způsobem a je nanejvýš vhodné zjistit, jaká je současná situace.

3. Modely přístupu k datům

Následující kapitola se zabývá teoretickými aspekty možného modelového přístupu ke geografickým datům.

70

3.1 Modely nekomerčního přístupu k datům

Modely nekomerčního přístupu k datům SDI zahrnují tyto možnosti:

• Katalog.• Model voleného přístupu k distribuovaným datovým službám – SDI portál.• Model přístupu pro registrované uživatele.

První dvě možnosti jsou v podstatě veřejné služby pro uživatele prostorových dat, tyto služby mohou být poskytovány buď veřejnou správou (ministerstva) nebo jim podřízenými organizacemi (kraje nebo organizace typu CAGI). Jedná se o veřejně prospěšné služby, které jsou pro uživatele zdarma a jejichž cílem je zpřístupnit veřejně dostupná data. U veřejných datových neplacených služeb lze předpokládat, že data budou poskytována výhradně pomocí WMS. Pro přístupy registrovaných uživatelů lze předpokládat i využití WFS služeb

3.1.1 Katalogové služby

Katalogové služby představují základ pro budování SDI. Katalogová služba je charakterizována jako webová služba podporující sdílení dat a dotazování na metadata mezi různými katalogy na Webu.

Základní funkce jsou:

· Vyhledávání datových zdrojů.· Informace o datových zdrojích.· Zpřístupnění datových zdrojů.

Katalogový model jak pro veřejné služby, tak i pro služby neveřejné nebo komerční u nás dosud nebyl implementován a jeho implementace je nezbytným krokem pro budování národní SDI.

3.1.2 Model voleného přístupu k distribuovaným datovým službám – SDI portál

Představuje rozšíření předchozího modelu v tom smyslu, že server, který provozuje katalogové služby, umožňuje i přímé prohlížení dat. Jedná se v podstatě o model portálu, který v sobě splňuje funkce katalogu, prohlížeče dat, eventuálně umožňuje efektivnější výběr datových služeb a přípravu jejich kompozic do konkrétních aplikací. Katalog je vybaven speciálním browserem, který umožňuje práci s katalogem a zároveň vytváření uživatelských pohledů přímo na tomto portálu. Základní předpokládané funkce jsou:

· Vyhledávání datových zdrojů.· Informace o datových zdrojích.· Zpřístupnění datových zdrojů.· Zobrazení datových zdrojů.· Příprava kompozic datových zdrojů.· Složení kompozic datových zdrojů.

3.1.3 Model přístupu pro registrované uživatele

Model přístupu pro registrované uživatele rozšiřuje možnosti předchozího řešení o autorizovaný přístup, a tím otevírá možnosti pro užívání i dalších datových služeb jako

71

jsou WFS a WCS. Obecně lze očekávat, že tyto modely budou využívány především ve styku mezi jednotlivými orgány veřejné správy, uvnitř velkých organizací nebo ve spolupráci mezi organizacemi, které mají spolu smlouvu o předávání dat. Základní funkce řešení budou:

· Autorizace přístupu k datům a službám.· Vyhledávání datových zdrojů.· Informace o datových zdrojích.· Zpřístupnění datových zdrojů.· Zobrazení datových zdrojů.· Příprava kompozic datových zdrojů.· Složení kompozic datových zdrojů.

Autorizační služba musí být provázána se všemi výstupy ze systému. Na základě autorizace může být upraven:

· Přístup k datovým sadám.· Přístup k výřezům datových sad.· Přístup ke konkrétním objektům a jejich atributům.· Přístup ke katalogovým službám· Přístup k metadatovým službám.

Jako možné rozšíření oproti předchozím případům může být i to, že systém obsahuje i svůj vlastní datový server.

3.2 Modely pro komercionalizaci dat a služeb

Modely pro komercializaci dat a služeb jsou rozšířením příchozích návrhů pro nekomerční SDI. V této kapitole se nebudeme zabývat strategií, jak služby zpoplatňovat, ale možným technologickým řešením. Již v úvodu byly nastíněny následující základní modely:

• Model placeného přístupu k datům. • Model placeného přístupu k integrovaným webovým službám.

Jak bude zřejmé z dalších odstavců, každý následný modul představuje rozšíření předchozího. Přesto bude vhodné popsat postupně všechny modely, aby byla lépe patrna koncepce návrhu modelu. Je také třeba si uvědomit, že nastíněná řešení představují pouze určité typové úlohy, které mohou být modifikovány.

3.2.1 Model placeného přístupu k datům

Model placeného přístupu k datům lze získat rozšířením modulu pro autorizovaný přístup k datům. Podstatnou změnou oproti předchozímu je to, že je systém rozšířen o služby, které umožňují vypočítávat cenu za užívané datové služby, provádět jejich fakturaci a rozdělování cen a výnosů mezi jednotlivými uživateli systému.

Základní komponenty řešení budou následující:· Autorizace přístupu k datům a službám.· Vyhledávání datových zdrojů.· Informace o datových zdrojích.· Zpřístupnění datových zdrojů.

72

· Zobrazení datových zdrojů.· Příprava kompozic datových zdrojů.· Složení kompozic datových zdrojů.

Zde je jeden podstatný rozdíl oproti všem předchozím modelům. V předchozích případech bylo možné ze strany uživatele přistupovat přímo k datovým serverům, v komerčních modelech je ale nutný přístup výhradně přes vstupní bránu k tržním místům (brockerage) systému.

3.2.2 Model placeného přístupu k integrovaným webovým službám

Integrované služby představují další rozvoj Webových služeb. Řešení neumožňuje pouze sdílet datové služby, ale i výpočetní kapacitu. Toto představuje další posun v kvalitě služeb a řeší i řadu problémů se sdílením dat. Koncový uživatel nemusí mít v mnoha případech přístup k primárním datům, ale zajímají ho výsledné analýzy.

Základní komponenty řešení budou následující:

· Autorizace přístupu k datům a službám.· Vyhledávání datových zdrojů.· Informace o datových zdrojích.· Zpřístupnění datových zdrojů.· Zobrazení datových zdrojů.· Příprava kompozic datových zdrojů.· Složení kompozic datových zdrojů.· Analytický server.

4. Sdílení prostorových dat a služeb a možné obchodní modely

4.1 Současná situace

Orgány veřejné správy vycházejí při poskytování dat ze svých zkušeností a současně zavádějí nové technologie (týkající se především poskytování dat s využitím sítě Internetu). Způsoby poskytování zatím nevyužívají příliš možností elektronického podpisu, který by měl být především ve veřejné správě zaváděn, aplikován a používán. V modelech poskytování dat veřejné správy záleží zejména na přístupu konkrétních úřadů, povaze dat a jejich rozsahu, a také na tom, jakým způsobem jsou poskytovaná data dále využívána.

Pro zjištění současného stavu v České republice bylo provedeno projektovým týmem dotazníkové šetření mezi zástupci státní správy a samosprávy. Jednotlivé otázky byly interaktivně moderovány a vysvětleny a respondenti přímo odpovídali do dotazníků. Díky tomu se podařilo zajistit vysokou míru odezvy a zamezit případným nedorozuměním a nejasnostem.

Většina respondentů dotazníkového šetření (29) byla z úrovně obcí s rozšířenou působností. Přesto lze získané informace považovat za dostatečně reprezentativní i pro úroveň krajských úřadů, neboť se šetření účastnilo 9 z celkového počtu 14 krajů.

73

Obr. 1: Tvorba geodat v oblasti veřejné správy

• Poskytování geodat je velmi rozšířeno, a to jak směrem k orgánům veřejné správy (VS), tak k veřejnosti (občanům) a zejména ke komerčním subjektům. Při šetření se projevilo, že většina respondentů pochází z oblasti územního plánování, kde jsou právě komerční subjekty základním zpracovatelem digitálních výstupů a veřejná správa jejich poskytovatelem. Na úrovni krajů je patrná významná spolupráce směrem k nižším hierarchickým úrovním veřejné správy, zejména s obcemi s rozšířenou působností (ORP) (viz obr. 2).

• Forma poskytování geodat orgánům veřejné správy – je zřejmé, že doposud převládá předávání v papírové podobě a prostřednictvím nosičů CD/DVD. Překvapivě vysoké procento (1/3) respondentů poskytuje data také pomocí webových mapových služeb. Také v tomto případě sehrává roli oblast primárního zájmu respondentů, tedy územní plánování, kde je problematika sdílení a poskytování mapových výstupů legislativně zakotvena. Také na krajské úrovni dominuje předávání pomocí nosičů, avšak z četnosti odpovědí je jasné, že úřady poskytují některá data více způsoby a je zde patrné vysoké procento (2/3) využití webových mapových služeb.

• Poplatek a cena za poskytovaná geodata - zpoplatnění poskytovaných geodat je pouze u poměrně malého vzorku. Více než 2/3 dotázaných poskytují geodata bezúplatně, krajské úřady poskytují data výhradně bezúplatně. Cenová politika orgánů veřejné správy pro jednotlivé typy uživatelů se liší zejména pro komerční subjekty. Je zajímavé, že i v rámci VS samotné jsou některá data zpoplatněna.

Dotazníky byly nejprve analyzovány pro celý vzorek respondentů a následně také pouze pro respondenty z krajských úřadů. Dále jsou shrnuty nejdůležitější poznatky získané z dotazníků a kvantifikovány odpovědi na vybrané otázky, ze kterých lze vyvozovat současný stav. Hlavní závěry lze shrnout do následujících tvrzení:

• V oblasti tvorby geodat se ukázalo, že většina z dotázaných vytváří pouze tematická data. Pokud byla uvedena primární data, jednalo se většinou o tvorbu a správu digitální technické mapy (viz obr. 1).

74

• Výsledky šetření jasně dokumentují, že orgány VS jsou významným odběratelem geodat. Polovina respondentů kromě geodat samotných využívá také dodavatelských mapových služeb. U krajských úřadů odebírají služby plné 2/3 respondentů. Z hlediska dodavatele dominuje ČÚZK jako primární dodavatel pro prakticky všechny subjekty VS. Poměrné zastoupení jednotlivých veřejných dodavatelů je stejné i u krajských úřadů. Vysoké procento orgánů VS (1/2) odebírá geodata od komerčních subjektů, mezi kterými dominuje brněnská firma Geodis. (viz obr. 3)

• V oblasti sdílení a poskytování geodat a geodatových služeb plánuje více než 2/3 respondentů sdílení a poskytování geodat a geodatových služeb také v budoucnosti. 11 subjektů přitom jmenovitě uvažuje o zavedení webových služeb na úrovni WMS/WFS.

Ucelené výsledky dotazníkového šetření včetně plného znění dotazníku jsou k dispozici na internetové stránce projektu.

4.2 Proč on-line trh s daty a datovými službami?

V posledních letech byly v ČR zkušebně implementovány i standardizované technologie umožňující vytváření skutečného trhu s daty a prostorové infrastruktury. I výše uvedený dotazník signalizuje rostoucí zájem o datové služby. Přesto se však ještě nedá plně hovořit o existenci národní prostorové infrastruktury a již vůbec ne o plně rozvinutém trhu s geoprostorovými daty. Existuje zde jednak výrazná poptávka po efektivnější práci s daty v oblasti státní správy a samosprávy, a to především v oblasti přístupu k datům a jejich sdílení, ale i rozsáhlý tržní potenciál pro využívání prostorových dat jak jednotlivci, tak i organizacemi. Plnému rozvinutí však dosud bránila řada faktorů. Jako hlavní lze zmínit:

Obr. 2: Poskytování geodat veřejné správy ostatním uživatelům

75

Obr. 3: Subjekty poskytující geodata veřejné správě obecně (nahoře) a krajským úřadům (dole)

• Nevyjasnění některých legislativních otázek v oblasti přístupu k prostorovým datům v rámci státní správy a samosprávy (zde již dochází k výraznému posunu především zásluhou činnosti Nemofora)

• Vysoká cena geoprostorových dat, která je obvykle dána dvěma hlavními faktory:1) Současné modely nabízení dat jsou orientovány především na nabízení

ucelených datových setů, které jsou pro mnoho uživatelů cenově nedostupné. To na druhou stranu způsobuje, že neexistuje dostatečně velká poptávka po datech, která by je umožnila zlevnit.

2) Na trhu jsou nabízena obvykle data, ne služby. Velká většina budoucích potenciálních zákazníků bude požadovat informační a znalostní služby, ne primární data.

• Obecně lze ještě konstatovat, že on-line služby mohou napomoci vytvořit fungující trh s prostorovými službami a informacemi. To platí i o datech pořízených z veřejných zdrojů.

Základní potřeba, která je společná všem skupinám, je potřeba práce s aktuálními daty. Replikace dat na různé servery to může pouze velmi obtížně zajistit. Princip poskytování dat z místa (organizace), která je zodpovědná za jejich správu, je optimální pro příští otevřené systémy. Z toho je zřejmé, že vytvoření on line datových služeb

76

pro prostorová data může napomoci jejich užívání, vytvořit trh s cenově dostupnými prostorovými daty, a tím i na druhé straně pomoci získat jak prostředky pro další správu a údržbu dat, tak i pro vývoj dalších systémů.

Nová řešení, která mají rozproudit trh s daty a službami, musí respektovat následující principy:

• Bude postaveno na interoperabilních standardech (OGC), které budou dostatečně otevřené tak, aby umožnily v budoucnu komunikaci mezi různými platformami a tím i různými organizacemi.

• Vytvoří předpoklady pro cenovou dostupnost informačních a znalostních služeb pro širokou vrstvu potenciálních uživatelů prostorových dat.

• Napomůže vytvoření dostatečného uživatelského segmentu pro datové a informační služby, které umožní producentům prostorových dat návratnost vložených prostředků a tvorbu zisku.

Pro model, kdy distribuce dat je prováděna pomocí jedné zprostředkovatelské organizace, se technologicky nabízí schéma popsané v předchozí kapitole, ale je třeba zvážit i další modifikace. Cílem by mělo být nabídnout takové modely, které:

• I přes eventuální snížení ceny za poskytování dat ze strany poskytovatelů navýší jejich celkový profit tím, že výrazně navýší profit poskytovatelů dat.

• Data budou cenově dostupná pro širší skupinu uživatelů, čímž se začne formovat trh na straně uživatelů. V dlouhodobé perspektivě musí být pro uživatele cenově výhodnější užívat datové služby než si pořizovat vlastní soubory.

• Vznikne konkurence na straně poskytovatelů dat a uživatel bude mít možnost si vybrat optimální kombinaci dat dle kvality a ceny.

V mnoha aplikacích pak bude žádoucí tyto služby integrovat, což může uživatelům napomoci dostat výstupy v takové formě, která je pro ně užitečná, ale také například mohou napomoci i k širšímu využití satelitních snímků. Tyto snímky jsou drahé jako kompletní data, ale jejich cena je velice přístupná v ceně na hektar. Prodávat zpracované výstupy muže být vhodnou metodou, která přitom respektuje současné licenční podmínky. Pro další úvahy o cenové politice je třeba se zamyslet nad jednotlivými modely poskytování dat v závislosti na použitých službách. Pro návrh obchodního modelu je dále třeba si uvědomit, že tento model musí být akceptován zpočátku alespoň některými poskytovateli dat (jak veřejnými, tak i privátními). Bez jejich akceptace nebude mít tento systém šanci na úspěch.

4.3 Jak přistupovat ke stanovení ceny dat a datových služeb

4.3.1 WMS

WMS bude v budoucnosti pravděpodobně nejrozšířenějším servisem pro poskytování prostorových dat. Jaké jsou jeho výhody:

• U vektorových dat nedochází k poskytování originálních dat, ale jejich transformovaného tvaru do rastrové podoby. WMS tudíž neumožňuje zneužití dat (jejich stažení na jiný server), přitom však umožňuje práci se souřadnicemi a atributy. To je pro velkou většinu aplikací dostačující.

77

• U rastrových dat je uživateli přenášen vždy do měřítka předzpracovaný a upravený výřez tak, aby se přenášelo jen nezbytně nutné množství dat pro zobrazení na obrazovce. Zde si je třeba uvědomit, že rastrová data, s výjimkou dat multispektrálních, jsou většinou užívána pouze pro vizuální interpretaci, kde je jejich cílem zobrazení v kompozici s dalšími daty. Tím je ve velké většině aplikací tento přístup dostačující. Pokud nedochází na obrazovce k zobrazování 1 : 1, nehrozí ani přímé zneužití dat. Tomu se pak dá zabránit např. vložením vodoznaku do výstupu.

Základní nevýhodou WMS služeb je, že neumožňují prostorové analýzy dat.

Při návrhu obchodního modelu pro WMS služby si je třeba uvědomit dvě závažné skutečnosti, které mají podstatný vliv na to, jak by měl takový model vypadat. Jde o tato fakta:

• Užitelná hodnota informací obsažená ve výstupech získaných pomocí WMS služeb vzrůstá (nelineárně) se vzrůstem měřítka, a tím pádem se zmenšováním zobrazeného výřezu (to platí do zobrazení 1 : 1 u rastrových dat a přibližně do zobrazení odpovídajícímu měřítku vektorových dat. Například:· Zobrazení celé typologické mapy republiky neposkytne uživateli téměř

žádnou hodnotu.· Zobrazení této mapy v měřítku 1 : 10 000 nebo dotaz na konkrétní atributy

přináší vysokou informační hodnotu.

• Přidaná hodnota informací, které jednotliví uživatelé získávají z jednoho přístupu k datům, obvykle nelineárně klesá s počtem přístupů k dané službě. Jako příklad lze uvést následující:

· Pro uživatele, který bude zobrazovat ortofoto pomocí WMS ve své desktopové aplikaci a užívat tato data pro digitalizaci, se každý přístup k těmto datům přibližuje k reálné hodnotě dat, kterou by uživatel za tato data zaplatil (ve skutečnosti je tato hodnota nižší, uživatel obvykle potřebuje více zobrazení pro digitalizaci).

· Pokud jsou WMS služby integrovány do informačního portálu (regionálního, národního), hodnota pro provozovatele vzniká nepřímo, a to opakovaným častým přístupem k těmto informacím. Zde pravděpodobně bude vzhledem k budoucí optimalizaci cenové politiky vhodné sledovat statistiku přístupu k jednotlivým vrstvám.

Z dvou výše uvedených faktů vyplývá následující:

• Cenu za jeden přístup v rámci WMS služby nelze stanovit vzhledem k velikosti zobrazených dat; spíše bude výhodnější cenu za tyto služby odvíjet od jednoho přístupu.

• Cena za přístup k datům by se měla s počtem přístupů k dané datové jednotce snižovat, a to tak, aby se v případě nekonečného (tj.velmi vysokého) počtu přístupů přiblížila k celkové ceně dané datové jednotky (nebo spíše k části této ceny); přístup pomocí WMS neumožňuje využití veškeré informační hodnoty této datové jednotky). Optimální se jeví například cenu za každý opakovaný přístup snižovat podle koeficientu geometrické řady se součtem 1.

78

Z výše uvedeného vyplývá, že úvahy vedoucí k optimálnímu stanovení cenové hladiny jsou značně složité a že by bylo vhodné zvažovat alternativní finanční modely, které dokáží garantovat v dlouhodobém hledisku obdobné finanční přínosy. Jako vhodná alternativa se jeví systém poplatků (měsíčních, ročních apod.) umožňujících přístup k datům po určitou dobu. Zde lze poměrně snadno smluvně stanovit individuální ceny pro každého uživatele.

4.3.2 WFS a WMS

Pro oba dva druhy služeb platí podobné principy. Na rozdíl od WMS služeb dochází k poskytování originálních dat, a proto vždy tyto služby budou určeny pouze omezenému počtu uživatelů. S rozsahem zpřístupněných dat uživateli vzrůstá hodnota, kterou daný uživatel získává. Uživatel má např. možnost stáhnout si pomocí těchto služeb celý datový soubor a dále již jen využívat tato data na svém počítači. Může to sice pro něho přinášet řadu nevýhod (např. nemožnost přístupu k aktuálním datům, nároky na přenosovou a diskovou kapacitu), ale z důvodů snižování nákladů může preferovat tuto možnost. Z toho vyplývá, že model musí být nastaven tak, aby byl uživatel jinak motivován, případně aby mu takovýto přístup nepřinášel uvedené možnosti.

Z výše uvedeného vyplývá:

• Cena za užití služeb musí být stanovena tak, aby jednorázové stažení celého souboru odpovídalo ceně těchto dat na trhu.

• Při užívání části dat by se měla cena progresivně snižovat.

• Opakované stažení téhož výřezu by mělo být za nižší cenu.

Toto vše klade značné nároky na systém řízení přístupu k datům, a proto i zde je asi vhodné volit takovou cestu, kdy uživatel bude platit fixní poplatek za přístup k určitému datovému výřezu a eventuálně roční udržovací poplatky. Vstupní poplatek za přístup k datům by měl odrážet cenu těchto dat na trhu, udržovací poplatky pak roční poplatky za upgrade.

4.3.3 Integrované služby

Cena za integrované služby musí být stanovována pro koncového uživatele na základě vstupů, tj. poplatku za data, která jsou užívána a na základě ceny vlastních služeb. Tato část musí být v budoucnosti podrobněji rozpracována pro konkrétní služby.

4.4 Používání veřejných WMS služeb

V posledních letech se významně rozmohlo publikování veřejných „volných služeb“, především WMS. Uvedený fakt však otevírá závažnou otázku, dosud legislativně neřešenou, jak a zda vůbec lze tyto služby využívat v nekomerčních a eventuálně i komerčních aplikacích. Publikování WMS je v současné době obvykle chápáno jako zveřejnění služby k volnému použití, bez jakýchkoliv licenčních omezení. Ke zveřejnění WMS služeb dochází v některých případech i organizacemi, které nejsou primárními poskytovateli dané datové sady.

79

Jelikož jsou dnes WMS služby běžně použitelné nejen pomocí webových aplikací, ale i prostřednictvím tlustého klienta, nabízí se možnost využití (zvláště v případě ortofoto) k digitalizaci a vytváření nových datových podkladů a v některých případech i vytváření odvozených aplikací. Tyto možnosti v budoucnu ještě výrazně stoupnou, pokud budou veřejně zpřístupněny i WFS a WCS služby poskytující celou řadu možností datových analýz a automatizované vytváření odvozených datových sad.

Jak již bylo uvedeno, na rozdíl od tištěných primárních dat a digitálních dat sdílených klasickými způsoby (např. na CD), nejsou obvykle upravena práva na využití služby. Tento fakt může do budoucna vyvolat mnohé problémy, a to jak pro poskytovatele služeb, tak i pro ty, kdo si danou službu integrují do své aplikace. Proto se jeví jako vhodné licenčně omezit užívaní takto zveřejněných služeb. Jako jeden z příkladů lze uvést licenční politiku firmy Google, která využívání svých služeb ve formátu KML váže na využití API od své firmy.

Pro využívání veřejných WMS (WFS, WCS) služeb se kolektivu řešitelů projektu SpravaDat jeví jako nejvhodnější možnost vypracovat licenční smlouvy obdobné licenčním smlouvám užívaným pro tzv. Open Source software. Jednotlivé druhy licencí by jednoznačně upravovaly užití poskytovaných služeb v komerčních a nekomerčních aplikacích, případně vytváření derivátů. Užitý druh licence by byl zveřejněn v metadatovém popisu služby s eventuálním odkazem na popis licence.

Obr. 4: 3D pohledu z WMS služeb pomocí Shockwave

80

4.5 Tržní místa (Data brockerage)

Data brockerage je užívání třetího subjektu pro zprostředkování přístupu. Distribuce a prodej dat přináší následující základní výhody:

• Organizace zajišťující distribuci a prodej dat spravuje i katalogy, takže je možno přistupovat k potřebným datovým zdrojům z jednoho místa.

• Pro distributory dat není nutné komunikovat s příliš velkým množstvím uživatelů, což snižuje nároky na distribuční systém a zvyšuje do jisté míry bezpečnost dat.

• Zprostředkovatel dat může být přínosný v tom případě, že koncový uživatel potřebuje kombinovat větší množství datových vrstev od jednotlivých poskytovatelů v podobě WMS integrovaných do jednoho mapového výstupu. Jestliže získává od každého uživatele data zkomponovaná do jednoho obrazu, data mohou být obtížně použitelná. Možnost je ta, že zprostředkovatel dat přistupuje k datům prostřednictvím WFS služby nebo je získává přímo z prostorových databází a dále je poskytuje ve formě WMS v optimální kompozici.

• Jako velice přínosné se jeví, pokud je užit integrovaný model s nabídkou služeb na další zpracování dat. Zprostředkovatel pak může přistupovat k širšímu spektru informačních zdrojů, provádět jejich analýzy a koncovému uživateli předávat výstupy např. ve formě WMS (eventuálně WFS, WCS) bez toho, že by koncový uživatel měl přímý přístup k primárním datům. Tomuto přístupu se v současné době říká Služby přidané hodnoty (Added Value Services) a je to pravděpodobně model, který má největší budoucnost.

Je ovšem nutné zmínit i nevýhody tohoto řešení. Lze konstatovat, že užívání třetího subjektu je možné svým způsobem považovat za formu outsourcingu. V tomto případě jde zejména o tyto nevýhody:

• Nutnost řízení vztahu mezi subjekty.• Závislost na dodavateli (zprostředkovateli).• Toky informací mimo zpracovatele dat.• Ztráta kontroly a znalostí.

Vývoj, a to nejen v oblastech zpracování dat, ukazuje na akceptování a rozšiřování forem outsourcingu i při poskytování a zpracování dat. Proto lze konstatovat, že tyto nevýhody jsou spíše parametry vhodného nastavení vztahu především mezi zprostředkovatelem dat a dodavatelem dat. Tato problematika neovlivňuje uživatele dat, ale spíše vytváří podmínky pro jeho lepší uspokojování.

4.6 Systém kvality geodatOtázky zpracování kvality a její kontroly jsou dávného původu. V souvislosti

s vedením informačních systémů se potřeba vytvoření systému řízení kvality (QMS – Quality Management System) zvyšuje. S ohledem na cyklus zajištění kvality (QA – Quality Assurance) jsou tyto systémy budovány a neustále vylepšovány na základě vyhodnocování kvality (Quality Evaluation) a dalších požadavků. Veškeré toky informací by měly být popsány v rámci procesního přístupu a zohledněny v systému QMS. Budováním QMS potom nutně dochází k zajištění kvality na širší platformě a umožnění jejího pravidelného vylepšování a kontroly.

81

Obr. 5: Schéma základního postupu při zajišťování kvality

4.6.2 ISO normy

Obecně je systém kvality popsán v ISO normách řady 9000, které staví mimo jiné na slovníku uvedeném v ISO 8402. Kvalita, tak jak je prezentována v ISO normách řady ISO 19100, je potom dalším rozvinutím problematiky zpracování geodat specifické potřebám geoinformatiky. Jde zejména o normy ISO 19113 a 19114, které vznikaly na základě diskuse a výzkumu v 80. a 90. letech minulého století. Je nutné konstatovat, že tyto normy mají další návaznost další na normy série ISO 19100.

Důvod pro zavádění systémů QMS představují základní principy QM, ke kterým je celá problematika vztažena. Jsou to:

• Zvýšení produktivity práce.• Zlepšení kvality výrobků a služeb.• Zlepšení spokojenosti uživatelů.

Vedlejšími a doplňujícími efekty sledování těchto základní požadavků QM jsou výhody, které jsou důsledkem plnění vnitřní infrastruktury organizace. Jde zejména o:

• Zvyšování kvalifikace pracovníků.• Výhodnější dokumentace procesů a školení pracovníků.• Vznik transparentního, pružného a efektivního systému řízení.

V této části textu je použita terminologie dle řady norem ISO 19100, přičemž termín jakost je relevantní pojmu kvalita.

4.6.1 Systém řízení

QMS, jak v tomto odstavci chápeme systém určený k správě kvality, je základním informačním systémem moderních korporací pro zajištění kvality požadovaných činností. S vývojem těchto systémů došlo také k jejich standardizaci na obecné úrovni. Od přibližně poloviny 80. let minulého století jsou zaváděny normy ISO řady 9000 zaměřené na zabezpečování rozsahu řízení kvality. Tyto normy jsou obecné a aplikovatelné v jakémkoliv prostředí.

Specifický vývoj geoinformatiky přispěl k vydání norem ISO řady 19100 za účelem zpracování prostorových dat a přidružených informací. V rámci těchto norem byly zavedeny dvě normy týkající se kvality geodat, a to ISO 19113 a ISO 19114.

82

ISO 19113 - Zásady jakosti (Quality Principles)Předmětem této normy je stanovit zásady pro popisování kvality geodat, tzn. že tento

standard specifikuje tzv. komponenty pro vykazování informací o kvalitě. Tyto zásady slouží pro identifikaci, sběr a publikování informací o kvalitě geodat a užívají se pro:

· Identifikaci a určení kvality geodat.· Hodnocení kvality geodat.· Specifikaci produktů a požadavků uživatelů.· Specifikaci aplikačních schémat.

Komponenty kvality popisují, jak datová sada splňuje kritéria stanovená ve specifikaci produktu a udávají kvantitativní informace o kvalitě. Z pohledu témat, kterými se kvalita prostorových dat zabývá, lze definovat tyto základní elementy kvality:

· Úplnost – duplicity, chybějící data.· Logická konzistence – konceptuální, oborová, formátová.· Polohová přesnost – např. absolutní, relativní.· Časová přesnost – přesnost, platnost, konzistence.· Tematická přesnost – korektní klasifikace, přesnost kvantitativních atributů.

ISO 19114 - Postupy hodnocení jakosti (Quality Evaluation Procedures)Tato norma vymezuje základní rozsah testované oblasti, tzn. množiny dat

a požadavky na tato prostorová data kladené. Jde vlastně o identifikaci elementů a subelementů kvality dat a použití metod pro vyhodnocování kvality. Identifikace míry kvality a použití metody pro vyhodnocení kvality dat závisí na povaze testovaných dat a QMS, tvoří ji především odpovědní pracovníci podílející se na správě vybraného procesu. Tyto metody můžeme rozdělit na:

• Přímé – metody zjišťují kvalitu dat porovnáním s interní nebo externí referenční informací; v závislosti na využití externích (příp. interních referenčních dat) vůči testované datové sadě je možné tyto metody dále dělit:· Interní.· Externí.

• Nepřímé - odhadují kvalitu dat na základě informací o datech (metadatech), např. o jejich původu, tedy nepřímo.

Otázky vývoje metod testování a vyhodnocování jsou na straně správce datové sady, především na jeho odborných kvalifikovaných pracovnících. V zásadě lze vidět také využití automatizované (úplné) kontroly celé datové sady nebo neautomatizované kontroly (vzorkování), tj. vymezení vzorků dat pro otestování v rámci zadaných kritérií a postupu.

Automatizovaně se kontrolují geoprvky, jejich atributy a vazby mezi geoprvky v celém rozsahu kontrolované datové sady. Metody použité v režimu vzorkování se člení podle použitých postupů na prosté náhodné, rozvrstvené, vícestupňové a nenáhodné vzorkování. Důležitá je v tomto procesu především definice tzv. minimální jednotky pro kontrolu a rozdělení základního souboru dat na kontrolované dávky a na vzorkované jednotky, definice poměru vzorků vůči rozsahu výběru a vlastní volba a kontrola vzorkované jednotky.

Publikování výsledků testování a vyhodnocení kvality se děje dvojím způsobem:

83

Obr. 6: Ukázka přístupu k vybraným vektorovým elementům a jejich kvalifikace nejistot (spodní útvary představují jen orientační podobu, která má ve skutečnosti za sebou vybrané metody

a postupy včetně matematického aparátu) - podle [157]

• Výsledný report – zpráva, příp. agregovaný výsledek formou zprávy, ve kterém jsou výsledky podrobně popsány a uvedeny.

• Metadata – přesné elementy - položky metadat, ve kterých jsou obsažena metadata o kvalitě, udává norma ISO 19115 (viz také odpovídající odstavce v tomto textu).

Postupy testování, tj. náležitosti a vytváření jednotlivých testů uvádí norma ISO 19105 včetně souvislostí s dalšími standardy ISO 19100 a ISO vůbec.

4.6.3 Techniky a trendy pro zpracování kvality v oblasti geodat

Princip získávání hodnot postihujících elementy kvality závisí na mnoha faktorech, jakými jsou především použitá data a možnosti porovnání s ostatními prostorovými daty, od toho se potom odvíjejí aplikovatelné metody. V zásadě lze vždy hovořit o porovnávání dat zdrojových, exaktně determinovaných vůči datům odvozeným z těchto nebo dalších dat s předem známou nebo výrazně odlišnou kvalitou. Z pohledu geoinformatiky se jedná zejména o typy prostorových dat jakými jsou:

• Vektorová data např. dle SFM (ISO Simple Feature Model).• Družicové snímky a rastrová data – vyhodnocování vůči různým dalším typům

prostorových dat.• Data digitálního modelu terénu (DEM – Digital Elevation Model) v trojúhelníkové

reprezentaci (TIN) nebo v pravoúhlé síti (Grid).• Data vzniklá prostorovými analýzami – bufery (zóny), překryvy vrstev a jejich

integrace.

Ukázka principů postižení přesnosti prostorových dat v grafické podobě je v příkladech schematicky znázorněna na obr. 6.

84

4.6.4 Shrnutí

Elementy kvality, jejich publikování, rozsah, použité metody jsou v působnosti a zájmu především správců prostorových dat. S rozvojem trhu s geoinformacemi poroste i důležitost standardizace a větší publicity hodnot kvality. V souvislosti s vydáváním implementačních pravidel INSPIRE dochází i k publikování pravidel pro metadata. Ty vycházejí z ISO norem a obsahují i elementy kvality. Ani INSPIRE ovšem prozatím nemůže vyřešit např. větší rozlišení prostorových dat na základě kvality. Tím může dojít k poškozování a menší diferenciaci prostorových dat, než může být žádoucí. Jedním z těchto problematických bodů může být popis obsahu vlastní datové sady – geoprvky (katalog geoprvků – „feature catalog“). Momentálně je možné tato data publikovat formou metadat o webových službách, ovšem zde chybí vazba na kvalitu jednotlivých geoprvků. ISO 19115 je bohatá a ve svých dalších úrovních (hlubších než objevovací úroveň katalogových služeb, tzv. „discovery services“) mohou být tato data možná taktéž prezentována. Jedná se ale o charakteristiky mající větší hodnotu, které by si jistě zasloužily větší a sofistikovanější publicity, než je v současných ISO formátech.

Současné ISO normy obsahují obecné postupy přizpůsobené prostorovým datům. Jak již bylo zmíněno, od doby výzkumu a diskuse nad těmito normami uběhlo již více než deset let a přechod k distribuované výpočetní technice a využití webových služeb vytváří nové podmínky pro publikování nových elementů kvality. Jistě by si tyto normy zasloužily další rozvoj především s ohledem právě na požadavky velkých správců prostorových dat nebo těch, jejichž data jsou na trhu.

85

Kapitola 7: VYBRANÁ PILOTNÍ ŘEŠENÍ PROJEKTU SPRAVADATJÁCHYM ČEPICKÝ, ŠTĚPÁN KAFKA, STANISLAV HOLÝ, JOSEF FRYML, PAVEL GNIP, KAREL CHARVÁT, TOMÁŠ CAJTHAML

V rámci projektu SpravaDat byla implementována celá řada komponent a modelů, část z nich je zkoušena jako prototyp, ale některé se již v průběhu projektu uplatnily v praxi, a to jak v oblasti budovaní NSDI, tak i v oblasti komerce.

1. Implementace WPS

WPS lze využít všude tam, kde máme buď pracovní stanice s příliš malým výkonem nebo kde chceme provést analýzu, ke které nemáme softwarové vybavení nebo nám není znám postup, jakým je výpočet proveden. Protože se jedná o standard navržený primárně pro komunikaci mezi klienty a servery v prostředí World Wide Web (WWW), lze vytvářet komplexní aplikace GIS v okně webových prohlížečů. Veškerá data jsou v takových aplikacích získávána ze vzdálených serverů pomocí standardů WMS nebo WFS. Geoprostorové operace nad těmito daty jsou pak prováděny taktéž na vzdálených serverech komunikujících podle standardu WPS.

Obr. 1: WPS v prostředí prohlížečky dat GIS Open Jump. Tento program má sám o sobě jen omezené analytické funkce. Pomocí WPS však může nechat běžet výpočty na vzdálených

serverech. Zdroj: http://geospatial.nomad-labs.com/

86

Další možností je zabudovat klienta pro tyto služby do běžných prohlížeček GIS dat. Standardy WMS a WFS jsou dnes již běžně podporovány. Většímu rozšíření WPS zatím bránil proces standardizace, kterým donedávna procházel. Přesto jsou dostupné zásuvné moduly zejména pro prohlížečky uDig a OpenJump pro dřívější verze (pracovní návrhy) tohoto standardu (zejména 0.4.0). Díky těmto zásuvným modulům tak může uživatel provádět komplexní geoprostorové operace se svými daty (nebo i cizími), aniž by měl ve svém počítači nainstalovaný geografický informační systém, který by požadovanými schopnostmi disponoval.

• PyWPS – Implementace standardu WPS.Python Web Processing Service (PyWPS) je implementace standardu OGC WPS

pomocí programovacího jazyka Python. Jedná se o program šířený pod licencí GNU/GPL a patřící do skupiny programů s otevřeným zdrojovým kódem, tzv. Open Source.

Vývoj programu byl započat na jaře roku 2006 a byl podpořen mimo jiné německou Nadací pro životní prostředí (Deutsche Bundesstiftung Umwelt – DBU). Cíle projektu PyWPS jsou od začátku dvojí:

· Implementovat na straně serveru standard OGC Web Processing Service

· Vystavit funkce GRASS GIS na síti Internet

GRASS GIS je desktopový geografický informační systém (GIS), disponující cca 500 moduly pro analýzu rastrových a vektorových dat. Vzhledem k tomu, že jej lze krom grafického uživatelského rozhraní (Graphic User Interface – GUI) ovládat také pomocí příkazů psaných do příkazového řádku (Command Line Interface – CLI), přímo se nabízí k automatickým výpočtům. PyWPS umožňuje nadefinované automatické výpočty spouštět přímo na serveru pomocí webového rozhraní.

Kromě GRASS GIS lze samozřejmě používat pro vlastní výpočty i další programy, které jsou například součástí knihovny GDAL (převody mezi různými rastrovými a vektorovými formáty) a nebo součástí knihovny PROJ (převody mezi různými souřadnicovými systémy).

• Využití PyWPS.

PyWPS je poměrně mladý projekt, který si ale již našel své uživatele. V uživatelské e-mailové konferenci je momentálně (léto 2007) zaregistrováno 25 účastníků z celého světa, kteří nasazují PyWPS nejčastěji právě s GRASSem ve svých projektech.

PyWPS je využíván i v projektu Precise Farming (Prefarm: viz část 4 této kapitoly). V tomto projektu jsou vypočítány dávky hnojiv a výsledné ceny hnojení v rozlišení 5x5 m. Dávky jsou vypočítávány na základě polních zkoušek a analýzy leteckých snímků. Zároveň se serverovou částí je vytvářeno i webové rozhraní pro uživatele – pracovníky v zemědělství, kteří spouštějí výpočty (procesy) a definují požadované vstupní parametry.

V současné době probíhá testování PyWPS na Českém hydrometeorologickém ústavu pro analýzu dat ze srážkoměrných radarových stanic.

87

2. Micka jako základ katalogových služeb pro portál životního prostředí a národní informační portál

V rámci projektu byla zprovozněna katalogová služba nad metadatovým systémem Micka. Služba umožňuje:

· dotazy dle specifikace CQL a OGC Filter,· kaskádování (služba zároveň vyhledává v dalších katalozích),· práci s profily ISO 19115/19119 a OGCCORE (Dublin Core),· transakce, harvesting,· zobrazení RSS kanálu pro evidenci změn,· podporu OGC CSW 2.0.0, 2.0.1, 2.0.2.

Součástí řešení je knihovna funkcí katalogového klienta umožňujícího postavení klientů pro různé potřeby. Na této knihovně byl postaven národní metadatový portál (viz obr. 2-4).

Obr. 2: Metadatový portál I

88

Obr. 3: Metadatový portál II

3. EAFRD

V rámci článků 46 a 47 dokumentu EAFRD (European Agricultural Fund for Rural Development - Evropský zemědělský fond pro rozvoj venkova) se mimo jiné vymezily úkoly:

• Ponechání lesa samovolnému vývoji. • Zachování hospodářského souboru (HS) lesního porostu z předchozího produkčního

cyklu. • Vytváření biotopů pro druhy vázané na staré stromy a tlející dřevo. • Zlepšování druhové skladby lesních porostů.

Pro splnění těchto cílů byla v ÚHUL Brandýs nad Labem připravena aplikace, která žadatelům a poradcům zpřístupní vybraná data potřebná k vyhotovení žádosti. Dále byla na principech WPS implementována funkce, která z vybraných vrstev provede orientační výpočet dotace. Aplikace je doplněna e-learningovým kurzem.

89

Obr. 4: Metadatový portál III

Obr. 5: Přehledové a navigační mapové okno

90

Obr. 6: Výsledek hledání

Obr. 7: Výsledek hledání mapově

Obr. 8: Zobrazení pomocí digitálního modelu terénu

91

Obr. 9: Výpočet možné dotace

4. Prefarm MJM

Precizní zemědělství je obecný název pro způsob hospodaření, který je založen na možnosti využít existující prostorové nerovnoměrnosti půdních vlastností a úrodnosti ke zvýšení efektivnosti hospodaření. Kořeny precizního hospodaření sahají do USA 60-tých let, kdy se o myšlenkách potřebnosti využít rozdíly v půdních vlastnostech začalo intenzivně uvažovat a mluvit. V ČR také každý hospodář ví, že existují významné rozdíly v úrodnosti a půdních vlastnostech jednotlivých lokalit v rámci velkých „zcelených” půdních bloků. Je logické, že není optimální hnojit, aplikovat chemické přípravky, zpracovávat půdu nebo vysévat plošně rovnoměrnou dávkou. Daleko efektivnější je využít znalosti o variabilitě půdních vlastností a přizpůsobit jednotlivé pracovní operace charakteru půdy v konkrétní lokalitě. Zásadní průlom v oblasti využití metod precizního hospodaření přineslo v polovině 90-tých let zpřístupnění systému Global Position System (dále GPS) pro veřejnost. Pomocí tohoto lokalizačního systému lze nevyrovnanost polí přesně mapovat a také v návaznosti navádět aplikační techniku tak, aby reagovala na variabilitu polí.

PREFARM MapServer je komplexní informační systém, který umožňuje uživatelům systému PREFARM pracovat s informacemi o svých polích v geografickém informačním prostředí bez nutnosti softwaru pro GIS a bez dokonalých znalostí prostředí GIS. Potřebný je pouze přístup k síti internet a běžný internetový prohlížeč. PREFARM MapServer neslouží jen pro potřeby precizního zemědělství. Je vytvořen pro daleko širší využití a svým charakterem napomáhá racionálnějšímu řízení rostlinné produkce.

Prostřednictvím nástroje PREFARM MapServer má uživatel k dispozici základní nástroje GIS a může s nimi pracovat. Může zaměřovat pole, zaměřovat plochy, zjišťovat vzdálenosti, zvětšovat a zmenšovat náhledy atd.

Kromě nástrojů GIS je na mapovém serveru k dispozici kompletní informatika o pozemcích:

92

Obr. 10: PREFARM MapServer

· Kompletní karty honů.· Osevní postupy. · Přehledy organického hnojení. · Mapy variability zásoby živin. · Mapy variability pH. · Srovnání vývoje násobenosti při opakovaných odběrech půdních vzorků. · Sklizňové mapy ze sklízecích mlátiček. · Satelitní a letecké snímky. · Návrhy na variabilní hnojení. · Cenové návrhy pro hnojení. · Evidence o provedené aplikaci – spotřeby živin. · Katastrální mapy.

Nejnovější verze systému podporuje on-line tvorbu doporučení s využitím WPS services PyWPS. Základní možností, jak efektivně využít data o půdních vlastnostech, je kvalitní a přesné provedení agrotechnických zásahů. Nejvyužívanějším zásahem v precizním zemědělství je aplikace průmyslových hnojiv. Na základě analýzy a syntézy získaných informací o půdě je zpracován plán hnojení včetně návrhů pro variabilní aplikace hnojiv. Veškerá aplikační technika, kterou provozujeme, je vybavena přijímačem GPS, řídícím počítačem a dávkovacím systémem pro proměnlivé dávkování. Údaje o variabilitě z připravené mapy a údaje o aktuální poloze stroje z přijímače GPS zpracovává palubní

93

Obr. 11: Aplikace hnojiv na základě doporučení z modulu Prefarm

Metoda využívá pro zmapování aktuálního výživného stavu porostu určeného pro přihnojení analýzu leteckých multispektrálních snímků. PREFARM Nitrosensing postupně nahrazuje technologii N-senzor. V období 3-10 dnů před plánovanou aplikací hnojiv je proveden s pomocí GPS navigovaný letecký průlet se snímkováním požadovaných ploch. Data ze snímkování jsou do 48 hodin zpracována a vyhodnocena. Při zpracování výsledků je brán v úvahu průběh počasí, zejména srážek a teplot, dále aktuální vývojová fáze plodiny a především specifické odrůdové vlastnosti. Výsledkem je sada aplikačních map pro variabilní aplikaci dusíku, ze kterých je patrná potřeba dusíkatých hnojiv pro dohnojení, minimální a maximální doporučené dávky a také podrobný popis zjištěné variability. Nastavení se dají upravit podle potřeb a podle znalostí místních podmínek a většina agronomů této možnosti využívá. Konečné a konzultované aplikační mapy slouží jako podklad pro automatické dávkování hnojiv řízené počítačem rozmetadla nebo postřikovače.

Obecně je tato metoda dálkového průzkumu řazena mezi nedestruktivní výzkumné metody poskytující kvantitativní informace o zemědělských plodinách bez kontaktu s nimi. Z multispektrálních snímků mohou být odvozeny informace o hustotě a vitalitě snímaného porostu a za tímto účelem je v současnosti popsáno více než 20 druhů vegetačních indexů. Nejrozšířenější a nejpoužívanější je NDVI (normalized diference vegetation index) odvozující podíl fotosynteticky aktivní absorpce záření povrchem porostu. Tento index umožňuje potlačení vlivu atmosférických šumů. Výhodou tohoto indexu je, že na rozdíl od jiných metod (např red edge reflection point) nezahrnuje reflektanci půdy a odumřelé i zelené biomasy současně.

počítač a upravuje dávkování hnojiv podle potřeby. Některé stroje jsou navíc vybaveny vícekomorovým zásobníkem s nezávislým dávkováním, což umožňuje aplikovat i několik druhů hnojiv současně a přesto nezávisle – podle rozdílných aplikačních map. U všech strojů dochází ke zpětnému záznamu o provedeném hnojení a dávkách, což se využívá jako protokolu o spotřebovaných hnojivech.

94

Obr. 12: Letecký snímek a pohled na uchycení zařízení pro snímkování

5. Metainformační systém o katastrálních územích

Architektura systému vychází ze zásad navržených INSPIRE a její základní principy jsou:1) Vedoucí pracovníci, kteří tvoří data, tento systém sami aktualizují pomocí

vzdáleného klienta.2) Server metadat je propojen on-line s Informačním systémem katastru nemovitostí

(ISKN).3) Uživatelé mohou vstupovat do systému pomocí grafických dat (jejich prezentace)

standardizovanými přímými dotazy do databáze.4) Systém je připraven ke spolupráci s Metainformačním systémem geoportálu

Zeměměřického úřadu.5) Řešení komunikuje pomocí WMS protokolu s dalšími servery a řešeními, které tuto

technologii podporují.6) Aplikace je připravena pro komunikaci prostřednictvím internetu.

95

Obr. 13: Základní schéma funkčnosti celého řešení

Metainformační systém o katastrálních územích [11] se skládá ze dvou integrovaných částí vzájemně propojených. Propracovaná grafická část aplikace se dotazuje přímo do databáze, do které je možné on-line metadata vkládat i je editovat.

V současnosti tvoří datovou základnu „Metainformačního systému o katastrálních územích“ tři druhy geodat:

• Data generovaná z ISKN.• Vlastní metadata vkládaná uživateli.• Geodata „Geoportálu ZÚ“.

Tato data jsou variantní a velkou výhodou systému je těsná vazba na databázi ISKN. Z hlediska dalšího vývoje lze předpokládat, že data geoportálu (nyní provizorně umístěný vzorek dat) ZÚ budou k dispozici formou WMS jako podklad k lepší orientaci uživatele „Metainformačního systému o katastrálních územích“.

Klient je řešen jako webová aplikace zobrazující obsažená metadata po tematických mapách - tzv. pohledech. Jsou k dispozici tyto grafické pohledy:

• Digitalizace - pohled udávající stupeň digitalizace katastrálních map po katastrálních územích.

• Katastrální mapy - zobrazují druhy katastrálních map (DKM, KM-D), měřítka a další náležitosti podle toho, jak jsou tyto zpracovány, po katastrálních územích.

• Rastry KM - obsahuje informace o skenovaných katastrálních mapách podle kladu mapový listů.

• Věcné úkoly - tento pohled slouží k interním účelům resortu ČÚZK a zobrazuje úkoly na kalendářní rok vázané k obsaženým prvkům (katastrální území, katastrální pracoviště, ML SM 5 apod.).

• Připravuje se grafický pohled SM 5, který bude prezentovat metadata Státní mapy 1:5 000, který je k dispozici v editační části.

96

Obr. 14: Ukázka prostředí klientské aplikace „Metainformačního systému o katastrálních územích“

6. Závěr

Popsaná technologická řešení i aplikace napomohla prakticky ověřit teoretické a výzkumné základy stanovené v projektu SpravaDat. Ukázaly na plnou funkčnost řešení běžících na principu webových služeb a také na skutečnost, že uvedená řešení mohou fungovat jako bezplatné i placené služby poskytované veřejnou správou, ale mohou najít uplatnění i v privátní sféře pro plně komerční řešení. Popsaná řešení zároveň představují významný potenciál pro zavádění směrnice INSPIRE v praxi v České republice a navíc mohou být užity i jako příklady pro další země Evropské unie.

ČÁST II

MOBILDAT

99

Kapitola 1: VYBRANÉ PROBLÉMY MOBILNÍHO SBĚRU GEODATMILAN KONEČNÝ, PETR KUBÍČEK

1. Úvod

Nástroje mobilního GIS se stále více stávají prostředkem pro sběr a vizualizaci prostorových dat využívaných v široké škále aplikací od životního prostředí až po socioekonomické studie. Uvedené nástroje napomáhají k vytvoření zcela digitálního datového toku od prostého sběru dat až po jejich pokročilou analýzu a vizualizaci. Již v dřívějších studiích (Pundt [146]) bylo deklarováno, že využití mobilních GIS technologií v terénu přispívá k větší efektivitě práce a snížení jak časových, tak finančních nákladů, které je nutné na tyto aktivity vynaložit. Podpora mobilního sběru dat zahrnuje celou řadu potenciálních služeb a návazných činností, jako je například využití diagnostických nástrojů, automatická kontrola (validace) sbíraných dat či poskytování textových a vizuálních informací (Hitchcock et al. [38]; Pundt, Kuhn [148]). Vědecko-výzkumné aktivity v oblasti kartografické vizualizace měly významný vliv na oblast GIS obecně a pro mobilní oblast dokonce ve zvýšené míře. Vývoj v počítačových vědách naproti tomu vedl ke vzniku nových konceptů a technologií vztahujícím se k řešení problematiky zpracování vizuální informace. Některé klíčové problémy k řešení zmíněné Pundtem a Brinkkotter [147] se v současných dnech již staly realitou (například možnost využití prostorových databází na síti Internet pro mobilní GIS, sběr a poskytování metadat a další).

2. Současné trendy v mobilním sběru geodat

V posledních letech byla velká pozornost věnována vývoji a tvorbě konkrétních pracovních postupů sběru dat v terénu a aplikací připravených na míru konkrétnímu zákazníkovi. Vivoni a Camilli [169] popsali a testovali koncept nazvaný „field data streaming“ pro sběr a ukládání dat v reálném čase. Systém tvoří sada programových aplikací a hardwarových komponent, které společně zaručují možnost bezdrátového mobilního využití počítačů během terénních prací. Zvláštní důraz je kladen na obousměrný přenos mezi terénním pozorovatelem a vzdáleným serverovým pracovištěm a možnost vizualizace a sdílení nasbíraných dat. Mobilní terénní mapování, analýzy dat a jejich sdílení je možné díky integraci široké škály senzorů (fotopřístroje, měřicí přístroje) s mobilními bezdrátově připojenými počítači. Pro opravdu efektivní terénní mapování a ověřování úkolů ještě v době, kdy jsou pracovní týmy stále v terénu, je nezbytné zajistit odpovídající kapacitu bezdrátového přenosu a specifikovat metody sdílení, kontrolní analýzy a vizualizace dat prostřednictvím sítě propojených zařízení. Aplikační programy uložené na straně vzdáleného serveru poskytují prostřednictvím sítě Internet přístup k datům a mapovací a analytickou funkčnost pro pracovní týmy v terénu. Interaktivní sběr dat prokázal významný nárůst efektivity nejenom při samotném terénním sběru, ale také při samotné vědecko výzkumné činnosti (Vivioni and Camilli [169]). Také v podmínkách České

100

republiky byly v nedávné minulosti testovány možnosti praktického nasazení mobilních GIS aplikací, a to jak v případě mobilního tematického sběru geodat a terénního mapování pro geomorfologické aplikace (Voženílek a kol. [171]), tak pro možnosti bezdrátových přenosů v oblasti zemědělství (Charvát, Holý [44]). Zatímco v průběhu prvního projektu se jednalo spíše o specificky orientované terénní mapování nahrazující tradiční přístupy a využití papírové mapy, v případě projektu Pátého rámcového programu EU Wirelessinfo (Wireless supporting of agricultural and forestry information systems IST-1999-21056) již docházelo přímo k přenosům interpretovaných dat dálkového průzkumu Země do terénu, kde byly využívány ke kontrolním procesům v zemědělství a lesnictví.

Většina současných aplikací pro mobilní mapování je orientovaná na sběr geografických dat lokalizovaných na základě přesných geodetických souřadnic a pro uživatele bez geodetického vzdělání často komplikovaná. Svoji negativní roli zde sehrávají také četná omezení mobilních zařízení - omezená možnost textových vstupů, časové aspekty, energetická náročnost na výdrž zařízení, ztížená manipulace v různých měřítkách, limitovaná přesnost. Obvykle je sběr dat v terénu oddělen od zpracování výsledků a jejich uložení do databáze. Prostřednictvím mobilních technologií má mapující subjekt přístup k referenčním datům, ale změny jím provedené jsou zařazeny a zpracovány s výrazným časovým prodlením. Je to způsobeno nutností následných korekcí s ohledem na přesnost vstupního zařízení, přesnost vlastní metody a zachování topologické konzistence geodatabáze. Uživatel tak nemá možnost vyhodnotit korekce interaktivně a přímo na místě a využít již dříve mapované prvky pro další mapování.

3. Výchozí předpoklady projektu MobilDat

Cílem projektu MobilDat, jehož výsledky jsou dokumentovány v následujícím oddíle, proto bylo vytvoření základní infrastruktury pro on-line vkládání prostorových dat různými tematicky orientovanými skupinami prostřednictvím mobilních zařízení. Základním stavebním kamenem je přitom vzdálená serverová služba, která tvoří rozhraní mezi distribuovaným GIS a mobilním zařízením uživatele a poskytuje možnost interaktivních korekcí vkládaných údajů přímo v terénu, čímž výrazně usnadní a zrychlí proces aktualizace dat v GIS. Nosnou myšlenkou je přenesení výpočetní náročnosti na stranu serveru a vytvoření takových postupů, které napomohou pracovníkovi v terénu minimalizovat náročnost mapování od získání a tvorby podkladů, přes jejich přenos na mobilní zařízení, samotné zpracování, následnou kontrolu a uložení do centrální databáze. Klientská aplikace pro mobilní zařízení ve spolupráci s výše zmíněným serverovým systémem usnadní vkládání prostorových dat tak, aby bylo možné provádět topologické, sémantické a polohové korekce na místě.

Součástí řešení je možnost definice adaptabilní kartografické vizualizace (viz dále) pro podporu vkládání údajů resp. mapování. Takto definovaná kartografická vizualizace je schopna dynamicky reagovat na zvolené tematické okruhy (kontexty) mapování a zvolené činnosti a měnit vzhled uživatelského rozhraní tak, aby usnadnilo samotné mobilní mapování.

101

Dominantním prostředím pro konstrukci distribuovaných a mobilních GIS řešení je Internet. Webové technologie jsou využitelné jak pro komunikaci jednotlivých uzlů distribuovaného GIS, tak i pro komunikaci s klientskými aplikacemi na mobilních zařízeních. Součástí projektu je také tvorba a základní implementace architektury technologického řešení založeného na otevřených standardech Open Geospatial Constortia (OGC). Prezentované řešení přispívá k urychlení budování komplexních distribuovaných GIS a rozvoji aplikací ambientní mobilní inteligence a je navázáno na integraci a následné využití existujících prostorových databází v ČR a zahraničí.

4. Technologie sběru geodat v mobilním prostředí

Na základě zkušeností z předcházejících projektů a studia literatury ([8], [36], [100], [144]) byly definovány základní principy a technologie užívané dnes v mobilním sběru dat a popsány některé základní postupy. Za klíčovou otázku lze považovat, jaké základní možnosti pro mobilní sběr dat budeme brát v úvahu a jak je chápán pojem technologie mobilního sběru dat. V souladu s principy projektu se jedná o takové technologie, které umožňují digitální záznam dat přímo v terénu prostřednictvím počítače reprezentovaného PDA, který je napojen na GPS pro určování polohy. Pro potřeby projektu byla dále na základě předchozích zkušeností z obecných metod vydefinována tři odvozená řešení:

1) Off-line řešení – je představováno aplikací pro sběr dat, která běží na mobilním počítači. Tento počítač není po dobu práce žádným způsobem napojen na centrální počítač, data jsou předávána v obou směrech dávkově. Všechna potřebná data jsou v době práce uložena na mobilním počítači. Uvedený technologický přístup byl využit v rámci studie [171].

2) On-line řešení – na mobilním počítači neběží žádná speciální aplikace, uživatel komunikuje přes internetový prohlížeč s aplikací na serveru uvnitř organizace pomocí mobilního přenosu dat. Veškeré aplikace a veškerá data jsou uložena na centrálním serveru. Veškerá sebraná data jsou okamžitě přenášena na server, podkladová data nutná pro sběr dat jsou mobilně přenášena na mobilní terminál.

3) Řešení podporující transakční zpracování dat – je kombinací předchozích dvou řešení. Na mobilním terminálu běží aplikace, která pomocí mobilního připojení s využitím Webových služeb komunikuje s centrálním serverem. Potřebná data mohou být v době, kdy nefunguje spojení s centrálním serverem, uložena na mobilním terminálu, většina dat je ale uložena na serveru. Při vhodné konfiguraci systému jsou data na serveru ukládána automaticky, ve chvílích kdy funguje spojení.

Pro uvedené možnosti byla zpracována SWOT analýza vzhledem k předpokládaným cílům projektu, která jako perspektivní a využitelné určila řešení 2 a 3.

5. Aktualizace geodat v mobilním prostředí

Významnou úlohu v podpoře vkládání geodat hraje zpětná vazba, kdy vložené údaje korigované automatizovaně serverovým systémem budou v reálném čase vráceny mapujícímu subjektu, aby potvrdil, případně modifikoval dané změny.

102

Z hlediska podpory aktualizace údajů se projekt soustředil na následující typické úlohy a s nimi související nástroje podporující vkládání dat v terénu:

1) Návrh komponent náčrtového systému pro mapování prostorové konfigurace a jeho zařazení v reálném čase do geodatabáze. Jedná se o vytvoření soustavy grafických znaků pro tvorbu náčrtu zachycujícího prostorovou situaci. Podrobně je daná problematika zpracována a popsána v kapitole 4 následujícího oddílu.

2) Návrh postupů pro zpracování a zařazení fyzicky provedeného mapování v terénu a vytvoření klientské aplikace, která zašle zachycenou geometrii spolu s komplementárními údaji na server. Detailní popis navrhovaného řešení je prezentován v kapitole 2 a 3 společně s návrhem architektury řešení pomocí webových služeb.

Při návrhu prvků pro digitální terénní mapování se vychází z předpokládaných požadavků terénních pracovníků. Metodika stanovení těchto požadavků je založena na vytvoření obecných scénářů, z nichž vycházejí případové studie (use case), které popisují konkrétní činnosti a požadavky při provádění mobilního digitálního mapování v terénu.

Jako scénář (angl. scenario) se obecně označuje stručný popis předpokládaného průběhu (případně sledu) činností, událostí nebo situací. V případě práce s digitálními mapovacími zařízeními v terénu lze jako scénáře jmenovat např. mapování lesa, geodetické mapování, apod.

Cílem vytváření scénářů je předvídat možné budoucí události a na základě toho přesněji specifikovat potřeby uživatelů v jednotlivých případových studiích. Podle Jakobssona [60] patří mezi hlavní výhody scénářů to, že podněcují analýzu možností a předpokladů výskytu různých událostí, z nich vycházejících příležitostí nebo rizik a jejich důsledků. Z hlediska specifikace potřeb jednotlivých uživatelů pomáhají scénáře zohlednit jejich záměry a prostředí či okolnosti, ve kterých budou práci v terénu provádět.

Případové studie (angl. case studies) obvykle vycházejí ze scénáře, popisují však činnost konkrétního typu osob při konkrétní činnosti. Na rozdíl od scénáře se jedná o podrobný popis vykonávání činnosti; tento popis navíc musí být vyčerpávající. Pouze případová studie popisující všechny možné činnosti a situace nastalé při jejich provádění může být vhodným podkladem pro účelnou formalizaci činnosti včetně řešení komplikovaných a/nebo konfliktních situací a postupů a pro lepší pochopení vzájemných důsledků a vazeb [60].

Pro všechny výše zmíněné úlohy byla provedena podrobná analýza činností a definovány uživatelské scénáře související s jednotlivými pilotními oblastmi mobilního mapování.

6. Kartografická vizualizace

Mobilní mapování je implicitně kartografickou záležitostí vzhledem k tomu, že výsledkem tohoto procesu je geodatabáze, která je uživateli obvykle prezentována formou mapy. Nicméně role kartografie se zde neomezuje jen na tuto skutečnost. Vlastní mapování objektů v terénu je výrazně ovlivněno kartografickou reprezentací. Podle Buttenfield [7] je

103

vizuální podoba zápisu sbíraných dat nezbytným prostředkem pro rozpoznání a interpretaci základních prostorových vzorů (situací). Jinými slovy to, co je mapováno, není ovlivněno pouze tím, co daný specialista vidí v terénu, ale také tím, co je schopen interpretovat z podkladových map, které má k dispozici. V úvahu je přitom třeba brát jak existující tématické mapové podklady sloužící k vytvoření komplexního obrazu o mapovaném fenoménu, tak mapové výstupy aktuálně vytvářené v průběhu mapování. Dílčím cílem projektu je proto vytvořit ucelenou kartografickou podporu poskytující mimo jiné nezbytné podkladové materiály pro editaci příslušného prvku, přičemž mapované prvky jsou v „reálném čase“ vizualizovány ve výsledné mapě a zobrazeny přímo v terénu. Uživatel tak může data nejen korigovat přímo na místě, ale i analyzovat v jejich vizuální reprezentaci při editaci dalších objektů. Proces, který využívá kartografické reprezentace k identifikaci dosud neznámých skutečností je podle McEachrena [107] nazýván kartografickou vizualizací. Cílem kartografické vizualizace je prostřednictvím modifikace symboliky, obsahu a náplně map zvýraznit aktuálně potřebný prostorový vzor a usnadnit tak terénnímu pracovníkovi vnímání pozorované skutečnosti. V případě projektu MobilDat je v omezené míře využit koncept adaptabilní (kontextové) kartografické vizualizace. Mapové podklady jsou navázány na činnost prováděnou v terénu, respektive editaci konkrétního prvku. V praxi to znamená, že pokud se edituje objekt příslušející k určitému typu prvku, nepotřebné prvky podkladových map nejsou zobrazeny a významné prvky s kauzální vazbou na editovaný prvek jsou naopak vizuálně zdůrazněny. Pro snížení výpočetní náročnosti procesu mapování je kartografická vizualizace omezena na jednu úroveň detailu, který podobně jako u konvenčního mapování používá pouze grafického zvětšení.

7. Závěr

Na základě výše uvedených teoretických předpokladů a přístupů jsou v následujících kapitolách postupně prezentovány hlavní myšlenky a výsledky projektu v kontextu současného rozvoje kartografických metod, technologických standardů a vznikající infrastruktury prostorových dat. Oddíl je členěn do celkem 7 kapitol:

· Hlavní činnosti při vkládání geodat v mobilním prostředí.· Využití webových služeb pro mobilní sběr geodat.· Architektura systému MobilDat.· Metadatové profily v mobilním mapování.· Náčrtový systém a jeho využití v mobilním mapování.· Tematické mobilní mapování – zkušenosti z pilotního projektu.· Velkoměřítkové mobilní mapování – zkušenosti z pilotního projektu.

Vzhledem k širokému spektru řešené problematiky jsou vybrané výsledky projektu MobilDat prezentovány také v oddíle, který se zabývá problematikou katastrálního mapování, a to konkrétně v kapitolách o využití náčrtů při tvorbě geometrických plánů.

104

105

Kapitola 2: HLAVNÍ ČINNOSTI PŘI VKLÁDÁNÍ GEODAT V MOBILNÍM PROSTŘEDÍKAREL CHARVÁT

1. Úvod

Pro potřeby analýzy činností byly v projektu MobilDat vybrány čtyři uživatelské scénáře a na základě analýzy jejich činností byl vytvořen kognitivní model postupů při vkládání dat. Vybrané scénáře byly voleny tak, aby pokrývaly hlavní činnosti související s mobilním mapováním (kontrola dat, aktualizace, sběr atributů, oprava geometrie, sběr nových dat) a odpovídaly specializaci členů projektových týmů z oblastí:

· sběr geodetických dat, · lesní inventarizace, · krajinné tematické mapování, · sběr marketingových dat.

Analýza provedená pomocí dotazníků ukázala, že jednotlivé uživatelské scénáře lze z hlediska navrhované služby pokrýt jedním generickým modelem, který bude možno adaptovat na konkrétní podmínky. Nejvíce variabilní složkou z hlediska jednotlivých profilů jsou používaná podkladová geodata. Adaptabilita prostředí je ve všech profilech závislá více na konkrétním uživateli, než na vlastním profilu. Pro řešení byl navržen generický model služby s vysokým stupněm adaptability, který bude možno aplikovat v rozmanitých uživatelských prostředích a umožní vytvořit definici komponent mobilního sběru geodat skládajících se z :

• klientského SW,

• serverového SW.

U klientského SW se předpokládá realizace dvou typů klientů:

• tenký klient - veškeré činnosti probíhají na serverovém SW, klientský SW zprostředkovává pouze zobrazení a komunikaci mezi uživatelem a serverovým SW. V případě tohoto SW se předpokládá trvalý on-line provoz. Jeho nasazení připadá v úvahu zejména v urbanizovaných oblastech s dobrou telekomunikační infrastrukturou. Mezi námi testovanými profily se jednalo zejména o profil uživatele provádějícího mobilní sběr dat pro marketingová šetření.

• tlustý klient – předpokládá se přítomnost off-line obsahu, dávková výměna dat mezi klientem a serverem, interaktivní vkládání měřených dat. Je nezbytný v oblastech s nejistou kvalitou telekomunikačních signálů a služeb. Je využitelný prakticky ve všech testovaných případech.

U serverového SW se předpokládá uložení aktivně zpracovávaných dat v geodatabázi. Toto uložení je nutné z hlediska transakčního zpracování vkládání jednotlivých měření. Součástí serverové služby jsou:

• geodatabáze - slouží pro uložení dat spravovaných potenciálním uživatelem. Systém pro správu geodatabáze musí obsahovat podporu transakcí a kontrolu integrity.

106

• korekční systém vkládání dat - korekční systém je složen z databází pravidel, z databází omezení (prostorových a neprostorových) a korekčních utilit.

Korekční utility slouží k úpravě geometrie a atributů vkládaných prostřednictvím mobilního zařízení. Tato úprava je provedena pomocí vyhodnocení metadatové visačky (tzv. tagu) vzhledem k současnému stavu geodatabáze a definované soustavě pravidel a omezení.

• nástroje pro automatizovanou konstrukci metadatové visačky - v případě tenkého klienta celá konstrukce metadatové visačky probíhá na serveru. V případě tlustého klienta je část visačky definována na klientském zařízení.

Kvalitativní parametry jednotlivých senzorů a charakteristiky daných uživatelů jsou uloženy na serveru a doplňovány automaticky.

• správa měřických prací - zahrnuje jejich:· plán,· zahájení, přerušení a ukončení,· potvrzení a finální zařazení měření do databáze.

Kontrolu nad tímto segmentem serverového SW vykonává určený odborný pracovník.

• komunikační komponenta - serverový systém je vybaven podporou protokolů: · WMS,· WFS.

V případě WMS protokolů umožňuje serverový SW také kaskádování, tj. přístup k externím vizualizacím geodat prostřednictvím tohoto serveru. Na serveru bude zřízen WMS přístup ke všem dostupným geodetům oprávněným k provedení daného měření.

WFS protokol zajišťuje přenos záznamu měření mezi klientem a serverem.

Postup činností pokrývající všechny čtyři uvedené případy, lze popsat následujícím UML use case diagramem (obr.1).

Na základě analýzy modelu nejobecnější úlohy byla provedena jeho dekompozice, která předpokládá užití pevného i mobilního serveru a tenkého i silného klienta (na bázi PDA) a i možnost využití měřicích senzorů připojených jak k mobilnímu klientovi, tak i eventuálně přímo k serveru. Toto lze vyjádřit obecným schématem, které může být navrženo následovně: (viz obr.2)

Toto schéma bylo užito jak pro návrh datových přenosů, tak i pro návrh výběru komunikačních technologií.

2. Základní popis schématu

2.1 Tenký klient

Na tenkém klientu neběží vlastní klientská aplikace, užívá se pouze browser. Eventuální přípojné senzory a GPS jsou obsluhovány aplety, veškeré polohové a měřicí údaje se zpracovávají na serveru. Tenký klient je připojen buď k serveru nebo k mobilnímu serveru. Tenký klient vyžaduje permanentní spojení s některým ze serverů.

107

2.2 Tlustý klient

Na klientu běží aplikační úloha podle typu prováděných měření. Data nezbytně potřebná pro měření jsou uložena v paměti klienta, další data mohou být dostupná pomocí webových služeb, a to serveru nebo mobilního serveru. Tlustý klient i přímo zpracovává vstup z GPS a z různých senzorů.

2.3 Server

Server umožňuje správu dat, komunikaci s externími servery, zajišťuje on-line komunikaci s tenkým klientem, on-line a off-line komunikaci s mobilním serverem a tlustým klientem. Může zpracovávat i data přicházející přímo ze senzorů. Nabízí i případné analytické funkce.

2.4 Mobilní server

Mobilní server je replikací serveru, kde jsou uložena data ze zpracovávaného území s tím, že zde není zajišťováno napojení na externí servery. V případě on-line spojení se serverem zajišťuje komunikaci pomocí kaskádování s tímto serverem

Obr. 1 : Use case diagram

108

Obr.2: Komponenty systému pro mobilní sběr dat

3. Komunikační požadavky

Ze schématu můžeme určit následující komunikační vrstvy:

· Mobilní klient (PDA tenký klient, PDA tlustý klient, mobilní server) – Senzory (včetně GPS).

· PDA tenký klient – Server (i mobilní server).· PDA tlustý klient – Server (i mobilní server).· Mobilní server – Server.· Server – další servery.

109

3.1 Mobilní klient – Senzory

Komunikace mezi mobilním serverem a senzory bude probíhat při měření v terénu. Dle typu senzoru může jit o komunikaci on-line (trvalé spojení např. v případě GPS) nebo dávkový přenos naměřených hodnot v případě některých měřicích přístrojů s pamětí. Jako základní předpoklad bude on-line komunikace. Dosah komunikace je v decimetrech až v jednotkách metrů. Objemy přenášených dat budou nízké.

3.2 PDA tenký klient - Server

Základní podmínkou pro užití tenkého klienta je trvalé připojení na server. Vzdálenost mezi serverem a tenkým klientem může být ve stovkách metrů v případě mobilního serveru, až po vzdálenost relativně nemezenou v případě pevného serveru. V případě tenkého klienta jsou objemy přenášených dat relativně nízké, mezi serverem a klientem se nepřenáší skutečná data, ale data transformovaná do optimálního zobrazení obrazovky. V případě zpětného posílání dat z mobilního klienta se opět jedná o velmi limitované objemy dat.

V případě použití tenkého klienta bude základní komunikace probíhat na základě protokolu http. V tomto případě nejsou využity žádné standardy OGC pro přenos mezi tenkým klientem a serverem.

3.3 PDA tlustý klient - Server

V případě tlustého klienta je nutné odlišit dva režimy práce:

· Dávkový přenos dat mezi serverem a tlustým klientem před vlastním měřením a po skončení měření.

· On-line komunikace v průběhu měření, pokud existuje spojení.

3.3.1 Dávkový přenos dat mezi serverem a tlustým klientem před vlastním měřením a po skončení měření

Jednorázově budou přenášeny větší objemy vektorových (WFS) nebo rastrových dat (WCS). Vzhledem k předpokládaným objemům dat, které mohou jít od jednotek do desítek MB, je nutné předpokládat vyšší nároky na přenosovou kapacitu. Přenosová vzdálenost je od jednotek až desítek metrů u mobilního serveru až po neomezenou vzdálenost u pevného serveru.

3.3.2 On-line komunikace v průběhu měření, pokud existuje spojení

Tak jako v případě tenkého klienta lze i zde předpokládat, že objemy dat budou relativně nízké. Obvykle bude užíváno WMS služby, kdy nejsou přenášena skutečná data, ale již zpracovaný obraz optimalizovaný pro obrazovku klienta. Přenosová vzdálenost je ve stovkách metrů u mobilního serveru až po neomezenou vzdálenost u pevného serveru

I přes možné užití rozdílných komunikačních kanálů pro komunikaci mezi PDA a serverem, nebo mobilním serverem, budou užité standardy shodné. Proto nebudeme nadále v této kapitole rozlišovat server a mobilní server. Komunikace mezi PDA

110

a serverem probíhá oboustranně. Pro oba případy se však používají rozdílné přenosy dat.

3.3.3 Přenos dat Server - PDA

V tomto směru se přenášejí jak vektorová, tak rastrová data. Pro přenos vektorových dat je využívána služba WFS (Web Feature Services).

Základním příkazem bude GetFeature, tj. vyžádání vektorových dat. Alternativní volané funkce mohou být GetCapabilities a DescribeFeatureType (obecně však lze předpokládat, že bude známo, které objekty jsou volány).

Pro přenos rastrových dat bude využívána služba WCS (Web Coverage Services). Základním příkazem bude GetCoverage, tj. vyžádání rastrových dat. Alternativní volané funkce mohou být GetCapabilities a DescribeCoverage (obecně však lze předpokládat, že bude známo, které objekty jsou volány).

V případě práce on-line mohou být eventuálně užívány i WMS (Web Mapping Services).

Základním příkazem bude GetMap, tj. vyžádání obrazové kompozice vektorových i rastrových dat. Alternativní volané funkce mohou být GetCapabilities, eventuálně GetFeatureInfo.

3.3.4 Přenos dat PDA – Server

V tomto směru bude docházet pouze k přenosu aktualizovaných vektorových dat. Bude užívána služba WFS (Web Feature Services).

Bude užívána operace Transaction a funkce INSERT, UPDATE. Dále může být eventuálně užita i funkce GetFeature.

3.4 Mobilní server – Server

I zde bude fungovat obdobný režim jako v předchozím případě a je nutné rozlišit dva režimy práce:

· Dávkový přenos dat mezi serverem a mobilním serverem před vlastním měřením a po skončení měření.

· On-line komunikace v průběhu měření, pokud existuje spojení.

3.4.1 Dávkový přenos dat mezi serverem a mobilním serverem před vlastním měřením a po skončení měření

Vzhledem k předpokládaným objemům dat, které mohou jít až do objemů GB, je nutné předpokládat vyšší nároky na přenosovou kapacitu. Přenosová vzdálenost je od bezprostřední vzdálenosti před odjezdem do terénu až po neomezenou vzdálenost při terénních pracích serveru.

3.4.2 On-line komunikace v průběhu měření, pokud existuje spojení

Jako v případě PDA klientů, tak i zde lze předpokládat, že objemy dat budou

111

relativně nízké. Obvykle bude užíváno WMS služby, kdy nejsou přenášena skutečná data, ale již zpracovaný obraz optimalizovaný pro obrazovku klienta. Přenosová vzdálenost je relativně neomezená.

Komunikace mezi mobilním serverem a serverem probíhá oboustranně. Pro oba případy se však používají rozdílné přenosy dat.

3.4.3 Přenos dat Server - Mobilní server

V tomto směru se přenášejí jak vektorová, tak rastrová data. Pro přenos vektorových dat je využívána služba WFS (Web Feature Services).

Základním příkazem bude GetFeature, tj. vyžádání vektorových dat. Alternativní volané funkce mohou být GetCapabilities a DescribeFeatureType (obecně však lze předpokládat, že bude známo, které objekty jsou volány).

Pro přenos rastrových dat bude využívána služba WCS (Web Coverage Services). Základním příkazem bude GetCoverage, tj. vyžádání rastrových dat. Alternativní volané funkce mohou být GetCapabilities a DescribeCoverage (obecně však lze předpokládat, že bude známo, které objekty jsou volány).

V případě práce on-line mohou být eventuálně užívány i WMS (Web Mapping Services). Základním příkazem bude GetMap, tj. vyžádání obrazové kompozice vektorových i rastrových dat. Alternativní volané funkce mohou být GetCapabilities, eventuálně GetFeatureInfo.

3.4.4 Přenos dat Mobilní server – Server

V tomto směru bude docházet pouze k přenosu aktualizovaných vektorových dat. Bude užívána služba WFS (Web Feature Services).

Bude užívána operace Transaction a funkce INSERT, UPDATE. Dále může být eventuálně užita i funkce GetFeature.

3.5 Server – další servery

Předpokládáme pevné spojení. Při užití externích serverů bude obvykle užíváno služby WMS, proto půjde o relativně nízké objemy dat.

4. Závěr

Na obecný model pro mobilní sběr dat lze nahlížet jednak z pohledu členění vlastního sběru dat a jednak z pohledu celkové architektury systému. V prvním případě je možné specifikovat následující základní etapy mobilního sběru dat:

· Fáze přípravy projektu.· Sběr dat.· Validace dat.

112

Z pohledu architektury lze systém rozdělit do tří úrovní:

· Serverová část řešení zahrnující distribuované servery.· Mobilní server (nemusí být nezbytně součástí řešení, pak jeho úlohu přebírá

serverová část řešení).· Mobilní klient s připojenými senzory.

Zatímco fáze přípravy projektu a validace dat je spojena se serverovými řešeními (pevný, mobilní), sběr dat pak souvisí přímo s činností mobilního klienta.

Pro přenos vektorových dat, která mají být editována, se obvykle užívá služby WFS, pro ostatní datové podklady může být použito WMS, s eventuální možností využití WFS a WCS.

113

Kapitola 3: VYUŽITÍ WEBOVÝCH SLUŽEB PRO MOBILNÍ SBĚR GEODATPETR HORÁK

1. Úvod

Webové služby jsou spojovacím prvkem mezi libovolnými aplikacemi provozované na různých platformách v prostředí internetu. Výměna dat se děje ve standardizované podobě jazyka XML (eXtensible Markup Language), který je univerzálním řešením pro snadnější komunikaci mezi aplikací a klientem. Mezi hlavní výhody webových služeb patří distribuovaný přístup k datům a aplikacím; v praxi to znamená, že data jsou ukládána na cílové místo přímo při svém vzniku. Každá organizace tedy udržuje pouze ta data, která má ve své kompetenci, k ostatním má přístup přes webové služby. Tím odpadá nutnost off-line přesunu dat ke koncovým uživatelům a je zajištěna jednotná aktuálnost dat (všichni uživatelé mají k dispozici stejně aktuální nebo neaktuální data). Uživatel naproti tomu má možnost výběru nejen dat a služeb, které potřebuje, ale také různých technologií a jednotlivých technických komponent, které jsou na trhu k dispozici. Jedinou podmínkou je vzájemná komunikace ve standardizovaném rozhraní.

Jednou z nejdůležitějších organizací zabývajících se standardizací v Geografických informačních technologiích je mezinárodní společenství Open Geospatial Consorcium (OGC), které určuje jednotné postupy pro vznik OGC specifikací na základě vydané směrnice. V oblasti GIS se jedná se zejména o specifikace webových mapových služeb, dále specifikace datových formátů, definicí stylů a definice základních grafických objektů.

2. Nejdůležitější OGC specifikace pro využití webových služeb při mobilním sběru dat

Jazyk GML (Geography Markup Language) vytvořený konsorciem OGC, umožňuje vektorová geodata ukládat do jednoduché strukturované textové podoby. Jedná se o otevřený datový formát, který je v současnosti hlavně používán pro přenos vektorových geodat dat mezi GIS aplikacemi nebo pro přenos dat z mapových serverů. GML reprezentuje geografické informace v podobě textu stejně jako XML, na jehož principech byl navrhnut. Popisuje geografické entity jako rysy, znaky či položky (angl. feature) s různými vlastnostmi a geometrií. Vlastnosti mají obvyklá jména, typy a popis proměnných. Geometrie se skládá ze základních částí na budování celků, např. body, linky, křivky, povrchy a polygony. Položky se mohou skládat z dalších položek. Takto lze utvářet komplexní struktury. Například letiště se může skládat z položek přistávací dráha, hangár, parkoviště taxislužby. Stejným způsobem se může kombinovat i popis geometrie objektu spojováním základních prvků. Neodmyslitelnou součástí je údaj o vztahu objektu k zemskému povrchu. Nynější verze GML obsahuje rozšiřitelný zeměpisný prostorový systém, který umožňuje používat hlavní projekce a geocentrické reference. Je schopen zapsat všechny referenční systémy používané European Petroleum Standards Group.

114

GML (jako člen rodiny XML jazyků) těží z nástrojů jako Xlink, Xpointer, XSL, XSLT, SVG, VML, X3D. Velkou předností je možnost transformace dat. Můžeme jednoduše prezentovat data v podobě mapy.

Web Map Service (WMS) je pravděpodobně nejrozšířenější specifikací webové služby OGC konsorcia. Vytváří prostorově orientované mapy z geodat. Po požadavku klienta na mapový obsah služba WMS vybere potřebná prostorová data, z těchto vygeneruje rastrový obraz a odešle jej. U vektorových dat nedochází k poskytování originálních dat, ale jejich transformovaného tvaru do rastrové polohy, a proto nedochází ke zneužití dat jejich stažením na jiný server. Pro velkou většinu aplikací je dostačující, že služba umožňuje práci se souřadnicemi a atributy. Výstupem jsou např. rastry png, jpg, gif nebo speciální formáty jako SVG nebo GCM. Kromě toho služba může umožňovat dotazy na jednotlivé prvky mapy, podporu různých kartografických zobrazení, volbu předdefinovaných stylů nebo SLD (Styled Layer Descriptor) - vytváření stylů jednotlivých vrstev pomocí zvláštních dotazů.

WFS – Web Feature Service pracuje s originálními daty, a proto jsou tyto služby určeny pouze omezenému počtu uživatelů. Umožňuje na rozdíl od WMS služeb editaci prostorových dat na straně klienta. Webová XML služba umožňuje dotaz na geoprvky, které jsou zasílány v datovém formátu GML (Geographic Markup Language). WFS je výchozí službou pro další typy služeb např. Gazeteer service apod. Atributové i prostorové dotazy/výběry jsou definovány pomocí Filter Encoding Specifikace. Současný stav klientů nepodporuje celou definici GML, z čehož vychází různá omezení, vzájemná nekompatibilita a problémy znemožňující skutečnou interoperabilitu. Každá firma zavádí své formáty, které znemožňují širší užití mezi různými produkty. Navíc detailnější dokumentace většinou chybí, a proto není ani možné zjistit, v které části dokumentu se nekompatibility nalézají. Pro skutečnou interoperabilitu je nutné zavést podporu celé definice GML nebo v popisu WFS přesně vymezit podporované položky. Data přenášená ve formátu GML jsou poměrně obsáhlá (jedná se o textový formát), proto se mohou projevit určité problémy při obsáhlejších datech a pomalejším internetovém připojení. Výhodou především pro mobilní aplikace je skutečný přenos dat včetně atributů objektů. Na druhou stranu však díky této vlastnosti může být problematické zajištění ochrany dat před zneužitím.

WCS – Web Coverage Service je webová služba určená pro výměnu geodat podobně jako WFS, na rozdíl od ní však využívá nativních formátů geodat pro jejich přenos. Společně s tímto formátem přenáší metadata potřebná pro interpretaci dat.

3. Možné koncepce řešení mobilního sběru dat

Nejsnadnější (a také nejdražší) možností, jak vytvořit ucelenou linku pro sběr dat v terénu je využití řešení postavená na jednotné technologii systému – např. ESRI produkty (linka server-desktop-pda). Výhodou takového řešení je (většinou) odladění vzájemné komunikace mezi jednotlivými částmi systému a jednotná platforma umožňující vzájemnou optimalizaci systému. Nevýhodou naproti tomu bývá poměrně značná finanční náročnost celého systému a nutnost využívat i ty části technologie, které nejsou potřebné nebo ne zcela vyhovují požadavkům.

115

Druhou možností jsou propojená, ale navzájem nezávislá řešení jednotlivých komponent – jednotlivé části systému mohou být vyvinuty různými subjekty. Výhodou je, že takovéto komponenty mohou být navzájem zaměnitelné a nahraditelné, celé řešení také vychází velice výhodně z finančního hlediska, protože se velmi často jedná o Open Source produkty. Na druhou stranu je nutné zajistit vzájemnou komunikaci s jinými částmi systému – otevřené protokoly, standardy – což se ne vždy podaří zajistit bez problémů.

4. Filozofie sběru geodat

Jak bylo zmíněno výše, existuje celá řada možností, jakou zvolit technologii pro sběr dat v terénu, jaké vybrat nástroje, popř. jaký zvolit pracovní postup. Tento výběr variant je závislý na mnoha faktorech – typu konkrétní úlohy sběru dat, prostředí, dostupnosti internetového připojení, velikosti sbíraných dat, formě a dostupnosti referenčních dat, požadavku na publikaci, nutnosti aktualizace a dalších. Pravděpodobně nejpodstatnějším rozdělením při návrhu vhodné technologie je rozdělení na modely postavené na sběru dat osobami (např. pracovníci s PDA v terénu) a modely využívajícími sběr dat výhradně automaticky (senzory komunikující přímo se servery). Pro přiblížení možných technologií sběru dat v terénu můžeme využít následujících schémat (viz obr. 1-3).

Možnosti komunikace mezi jednotlivými prvky systému:

V současné době je nejběžnější technologií sběru dat v terénu model, kdy data určená k aktualizaci (popř. struktury nově pořizovaných dat) jsou nahrána ze stolního počítače nebo notebooku na paměťovou kartu PDA. Příprava projektu terénního sběru dat probíhá v kanceláři na stolním počítači, původní uložení zdrojových i referenčních

Obr. 1: Technologie sběru dat v terénu I

116

dat je přitom libovolné – mohou pocházet přímo z desktopu nebo mohou být stažena ze serverového úložiště. Na mobilním zařízení (PDA) je poté v terénu provedena aktualizace dat, popř. jsou pořízeny nové datové vrstvy. Při terénním šetření může (ale nemusí) být také využito dalších externích zařízení – GPS, senzorů, fotoaparátu, apod., která mohou být připojena k PDA přímo, bezdrátově, nebo mohou být rovněž integrována v mobilním zařízení. Po návratu z terénu jsou data opět v kanceláři překopírována na desktop a odtud po případných úpravách uložena na cílové místo (desktop nebo server). Výhodou tohoto řešení je nezávislost na internetovém připojení a velikost přenášených dat je omezena pouze velikostí paměti mobilního zařízení. Naproti tomu nevýhodou je problematické sdílení zdrojových dat v týmu, nemožnost okamžitého zpřístupnění sbíraných dat do systému, kontrolní mechanismy omezené pouze na mobilní zařízení, případné další kontroly na ukončení prací v terénu apod. (viz obr. 1)

V tomto případě není využíváno žádných webových služeb.

Druhou variantou je přímý přenos dat mezi serverem a PDA bez nutnosti využít desktop. V tomto případě je projekt terénních prací připraven na serveru. Data mohou být přenášena mezi PDA a serverem standardní cestou (např. TCP/IP) nebo s využitím webových služeb. Terénní práce mohou probíhat v on-line nebo off-line režimu. Hlavní výhodou tohoto řešení je možnost sdílení jednoho pracovního projektu více pracovníky, dostupnost projektu a zdrojových dat mimo kancelář, v terénu přístup k datům z různých zdrojů, možnost okamžité publikace výsledku. Problematickým místem je závislost na připojení (v případě off-line režimu pro stažení projektu a dat, v případě on-line režimu neustále) a omezení množství dat přenášených mezi serverem a PDA. (viz obr. 2)

Obr. 2: Technologie sběru dat v terénu II

117

Jednou z možných variant je také určitá kombinace obou výše zmíněných možností. Data jsou v tomto případě připravována na desktopu, projekt je ale připraven tak, že je možné přistupovat přímo z terénu k datovým zdrojům uloženým na serverech. Ukládání dat je možné jak přímo na servery, tak na desktop.

Variantou automatického přenosu dat je možnost přenosu dat z různých senzorů přímo na server bez nutnosti lidské obsluhy takových zařízení. V praxi je takových technologií využíváno především při sledování vozidel, zabezpečení objektů, monitorování nebezpečných jevů apod. Sbírané údaje jsou předávány Speciální komunikační jednotce, která zajišťuje jejich přenos na server (viz obr. 3). Tato komunikační jednotka může být samozřejmě integrována přímo do sledovacího (senzorového) zařízení. Na serveru jsou data ukládána do databáze, odkud mohou být dále zpřístupněna v lokálních nebo webových aplikacích.

Na zvoleném způsobu sběru dat závisí také možnosti využití jednotlivých způsobů přenosu dat – od prostého kopírování až po využití webových služeb.

Každá z výše popsaných technologií má samozřejmě výhody i svá slabá místa. Jednou z možností, jak tyto slabiny potlačit a přitom využít široké možnosti nových IT nástrojů, je využití koncepce systému Teredit, který je zaměřen na zprostředkování přenosu dat mezi mobilním zařízením typu PDA a serverem. Přenos dat v systému Teredit je založen na využití webových služeb WMS a WFS. Celý systém je nezávislý na koncové mapové PDA aplikaci – v praxi to znamená, že pro sběr dat v terénu může být využito různých mapových klientů (ArcPad, TopolCE, FieldCheck), přičemž přenos dat mezi touto aplikací a serverem zprostředkovává právě systém Teredit.

5. Koncepce systému Teredit

Koncepce systému Teredit vychází z požadavku vytvořit takovou technologickou linku, která zajistí v terénu sběr dat a jejich rychlou publikaci ve webovém prostředí. Současně pokrývá potřebu zajistit kontrolní funkce, a to jak na straně PDA klienta, tak na straně serveru. Referenční data používaná pro terénní práce nejsou vázána pouze na

Obr. 3: Technologie sběru dat v terénu III

118

interní datové zdroje, ale je možné využít i data od jiných poskytovatelů, pokud vyhovují standardům pro sdílení dat.

Smyslem této technologie je umožnit využití webových služeb a výhod, které poskytují i v případě mapovacích aplikací, které nemají tyto služby standardně implementovány nebo je jejich využití omezeno (např. nedostatečnou správou referenčních dat nebo nutností pořídit celou technologickou linku server-PDA od jedné firmy).

Obr. 4: Systém Teredit

Základní komponenty systému, Teredit Broker umístěný na serveru a Teredit Processor na PDA, zajišťují hlavní funkcionalitu systému. Projekt terénního šetření je vytvořen a uložen v Brokeru, odkud může být stažen na základě přístupových oprávnění do PDA různých pracovníků. Součástí projektu jsou referenční data a nově pořizované, popř. aktualizované datové vrstvy. Referenční data mohou být v rastrovém nebo vektorovém formátu zdrojových souborů nebo mohou být načtena z externích serverů jako WMS služba. Data pro editaci mohou být načítána přímo z databáze, další možností je využití dat v datovém úložišti přes WFS server. Na broker jsou referenční data spolu s editovanými daty zahrnuta v jednom projektovém balíku. Tento balík je přes standardní SOAP službu stažen na PDA, kde jsou data poslána do cílové mapovací aplikace (např. ArcPad). V mapovací aplikaci probíhá samotné pořizování a aktualizace dat. Po ukončení aktualizace jsou data poslána z mapové aplikace do Teredit Processoru, kde proběhne porovnání editovaných dat s daty zdrojovými a současně mohou také proběhnout kontroly na správnost a úplnost pořízených dat. Editovaná data jsou poté odeslána na server opět využitím SOAP. Po přenosu na server je datový balík zařazen do fronty na serverovou kontrolu, která v závislosti na typu úlohy může být prováděna automaticky, ručně nebo vůbec. V případě, že jsou data korektní, jsou uložena do cílové databáze a mohou být okamžitě využita pro další zpracování nebo publikaci. V opačném případě jsou odeslána na PDA pro korekci v terénu.

119

6. Závěr

Možnosti využití webových služeb se stále rozšiřují – svědčí o tom také to, že webové služby nejsou doménou pouze Open Source komunity, ale jsou využívány všemi velkými společnostmi (Microsoft, IBM, ...). Použití otevřených standardů totiž dodává možnostem nasazení a využití takových systémů dynamiku a potenciál, kterého nelze u proprietárních řešení dosáhnout. To ve svém důsledku vede ke zlevnění a zkvalitnění služeb. Totéž se dotýká i sektoru GIS a prostorových informací obecně. Využití webových služeb při mobilním sběru dat bude jedním z hlavních směrů budoucího vývoje získávání dat v terénu. Ruku v ruce se silným rozmachem technologií umožňujících rozvoj vysokorychlostního internetu a jeho běžné dostupnosti i v běžném terénu budou mobilní aplikace, které umožňují přímý přístup ke vzdáleně uloženým geografickým datům a jejich okamžitou aktualizaci, jedním z běžných pracovních (a pravděpodobně i zábavních) nástrojů nedaleké budoucnosti.

120

121

Kapitola 4: ARCHITEKTURA SYSTÉMU MOBILDATPETR HORÁK, ZDENĚK STACHOŇ, JIŘÍ ZBOŘIL

1. Úvod

Architektura systému MobilDat byla navržena na základě výsledků analýzy funkčních požadavků. Základní součásti systému jsou webové stránky projektu, webový portál, mobilní zařízení a digitální senzory. Vstup do systému je zajištěn prostřednictvím webového rozhraní. To umožňuje nastavení základních parametrů jednotlivých projektů a případnou publikaci dat. Jádrem systému je webový portál sloužící k vytvoření, přípravě a uložení projektu, a správě dat. Portál funguje i jako informační broker.

Serverová a mobilní část systému je propojena prostřednictvím aplikace Teredit, která je nezávislá na editoru používaném na mobilním zařízení (PDA). Bylo zvoleno transakční řešení - na serverové straně je vytvářena dočasná databáze, která je schopna posílat data k validaci (postprocessingu). Pokud nejsou dodržena validační pravidla, data jsou odeslána zpět do mobilního klienta. V opačném případě (tj. pokud validační pravidla byla dodržena) se výsledek zapíše do výsledné databáze. Metody validace a validační pravidla jsou různá pro různé typy mapování. V některých případech postačuje prostá kontrola zapisovaných hodnot nebo kontrola základních omezujících podmínek, jindy je nutné provádět jednoduché operace (např. zprůměrování hodnot při záznamu GPS souřadnic bodu apod.), transformaci souřadnicového systému, atd.

Způsob přenosu dat byl zvolen na základě testování. Bylo zjištěno, že dávkový přenos dat je pro účely projektu MobilDat vhodnější než on-line přenos. V případě potřeby může navíc část odesílacích procesů probíhat automatizovaně. Podkladová geografická data mohou být uložena jak interně, tak externě a lze je libovolně kombinovat do jedné podkladové kompozice pomocí WMS, případně WFS.

2. Koncepční řešení systému

Systém se skládá z jednotlivých funkčních komponent pro sběr dat, správu dat, zobrazovaní dat a datové analýzy. Složka pro správu dat zahrnuje metadatové a katalogové služby, služby pro sdílení dat (WMS, WFS, WCS) a nástroje pro tvorbu mapových projektů. Vizualizace dat může probíhat prostřednictvím mapového klienta nebo pomocí webových mapových služeb.

Pro samotný sběr dat v terénu lze využít různé koncové mobilní klienty (např. ArcPad, FieldCheck, Topol CE). Na základě testování však byla jako nejvhodnější zvolena aplikace ArcPad a systém je nyní optimalizován pro práci s touto aplikací. Pro přenos dat z mobilního prostředí na server byl jako komunikační prostředí zvolen systém Teredit.

Základní koncepce řešení vychází z principu webového portálu. Portál umožňuje přístup k jednotlivým aplikacím a projektům a také umožňuje přípravu uživatelských projektů, správu dat a zprostředkovává přístup k vyhledávacím a katalogovým službám.

122

Přistup na portál je zabezpečen autorizační službou.

Portál obsahuje dvě základní části – uživatelskou a expertní. Uživatelská část je zaměřena na poskytování služeb koncovému uživateli v co nejjednodušší formě. Uživatel má k dispozici přehled dostupných projektů s předdefinovanými parametry, z nichž jen některé může modifikovat. Expertní část portálu slouží pro přípravu jednotlivých uživatelských projektů.

Přehled jednotlivých komponent navrhovaného řešení a jejich pozice v systému ukazuje schéma na obr.1. Tmavě šedou barvou jsou označeny části systému bezprostředně související s mobilním sběrem dat, středně šedým podkladem jsou znázorněny interní serverové komponenty systému a světle šedá barva označuje případnou externí funkcionalitu [39].

3. Navržená architektura systému

Architektura systému MobilDat se skládá z webových stránek projektu, webového portálu, mobilních zařízení a na ně napojených senzorů. Lze využít i externí datové a metadatové servery. Webové stránky projektu mají veřejnou a neveřejnou část. Obsah tvoří základní informace o projektu, přičemž veřejně přístupná část obsahuje popis projektových cílů, seznam účastníků projektu a kontakty. V neveřejné sekci přístupné pouze registrovaným osobám je k dispozici prostor pro uložení a sdílení hotových i rozpracovaných částí projektu.

Základním stavebním kamenem serverové části řešení mobilního přenosu dat v projektu MobilDat je webový portál. Tvoří jádro celého systému, jehož prostřednictvím jsou propojeny zbývající prvky. Umožňuje uživatelům přistupovat k jednotlivým individuálním nástrojům a využívat je nezávisle na ostatních. Nabízí řadu integrovaných funkcí, např. katalogovou službu (pro správu a vyhledávání vhodných datových sad a informací), metadatovou službu (pro vyhledávání dostupných i pořizování nových metadatových záznamů), manažer mapových projektů a kompozic MapMan, mapový vizualizační klient nebo multimedia manager (pro správu multimediálních souborů). Pro přípravu, řízení a kontrolu jednotlivých procesů při mobilním sběru dat v terénu poskytuje řadu uživatelských aplikací dostupných na základě předdefinovaných uživatelských profilů. Pro komunikaci s mobilními zařízeními na straně portálu slouží Teredit broker, kontrolu správnosti a úplnosti dat umožňuje validátor (ten může fungovat i externě). Součástí portálu je i autorizační služba pro zabezpečení přístupu a interní datový server pro ukládání dat.

Jako mobilní zařízení jsou v rámci projektu pro sběr a ukládání dat v terénu využívány PDA zařízení a laptopy na platformě Windows. Mezi používané senzory patří především GPS přijímač a digitální fotoaparát, případně další digitální měřicí přístroje. Tato zařízení se v terénu využívají k přímému sběru dat, která jsou následně ukládána do mobilních zařízení. Systém MobilDat je schopen využívat i externí datové a metadatové servery [39].

123

Obr. 1: Schéma navrženého řešení (upraveno podle [39])

4. Závěr

Architektura systému MobilDat odpovídá funkčním požadavkům kladeným na systém. Je tvořena webovými stránkami, portálem, mobilními zařízeními a senzory. Systém umožňuje vykonávání základních činností při mobilním mapování jako je sběr dat a jejich validace, data management, zobrazování dat a datové analýzy. Navržená architektura byla testována ve čtyřech oblastech mapování (sběr geodetických dat, lesnická šetření, krajinné mapování, sběr marketingových dat) v rámci pilotních studií.

124

125

Kapitola 5: METADATOVÉ PROFILY V MOBILNÍM MAPOVÁNÍTOMÁŠ ŘEZNÍK

1. Úvod do metadatového popisu

Geografická informace tradičně byla a je vytvářena různými komunitami – jakými jsou např. geografové, kartografové, geodeti, fotogrammetři, hydrologové, geologové, urbanisté aj. Proto v praxi dochází ke kombinaci rozdílných geografických databází s odlišnými měřítky použitelnosti, souřadnicovými a jinými systémy, obsahem atd. Aby byla tato geografická informace dostupná uživatelům, je třeba, aby (nejen) geografická komunita připravila a naplnila konceptuální a metodologické základy, legislativní omezení a standardy databází včetně formátů pro jejich výměnu. Rovněž je nutné vytvořit implementaci metod, hardwarových a softwarových nástrojů a technik pro tvorbu a přenos datových sad směrem k uživatelům (podle Moellering [115]).

V každodenním životě je běžné, že je produkt označen. Toto označení slouží k získání informace o požadovaném produktu. Slouží zejména k identifikaci, propagaci a popisu výrobku. Pro geografická data však žádné obdobné mezinárodní legislativní kontrolované systémy neexistují. Vzhledem k tomu, že geografická komunita vstoupila do období národních prostorových informačních infrastruktur, zdá se, že vytvoření těchto systémů je nezbytné. Bez kvalitního popisu dat dochází ke ztrátě jejich hodnoty.

Popis geografických datových sad už jistou dobu existuje, avšak tyto popisy jsou na regionální či národní úrovni nekompatibilní. Paralelně probíhají také pokusy zajistit globální interoperabilitu – jako dva hlavní představitele je vhodné uvést iniciativy Dublin Core Metadata Initiative [23] a International Organisation for Standardisation [53]. Popis (nejen) datových sad označujeme v geografické komunitě jako metadata. Pojem samotný pochází z řečtiny a znamená „data o datech“. V počítačové literatuře se používá od roku 1968 [116]. Metadata nemusí popisovat jen data, ale také např. služby.

V případě mobilního mapování je situace u metadat ještě o stupeň složitější. Výsledkem mobilního mapování mnohdy bývají prostorové databáze a geograficky lokalizovatelné fotografie. Pro oba případy se však metapopis značně odlišuje. V prvním případě pokrývá prostorové databáze norma ISO 19115, která standardizuje metapopis prostorových dat. Pro metapopis fotografií bývají nečastěji používány proprietární standardy a formáty (viz dále). Vzhledem k tomu, že detailním metapopisem prostorových databází se zabývala kapitola 3 v části 1, je věnována zvýšená pozornost souvislostem metadat a mobilního sběru dat včetně potenciálního metapopisu fotografií.

2. Rozšíření ISO 19115 pro mobilní mapování

I přes rozsáhlost a komplexnost normy ISO 19115 není možné postihnout všechny případy metadatového popisu. Z tohoto důvodu jsme se uchýlili ke tvorbě rozšíření, které

126

je vhodné pro mobilní zařízení. Základní myšlenkou uvedeného rozšíření je vytvoření metapopisu ve třech úrovních:

· Metapopis vyplňovaný před započetím mobilního mapování.· Metapopis vyplňovaný při mobilním mapování.· Metapopis vyplňovaný po skončení mobilního mapování.

Rozšíření normy proto musí obsahovat nejen datový slovník jednotlivých metadatových položek, ale také specifikaci toho, kdy se bude daný metadatový prvek vyplňovat. Stručně řečeno, prvky předem vyplňované v kancelářském prostředí obsahují údaje o použitém přístroji a osobě, která měření provádí. V prvním případě se jedná o kód měřicího zařízení, horizontální a vertikální přesnost, počet míst, na která je přístroj schopen měřit, počet desetinných míst, na která je schopen přístroj měřit, rok výroby měřicího zařízení a libovolné vlastnosti jako volný text (např. uvedení, že se jedná o 12-ti kanálovou družici). V případě člověka provádějícího měření se automaticky vyplní jeho identifikační číslo, nejvyšší dosažené vzdělání, délka praxe v oboru v letech a absolvovaná školení.

Pro vlastní mobilní mapování je nutné minimalizovat datový slovník metadatového popisu, aby nepřekážel samotnému mapování, ale současně aby nebyly vynechány významné faktory ovlivňující mapování. Z tohoto důvodu obsahuje rozšíření ISO 19115 pro mobilní mapování pouze 10 položek vyplňovaných v terénu, jež jsou rozděleny na dvě části: aspekty kvality dat a časové charakteristiky popisující sběr dat (viz tab.1). Stanovení identifikačních kódů měřicího zařízení a člověka provádějícího měření závisí na organizaci mobilního mapování.

Rozlišení je definováno jako volný řetězec znaků, ve kterém se uvedou podrobnosti vztahující se k rozlišení měřeného přístroje. Počasí ovlivňující mobilní mapování je omezeno v podobě číselníků na nejčastější situace (významná oblačnost, mlha, déšť, sníh) a dále blíže nespecifikované počasí ovlivňující mapování. Rozlišení měření se opět omezuje na číselník, který obsahuje dvě hodnoty: kontrolovatelné (stabilní, ověřitelné) měření a nekontrolovatelné (nestabilní) měření. Metadata o kvalitě dat pak končí záznamem (seznamem) aktivních a pasivních vrstev v průběhu mobilního měření (mapování); tato třída je plně dokumentována v ISO/TS 19103. Z časových charakteristik jsou uvedeny doba počátku měření, konce měření a čas případné opravy.

Zbývající metadata jsou pak zadávána v souladu s normou ISO 19115 po skončení mobilního mapování. Jedná se přinejmenším o 25 prvků, které jsou stanoveny jako povinné a představují tzv. povinné jádro.

3. Metapopis fotodokumentace

U fotografií jsou metadata ukládána nejčastěji ve standardech odpovídajících proprietárním formátům jednotlivých výrobců dat, integrujícím standardem poslední doby je formát XMP (viz dále). Níže jsou uvedeny základní metadatové formáty pro reprezentaci metadat v oblasti digitální fotografie.

127

Bal

íkN

ázev

/ n

ázev

rol

eK

rátk

ý ná

zev

Defi

nice

Dat

ový

typ

Dom

éna

Mob

ile d

ata

qual

ity

in-

form

atio

nD

Q_D

ataQ

ualit

yD

ataQ

ual

Info

rmac

e o

kval

itě d

at

podl

e rá

mce

(sc

ope)

Agg

rega

ted

Cla

ss(M

D_M

etad

ata)

reso

lutio

nre

solu

tion

Roz

lišen

í pří

stro

je, s

e kt

erým

se

prov

ádí m

ěřen

í; vč

etně

uve

dení

dru

hu

rozl

išen

í

Cha

ract

erSt

ring

Vol

ný te

xt

devi

ceId

entifi

catio

nde

vice

Iden

tifica

tion

Kód

pří

stro

je, s

ním

ž je

pr

ovád

ěno

měř

ení

Cla

ssIn

tege

r

map

perI

dent

ifica

tion

map

perI

dent

ifica

tion

Kód

člo

věka

, kte

rý p

rová

dí

měř

ení

Inte

ger

Inte

ger

wea

ther

wea

ther

Dru

h po

časí

, kte

rý m

ůže

ovliv

nit m

ěřen

íC

lass

DQ

_Wea

ther

Cod

e<<

Cod

eLis

t>>

(B.5

.30)

stab

ility

stab

ility

Stab

ilita

(do

hled

atel

nost

) m

apov

anéh

o je

vuB

oole

an1

= st

abiln

í0

= ne

stab

ilní

mea

sure

Typ

em

easu

reT

ype

Roz

lišen

í dru

hu m

ěřen

í po

dle

stab

ility

zdr

oje

Cla

ssD

Q_M

easu

reT

ypeC

ode

<<C

odeL

ist>

> (B

.5.3

1)

Act

iveP

assi

veL

ayer

sA

ctiv

ePas

sive

Lay

ers

Sezn

am (

zázn

am)

aktiv

ních

a

pasi

vníc

h vr

stev

při

m

ěřen

í

Cla

ssR

ecor

d (4

.3)

Tim

e A

spec

tsC

I_T

imeS

tam

pT

imeS

tam

pČ

asov

é ch

arak

teri

stik

y po

pisu

jící s

běr

dat

Cla

ss<<

Dat

aTyp

e>>

timeS

tart

timeS

tart

Čas

, kdy

zač

ala

být s

bírá

na

data

Cla

ss

Dat

eTim

e (4

.2)

timeE

ndtim

eEnd

Čas

, kdy

sko

nčil

sběr

dat

Cla

ssD

ateT

ime

(4.2

)

timeC

orre

ctio

ntim

eCor

rect

ion

Čas

, kdy

se

data

opr

avov

ala

Cla

ssD

ateT

ime

(4.2

)

Tab.

1: V

ýběr

z d

atov

ého

slov

níku

roz

šíře

ní I

SO 1

9115

pro

sbě

r da

t na

mob

ilníc

h za

říze

ních

.

128

3.1 IPTC (IIM)

Zavedeným formátem pro metadata v oblasti publikování fotografií je Information Interchanges Model (jinak též pouze zkratka IIM), známý spíš pod nepřesným označením IPTC. Uvedený formát byl v 90. letech minulého století (v návaznosti na odpovídající snahy datovatelné od konce 70. let) vyvinut díky spolupráci organizace IPTC (International Press and Telecommunications Council) a sdružení Newspaper Association of America (NAA) jako prostředek pro výměnu zpravodajských podkladů. I když se jedná o univerzální formát (s jeho pomocí lze popsat textové či grafické dokumenty stejně dobře jako video či zvuk), prosadil se nejvíce při popisu elektronické grafiky resp. digitální fotografie.

Metadata, která lze vyjádřit s pomocí IIM, dovolují zachytit status zdroje v rámci publikačního procesu (především vydávání periodik). Celkem 33 metadatových typů je zde určeno pro položky, jako jsou autor, datum a čas vytvoření, klíčová slova, kategorie, urgence, kontakt, copyright, redaktor apod.

Nasazení IIM sebou přináší různé problémy. Některé jsou poplatné době vzniku formátu: příkladem nám může být problematická podpora národních znakových sad (resp. diakritiky) mimo angličtinu. Uvedený problém se projevuje například při přenosu informací v uvedeném formátu mezi platformami. IPTC hlavičky (headers) jsou navíc v různých aplikacích implementovány nejednotně a lze je využívat pouze v rámci některých formátů (Photoshop, JPEG, TIFF). Zásadním problémem je samotná struktura metadatových typů, nedovolujících dostatečně vhodně popisovat publikační zdroje. Stávající trend navíc vyžaduje, aby metadata byla kódována s pomocí XML (viz dále), což opět původní specifikace formátu nedovoluje. Z těchto důvodů se dá předpokládat, že IIM bude nahrazen (resp. struktura jeho metadat zahrnuta) do jiných, nově nastupujících formátů (NewsML, XMP) – což dokladuje i zastavení vývoje formátu od roku 1997.

3.2 EXIF (EXchangeable Image File format)

EXIF je specifikace pro formát metadat vkládaných do souborů digitálními fotoaparáty. Informace se vkládají do existujících souborových formátů, jako je JPEG, TIFF (revize 6.0) a RIFF WAVE; není však podporován ve formátech JPEG 2000 a PNG.

EXIF navrhla japonská průmyslové asociace JEIDA. Verze 2.1 vznikla v červnu 1998, verze 2.2 v dubnu 2002. V současnosti standard nikdo oficiálně nespravuje, takže není dále vyvíjen.

Metadata ve formátu EXIF jsou určena především k pořízení informací souvisejících s nastavením digitálního fotoaparátu v čase expozice daného snímku. Uvedeným způsobem se tedy k digitální fotografii připojí údaje například o čase a datu jejího pořízení, nastavení blesku, rozměrech a rozlišení, kompresi, barvovém prostoru, vzdálenosti fotografovaného objektu či GPS pozici (disponuje-li přístroj odpovídajícími funkcemi): tyto i další obdobné údaje vkládá automaticky, obvykle při pořízení snímku, do souboru fotoaparát. Navíc je v rámci EXIF informací možné nastavit například autora, copyright či klíčová slova a připojit zvukovou poznámku – v případě těchto metadat se EXIF mírně protíná s IIM, v ostatních rovinách se jedná o formáty spíše komplementární.

129

S podporou EXIF informací se dnes setkáme v prakticky každém digitálním fotoaparátu. Od toho se odvíjí poměrně silná podpora uvedeného formátu v softwarových aplikacích, jako jsou zejména editory a prohlížeče grafiky, systémy správy obsahu či specializované prostředky. V poslední době lze vysledovat tendence usilující o nahrazení EXIF (resp. odpovídající zachycení jeho metadat) s pomocí dále popsané platformy XMP, dá se ovšem předpokládat, že výrobci budou zatím i nadále EXIF využívat.

3.3 XMP (eXtensible Metadata Platform)

Nové nároky na využití metadat v publikačním průmyslu volají po standardu, který by byl využitelný univerzálně (IPTC i EXIF pokrývají pouze určité dílčí oblasti, totéž lze říct i o některých dalších metadatových formátech) a s větší užitnou hodnotou (připomeňme například výše zmíněné problémy, spojené s používáním IPTC). Ambice stát se takovýmto prostředkem dnes má zejména XMP společnosti Adobe. Univerzálnost a snadnou implementaci by mělo zajistit především založení uvedeného formátu na standardu XML, přesněji řečeno na jazyce RDF (Resource Description Framework), který je vyvíjen konsorciem W3C coby univerzální metadatová platforma vůbec.

XMP dovoluje uživatelům popsat v podstatě libovolná metadata, a to s pomocí tzv. schémat. V rámci stávající specifikace se přitom nabízí řada přednastavených schémat, umožňujících kódovat například EXIF informace, specifika PDF a Photoshop souborů, údaje spojené s ochranou autorských práv aj., pracuje se na zabudování podpory IPTC. XMP informace lze vložit do souborů prakticky libovolném formátu – například Adobe dnes přitom bezplatně nabízí odpovídající nástroje a postupy (více viz http://www.adobe.com).

4. Závěr

V této kapitole byly prezentovány dva základní přístupy k metadatovému popisu při mobilním mapování – reprezentace metadat prostorových databází a metadat v oblasti digitální fotografie. V oblasti prostorových databází jsou hlavními integrujícími prvky dva standardy – Dublin Core a ISO 19115 – jenž byly oba deklarovány jako normy ČSN. Použití konkrétní normy se odvíjí podle účelu metapopisu mapování – při hrubém popisu je vhodnější norma DC, pro detailní popis se více hodí norma ISO 19115, která je na rozdíl od DC rozšiřitelná. Toho bylo využito pro vytvoření metapopisu pro mobilní mapování (viz tab.1). V podstatě se jedná o rozšíření normy ISO 19115, které přidává 10 dalších prvků vyplňovaných přímo v terénu. Ve většině případů se jedná o číselníky, záznamy či datové záznamy – je tak možné omezit zadávání řetězců volného textu a tím přispět k jednoznačnosti významu popisné informace.

V oblasti metapopisu digitální fotografie existují dva komplementární standardy (formáty), jimiž jsou IPTC (IIM) a EXIF. Současně lze sledovat požadavek na univerzální standard, což v současnosti nejlépe splňuje standard (formát) XMP společnosti Adobe. Jeho hlavní výhodou je založení na standardu XML (resp. jazyce RDF) jako univerzální metadatová platforma.

130

131

Kapitola 6: NÁČRTOVÝ SYSTÉM A JEHO VYUŽITÍ V MOBILNÍM MAPOVÁNÍKAREL STANĚK, LUCIE FRIEDMANNOVÁ

1. Obecné principy využívání náčrtů v mapování

Vytváření náčrtů je považováno za zajímavý, dosud nedostatečně prozkoumaný fenomén. Prakticky každý člověk je schopen vytvořit náčrt zachycující prostorové uspořádání určité situace. V postupech a technice vytváření jsou významné individuální rozdíly, ale i přesto jsou výsledné náčrty ve většině případů obecně srozumitelné [4]. To je jedním z důvodů, proč se pořizování náčrtů stalo nejčastěji využívaným nástrojem pro zachycování údajů při mapování v terénu za účelem jejich dalšího zpracování na pracovišti. Náčrt lze chápat jako dvourozměrnou reprezentaci mentálního obrazu vzniklého na základě pozorování situace terénním pracovníkem.

Celkový přístup k pořizování náčrtů samozřejmě výrazně závisí na tom, zda je vytvářen pomocí tradičních prostředků (papír, tužka) nebo pomocí mobilních digitálních zařízení. V této kapitole budou prozkoumány oba případy. Společné rysy nákresů pořizovaných na papír jsou rozebírány na základě rozsáhlé studie, kterou provedl Blaser [4].

2. Složky náčrtu

Ačkoliv neexistují žádná obecně platná pravidla pro vytváření náčrtů, jejich obsah lze rozdělit do několika složek. Jako objekty označujeme logické instance nebo entity. Mohou se skládat z více protínajících se nebo mimoběžných tahů (anglicky strokes). Ve výjimečných případech nemusí objekt obsahovat žádné zakreslené prvky a může být představován pouze anotací (viz níže). Objekty mohou být uspořádány do víceúrovňové hierarchie, přičemž objekty na nižší úrovni lze označit jako podobjekty (subobjects). Za zvláštní případ objektu lze považovat vymezení mapované oblasti a/nebo případný referenční systém (je-li přítomen).

Relace (relation) popisuje vztah mezi objekty. Standardní relace se týká právě dvou objektů. Ve výjimečných případech může být definována relace mezi skupinou objektů na jedné straně a jedním objektem na straně druhé. Vzhledem k tomu, že skupinu objektů lze považovat za objekt vyšší úrovně, lze však při popisu každé relace vycházet z předpokladu, že se vztahuje na právě dva objekty.

Anotace (annotation) je písemný (případně ústně sdělený) údaj popisující, upřesňující nebo definující objekt, skupinu objektů, relaci mezi objekty, případně vlastnosti objektů nebo relací [4]. Pokud je anotace použita bez zakreslení příslušného objektu, ke kterému se vztahuje, lze ji považovat za zvláštní případ objektu. Anotace se obvykle používají k popisu vlastností, které nelze vhodně vyjádřit graficky (např. adresa).

132

2.1 Objekty

Zakreslené objekty představují hlavní složku náčrtu. Neexistují žádná obecně platná pravidla pro to, jak vytvářet ve dvourozměrném prostoru reprezentace entit z reálného světa. Jediným vodítkem je nutnost srozumitelnosti náčrtu pro cílovou osobu (případně pro určitý software při poloautomatizovaném zpracování). Blaser [4] provedl vyhodnocení většího množství náčrtů pořízených osobami z různých zemí působících v různých oborech a rozdělil objekty do řady tříd. Třídu objektů definoval jako kategorii zahrnující objekty se stejnými nebo podobnými vlastnostmi nebo stejného druhu. Některé třídy lze dále vhodně dělit do podtříd. Bylo zjištěno, že více než 50% objektů vyskytujících se v náčrtech představují objekty z kategorií budovy a silniční síť. Ze získaných údajů dále vyplynulo, že přes 90% zakreslených objektů spadá do 10 základních tříd. Zajímavým jevem je odlišná míra různorodosti v rámci jednotlivých tříd. Zatímco v kategorii budovy bylo výrazně zastoupeno 11 různých podtříd, přičemž žádná výrazně nepřevažovala, v kategorii vodní útvary (water bodies) drtivá většina objektů spadala do podtřídy řeka. To může být důsledkem faktu, že budovy hrají v nákresech větší roli (jsou hlavním „důvodem“ pořizování náčrtu), navíc často slouží jako významné orientační body v krajině. Zde je však třeba připomenout, že uvedené výsledky jsou výrazně ovlivněny výběrem zkoumaných náčrtů.

Existuje tendence k využívání liniových prvků v náčrtech jako jakési „kostry“ sloužící ke spojování plošných objektů a orientaci zkoumané situace, přičemž je kladen menší důraz na popis jejich vlastností. U plošných objektů se naopak častěji objevuje popis charakteristik objektu (název, adresa, účel), zatímco orientace apod. zde hraje méně významnou roli. Dále bylo vypozorováno několik dalších tendencí, např. objekty vytvořené člověkem jsou zaznamenávány častěji a podrobněji než srovnatelné přírodní objekty.

Objekty znázorněné v náčrtech jsou často generalizovány do té míry, že jejich správné rozpoznání vyžaduje další kontextové informace získané z náčrtu nebo přítomnost anotace. I přes to, že objekty v náčrtech jsou obvykle zaznamenány ne více než několika jednoduchými tahy, lze u nich sledovat řadu charakteristik, např. tvar, typ výplně nebo použitou perspektivu. Studium těchto vlastností přináší významné poznatky především pro případné další (polo-)automatizované zpracování náčrtů.

2.2 Relace

Žádná přesná, vyčerpávající, ale zároveň stručná a výstižná obecná definice termínu relace (vztah) není obecně přijímána. Blaser [4] uvádí následující definici: „Relace je přirozená, logická nebo virtuální vazba mezi dvěma nebo více vzájemně souvisejícími entitami“, přičemž v našem kontextu lze za entity považovat zakreslené objekty.

Mezi základní relace patří topologické vazby mezi objekty (překryv, dotyk, disjunkce, apod.), umístění prvků na náčrtu, jejich orientace, sekvence zakreslování (prostorová, tematická), rovnoběžnost či pravoúhlost.

133

Obr. 1 : Počet výskytů objektů v jednotlivých třídách (podle [4], upraveno)

2.3 Anotace

Pořizování náčrtů je vysoce deskriptivní metoda komunikace a existuje celá řada situací, kdy je jednoznačně výhodnější popsat či vysvětlit určitou situaci pomocí náčrtu, než popsat ji slovně. Je zřejmé, že tato forma komunikace je obzvláště výhodná pro popis prostorových nebo hierarchických struktur. Na druhé straně existuje velké množství atributů, které lze mnohem výhodněji (nebo výhradně) popsat slovně. V náčrtech pořízených převážně při mapování v urbanizovaném území, které zkoumal Blaser (1998), byla anotace uvedena někdy až u 60% objektů. U řady objektů byly dokonce anotace dvě nebo více. Lze předpokládat, že při mapování v neurbanizovaných oblastech bude tato hodnota výrazně nižší.

Hlavními důvody pro používání anotací je složitost objektu, význam objektu a nejednoznačnost (podobnost s jinými objekty na náčrtu). Nejfrekventovanějšími třídami anotací (dohromady téměř 70% výskytů) jsou název a označení typu.

Všechny uvedené poznatky mohou být s výhodou využity při vytváření prostředí pro mobilní mapování.

134

3. Náčrty pro mobilní mapování

Při mapování v terénu jsou prostředky mobilní výpočetní techniky již několik let běžnou pomůckou. Spolu s mnoha výhodami s sebou nicméně nesou i několik nevýhod. Tyto nevýhody oproti tradičnímu záznamu jsou dány především nedostatečným výkonem a vlastnostmi zobrazovacího zařízení. Výkon je potřebný pro zpracování volně psaného textu a pro tvorbu komplexních aplikací. Nicméně zvyšování výkonu na mobilních zařízeních je v přímém rozporu s jejich dominantní charakteristikou – spotřebou elektrické energie. U obrazovek mobilních zařízení jsme na tom obdobně – větší rozlišení, citlivost a barevnost znamená větší spotřebu. Navíc za současného stavu technologie je velikost obrazovky limitována velikostí zařízení. Jednou z cest, která se pro minimalizaci nedostatečného výkonu zařízení nabízí, je využití síťové komunikace a přesunutí části mapovací aplikace na server. Toto řešení umožní schematizovat datový vstup, a tak zjednodušit uživatelské rozhraní. Je samozřejmě otázkou, nakolik je energeticky náročná vlastní komunikace a jak zabezpečit trvalé (nebo dostatečně časté) spojení se serverem, ale za současného stavu technologie mobilních zařízení se tato alternativa jeví jako perspektivní. Jak už bylo zmíněno, jedním z kritických míst při využití mobilních zařízení pro mapování je komplexnost vstupu, který značně zatěžuje uživatele. Při použití možností serverového zpracování je tedy možné pokusit se vstup zjednodušit prostřednictvím náčrtů.

Náčrt je obvykle schematický způsob záznamu, který se snaží minimálními prostředky vystihnout podstatu zaznamenané informace a interpretaci detailů ponechává na příjemci záznamu. Podle [4] jsou náčrty neformálním prostředkem vizuálního myšlení a jedná se o přirozenou pomůcku v procesu přípravy návrhu. Tak, jak je naznačeno v [8], náčrt umožňuje :

• rychlý záznam myšlenek nebo pozorování, • soustředit se na podstatu jevu bez ohledu na zabývání se detaily, • nenutit uživatele používat složitou sekvenci konstrukčních operací spojených

s logikou záznamu daného software.

Náčrt je navíc poměrně přirozenou záležitostí, se kterou má každý ve formě poznámek na list papíru vlastní zkušenosti.

V obecné rovině je náčrt realizován tahy. Tahy přitom reprezentují jednak objekty, tak i značky nesoucí metadatové informace. Náčrty mohou mít velmi jednoduchou formu liniové kresby s jednou tloušťkou čáry, nicméně pro zvýšení informační kapacity jsou tahy často graficky parametrizovány (silou čáry, barvou, případně použitím šrafování nebo výplní). Dalším obohacením náčrtu bývá v nezbytných případech text volnou rukou spojený polohou nebo jiným tahem s některým prvkem.

Tak, jak jsou náčrty ve své původní podobě snadno použitelné pro uživatele, tak je jejich implementace do počítačového prostředí relativně nesnadná. Rozpoznání a přesné přiřazení významu tahu učiněného volnou rukou sebou nese značné komplikace. Patří k nim:

• individuální provedení tahu uživatelem - nejen variabilita formy, ale i počet segmentů, které ten který uživatel potřebuje na realizaci jednoho prvku náčrtu,

• uživatel použije novou a výrazně odlišnou formu pro existující prvek náčrtu,

135

• uživatel vytvoří nový prvek náčrtu neznámý pro interpretační systém,• interpretace textu vytvořeného volnou rukou – v podstatě se jedná o stejné

komplikace jako již výše uvedené, jen vztažené k abecedě.

Proto je implementace náčrtu v počítačovém prostředí vždy kompromisem. Používá se tedy:

• značné omezení informační komplexity náčrtu (např. tahy reprezentují pouze a jen geometrický tvar),

• tahy mají pouze určenou formu, včetně počtu segmentů a uživatel je nucen naučit se strukturu náčrtu (měkčí formou tohoto přístupu je možnost uživatele naučit systém rozpoznávat jeho způsob záznamu předem definovaných prvků náčrtu),

• součástí náčrtu jsou typizované formy (ikony, geometrické tvary) - zde se sice dostáváme do rozporu s jednou z charakteristik běžného náčrtu, ale s ohledem na výhody při strojovém zpracování se jedná o přijatelnou degradaci.

V rámci projektu MobilDat bylo rozhodnuto zapojit náčrty do procesu mobilního mapování tak, aby minimálními prostředky uživatel poskytoval serveru co nejkomplexnější informace o aktuálně mapovaném prvku a zároveň aby měl uživatel možnost zpětně ovlivňovat interpretaci serveru jednoduchým způsobem. Náčrt je tak prostředkem komunikace mezi uživatelem mobilního zařízení a serverem, který zpracovává záznamy. Při návrhu náčrtového systému pro projekt byla zvolena kombinace ikon, jednoduchých geometrických symbolů a štítkování z důvodů jak minimalizace požadavků na výpočetní výkon na straně serveru, tak s ohledem na snadnou implementaci na mobilním zařízení. Nutnost sestavovat náčrt z jednotlivých komponent je ulehčena kontextovou implementací, kdy sada komponent je vždy navázána na editovaný prvek tak, aby uživatel měl k dispozici pouze použitelné komponenty. Navíc dostupnost komponent je ovlivněna frekvencí jejich použití.

4. Využití náčrtů v oblasti zpracování geodat

Na PDA se náčrtová technika používá prakticky od jejich vzniku (přesněji od doby, kdy jsou tato zařízení vybavena dotykovým displejem). Nicméně jedná se o specifickou techniku náčrtu, tzv. gesta. U gest se používá jednoduché kombinace tahů (obvykle pouze jednoho nebo dvou) pro vyvolání akce jako je spuštění aplikace, zavření okna, úprava textu apod. Gesta je možné používat i na stolních PC nebo noteboocích prostřednictvím myši nebo polohovacího zařízení typu touchpad, ale vzhledem k malé potřebě takové komunikace se tak děje zřídka (nehledě ke skutečnosti, že gesto provedené myší je méně přirozené něž gesto nad dotykovou obrazovkou). Gesta ovšem nejsou regulérním náčrtem – jejich interpretace je okamžitá a není možné je upravit, nejsou ani tak abstrakcí myšlenky, jako spíše povelu. Na druhou stranu gesta s náčrty spojuje podobná filozofie a také mechanismus interpretace.

V jistém smyslu lze za náčrty považovat také různé druhy vývojových diagramů. Tyto diagramy jsou obvykle využívány k schematickému záznamu procesů (např. flowchart) nebo datových struktur (Chenův ER diagram). Funkcí diagramu je ne ani tak zjednodušit způsob záznamu, jako spíše soustředit se na podstatné prvky a dát uživateli lepší vizuální přehled návrhu. Diagramy používají tahů jen k propojení předem definovaných struktur,

136

které ikonickou formou zastupují činnosti nebo objekty zapojené do procesu. Diagramy postrádají jistou míru nepřesnosti a myšlenkové abstrakce, jsou de facto jen určitou formou zkratky jinak značně formalizovaného zápisu.

Jak už bylo zmíněno, předcházející příklady nejsou náčrtem v obvyklém smyslu. S jistou mírou zevšeobecnění se dá konstatovat, že klasické náčrty mají své místo především v rámci informačních systémů s grafickou komunikací jako je například CAD nebo GIS. Tyto systémy komunikují s uživatelem prostřednictvím exaktně definovaných geometrických tvarů a náčrt tak může sloužit nejen ke zjednodušení, ale i ke zefektivnění interakce s uživatelem. Náčrty jako součást uživatelského rozhraní se objevují nejdříve v CAD systémech, kde slouží k nepřesnému vstupu geometrických objektů volnou rukou. Jde jednak o úpravu 2D objektů na pravidelnou geometrii (asi nejprimitivnějším příkladem je nahrazení tvarů blízkých čtverci nebo kruhu jejich exaktním tvarem s největším překryvem), a pak o konstrukci objektů ve 3D (izometrický náčrt objektu je interpretován jako objemový 3D objekt).

V oblasti mobilního GIS hraje vedle vlastní geometrie objektu důležitou roli také topologie objektů. Výzkum v oblasti náčrtů je zaměřen především na přirozenou formu sestavení dotazu na geodatabázi. Primárně se jedná o dotazy vedoucí k určení polohy uživatele vybaveného mobilním zařízením nebo o tzv. suitability modelovaní, kde uživatel formou náčrtu definuje omezení, která musí hledaná lokace splňovat [4]. V tomto směru existují i pokusy definovat obecně vyhledávání objektů v geodatabázi uvedenou formou a nahradit tak formalizované databázové dotazování. Při konstituci náčrtů hrají významnou roli identifikace významných orientačních objektů, tzv. landmarků, a konstrukce topologických grafů reprezentující vazby mezi těmito objekty a vlastnostmi hledaných objektů. Cílem je také interpretace tahů vytvořených volnou rukou a identifikace jejich sémantického významu.

5. Náčrtový systém pro mobilní mapování se zpětnou vazbou

V rámci projektu bylo cílem navrhnout prostředí, které co nejvíce usnadní mapování v terénu. Při tomto mapování se předpokládá editace geodat na základě již existujících mapových podkladů prostřednictvím záznamu geometrie a atributů kombinací uživatelských vstupů a senzorových dat (např. GPS měření). Ke klíčovým parametrům prostředí patří jednak schopnost komunikace s mapovacím serverem, který kompiluje aktuálně editovanou mapu (geodatabázi), a tím daná možnost jednak korigovat případné chyby, ale i využít vizualizace aktuálních nasbíraných geodat.

Jak již bylo zmíněno, návrh náčrtového systému v rámci projektu MobilDat se snaží minimalizovat výpočetní nároky jak na straně serveru, tak i na straně klienta. Navíc je zde požadavek snadné implementace náčrtového systému do již existujících prostředí pro editaci geodat na vybraných mobilních zařízeních. Proto byla zvolena forma náčrtu podobná diagramům. Akce jsou reprezentovány ikonami a tahy slouží k identifikaci cílových objektů nebo provázání jednotlivých prvků náčrtu. Popis prvků je realizován pomocí štítků, jejichž hodnotu lze nastavit pomocí seznamů hodnot nebo zápisem pomocí virtuální klávesnice.

137

Náčrtový systém v daném kontextu představuje způsob, jak s minimální námahou předat co nejvíce metadatových informací o editovaném objektu

Náčrtový systém se skládá z následujících komponent:

1) transakce – celý náčrt je definován transakcí, která je nastartována editací zvoleného prvku a je ukončena zadáním všech potřebných informací vztahujících se k jednomu objektu. Součástí transakce jsou jak prvky náčrtu, tak i datové struktury definované buď volným tahem nebo pomocí připojených senzorů. Všechny prvky transakce mají zaznamenáno pořadí. Dokud nedojde k ukončení transakce lze náčrt modifikovat.

2) iterace – transakce jsou rozčleněny podle typu vstupu na nový náčrt, korekci a potvrzení. Nový náčrt reprezentuje změnu existujícího nebo zařazení nového záznamu. Nové náčrty popisují jak zařazení nové datové struktury – ať už celého objektu nebo jeho části, tak i úpravu objektů nebo jejich atributů s ohledem na skutečnosti zjištěné v terénu. Korekce je úprava náčrtu, která mění interpretaci provedenou systémem. Na každé zpracování náčrtu je možné odpovědět korekcí náčrtu a jeho opětovným zasláním. Cyklus korekcí náčrtu se ukončí potvrzením (finální podoba náčrtu se archivuje na serveru, ale již se neposílá do mobilního klienta).

Obr. 2: Mechanismus náčrtu

138

3) kontext – nástroje pro tvorbu náčrtu jsou modifikovány podle aktuálních požadavků. Kontext je definován nekomplikovaně a zahrnuje pouze několik základních atributů:• profil uživatele – ovlivňuje pořadí voleb podle chování uživatele,• profil zařízení – ovlivňuje velikost ikon používaných v náčrtu,• editovaný prvek – nepoužitelné součásti náčrtu jsou odstraněny z voleb.

4) grafické komponenty náčrtu – grafické komponenty se třídí podle jejich funkce :• identifikace objektu – zde se používají tahy reprezentující hranici oblasti,

tah spojující ikonu akce s objektem, vlastní ikona akce pokud není doplněna identifikačním tahem,

• identifikace části objektu – geometrická figura, která aproximuje místo na objektu, ve kterém navazuje nový datový záznam nebo je cílem akce,

• vazba – tah spojující ikonu akce nebo štítek,• vektor posunu – tah o aproximující posun prvku nebo jeho části,• ikona akce – ikona reprezentující nejobvyklejší typy akcí s geometrickými

objekty. Mezi tyto akce patří :· modifikace objektu – zrušení, spojení, rozdělení, změna hranice, · modifikace atributových vlastností,· kauzální geometrická vazba – sdílí hranice, probíhá rovnoběžně, skládá

se z, je podobný a další,· kauzální topologická vazba – leží mezi, je ve vzdálenosti a směru od,

leží na.• štítek (tag) – jednoduchý geometrický symbol umístěný v blízkosti ikony nebo

tahu obsahující odkaz na podrobný popis nebo příslušnou hodnotu. Podrobný popis je formalizován na základě proběhlých mapování a volné poznámky jsou zřetelně odlišeny. Součástí štítku je i pořadí náčrtové komponenty.

• datový proud – geometrická reprezentace geometrie získané vnějším senzorem nebo nakreslené volným tahem na obrazovku mobilního klienta.

Formalizované části náčrtu jsou automatizovaně interpretovány pomocí serveru, s ohledem na možné chyby interpretace je možné náčrt modifikovat. Primární a finální náčrt jsou archivovány pro potřeby následné kontroly a také možné úpravy interpretačních algoritmů s ohledem na rozdíly mezi požadovanou a generovanou interpretací.

6. Implementační okolnosti

Vlastní implementace náčrtového systému je realizována velmi jednoduchými prostředky pomocí běžné vrstvy GIS prostředí. Není tedy problém tento náčrtový systém ve větší či menší míře upravit pro již existující prostředí editace geodat na mobilních zařízeních. Základní komplikací je spíše implementace kontextových služeb jako je úprava pořadí voleb nebo výběr podkladů, než vlastní manipulace s náčrtem. Pro odeslání na server se náčrt transformuje do podoby XML formátu. Abychom se vyhnuli chybám zpětné interpretace, náčrt zůstává v mobilním prostředí do okamžiku potvrzení a pro korekce je používán stále stejný náčrt v nativním formátu zvoleného prostředí. Díky tomuto řešení je realizována i možnost off-line módu, kdy náčrty nejsou odesílány na server. Je

139

jasné, že v tomto módu nejsou možné odkazy na nově zadaná data. Aby nedocházelo ke komplikacím jsou jednotlivé náčrty udržovány ve vlastní vrstvě a jsou vypínány při tvorbě nového náčrtu. Vliv off-line stavu je indikován v hlavičce odeslaného náčrtu ve chvíli navázaného spojení se serverem.

Obr. 3: Srovnání mapovacího náčrtu provedeného konvenční metodou (a) a metodou navrženou v rámci projektu MobilDat

Specifickou otázkou je grafická implementace. Ta je závislá na vlastnostech mobilního zařízení a realitě interakce obrazovky a prostředí při práci v terénu. Z těchto omezení vyplývají následující vizuální parametry záznamu:

• tahy jsou pouze dvou typů – plný a přerušovaný,• v náčrtu se používá pouze 8 základních spektrálních barev,• velikost ikon je stanovena na 30 * 30 bodů – většinové rozlišení

současných mobilních zařízení je QVGA (i.e. 320 x 240), daná velikost ikon je kompromisem mezi figurální kresbou uvnitř ikony a přehledem na zobrazovacím poli.

Při interpretaci náčrtů jsou používány běžné prostředky overlay algebry a manipulace s geodatabází. Pro implementaci algoritmů interpretace je tedy zapotřebí jen zaznamenat pravidla určující vazbu mezi nepřesnou polohou náčrtové geometrie a zamýšlenou polohou s pomocí informací zadaných prostřednictvím štítků.

140

141

Kapitola 7: TEMATICKÉ MOBILNÍ MAPOVÁNÍ - ZKUŠENOSTI Z PILOTNÍHO PROJEKTU ZDENĚK STACHOŇ, JIŘÍ ZBOŘIL

1. Úvod

Cílem pilotního projektu bylo ověřit teoretické poznatky popsané v předchozích kapitolách a otestovat možnosti mobilního sběru geodat pomocí navrženého systému v praxi. Byla vytvořena aplikace pro mobilní sběr dat, která byla otestována na PDA zařízení. Dále byly prověřeny možnosti mobilní komunikace mezi pracovníkem v terénu a serverem.

2. Příprava pilotního projektu

Pilotní projekt měl za úkol otestovat systém v praxi na různých úlohách. Byly vytipovány čtyři oblasti mobilního sběru dat (marketingové mapování, krajinné mapování, inventarizace lesních ploch a velkoměřítkové geodetické mapování), z nichž první dvě jsou popsány v této kapitole.

Při návrhu volby referenčních dat, použitého systému symbolů, rozhraní a nástrojů se vychází z předpokládaných požadavků terénních pracovníků. Metodika stanovení těchto požadavků je založena na vytvoření obecných scénářů, z nichž vycházejí případové studie, které popisují konkrétní činnosti a požadavky při provádění mobilního digitálního mapování v terénu. Popis jednotlivých studií byl založen na unifikované šabloně. Pro ilustraci uvádíme případovou studii marketinkového mapování.

2.1 Přehled maloobchodních prodejních jednotek v dané lokalitě

2.1.1 Cíl

Cílem je sběr údajů o maloobchodních prodejnách v určené lokalitě za účelem dalšího využití těchto údajů pro marketing.

2.1.2 Podklady

Jako podkladové mapy využijeme plán města v měřítku 1:10 000. Při využití dat ve vektorové podobě je nejčastěji využívána silniční, případně uliční síť a (pokud je k dispozici) databáze adresních bodů.

2.1.3 Navrhované prvky

Pro každou prodejní jednotku zaznamenáme tyto prvky:

• stav:1) existující (beze změny sortimentu v uplynulých 3 letech),2) zrušena,3) změna sortimentu (v uplynulých 3 letech).

142

• ulice (povinný údaj), • číslo orientační (povinný údaj),• typ prodejny:

1) samoobslužný prodej,2) pultový prodej.

• prodejní plocha: · čistá prodejní plocha, tj. bez. skladových, kancelářských či manipulačních

prostor.• sortiment:

· Jednotlivé provozovny lze dle sortimentu rozdělit následujícím způsobem:AUTO - autobazary, prodejny automobilů, autopříslušenství, apod.,DOM - domácí potřeby,DROG - drogerie, kosmetika, parfumerie, apod., EL - elektro, HUD - knihy, hudebniny, KL - klenoty, hodinářství, apod., NAB - nábytek, interiéry, OBL - oděvy, textil, OBUV - obuv, kožená galanterie, OST - ostatní, PAP - papírnictví, PC - výpočetní technika, komunikační technika, POTR - potraviny, nápoje, SP - sport, STAV - stavebniny, ZOO - chovatelské potřeby, zvířata.

• počet parkovacích míst:· pouze parkovací místa reálně využitelná zákazníky příslušné prodejny.

3. Použité PDA zařízení, programové prostředky pro sběr dat

Pro pilotní projekt byl použit přístroj HP iPAQ hw6500 vybavený systémem Microsoft Windows Mobile 2003 Second Edition. Aplikace pro digitální sběr geodat v terénu byla vytvořena v programu ArcPad Application Builder 7.0.1. Tato aplikace umožňuje sběr atributových dat s využitím předpřipravených číselníků, zaznamenání GPS polohy a pořízení fotografie.

4. Marketingové mapování

První část pilotního projektu byla zaměřena na marketingové mapování. Cílem testování, které proběhlo v centru města Brna, nebylo kompletní zmapování dané lokality, nýbrž ověření teoretických poznatků a otestování funkčnosti navrhovaného technologického řešení (PDA zařízení, programové prostředky, metoda přenosu dat, implementace číselníků, apod.).

143

položka typ prom. Vztahy/omezení rozsah / popis

databázová položka

INTEGER přiřazení k adresnímu bodu již existu-jícímu v databázi

souřadnice (X) INTEGER souřadnice ve vymezeném území

vloží se automaticky při zaznačení pozice přes dig. zařízení

souřadnice (Y) INTEGER souřadnice ve vymezeném území

vloží se automaticky při zaznačení pozice přes dig. zařízení

souřadnice (Z) INTEGER nadm. výška ve vyme-zeném rozsahu

vloží se automaticky při zaznačení pozice přes dig. zařízení

stav CHAR „E” = existující, „Z” = zrušena, „X” = změna sortimentu

ulice VARCHAR(n) omezení zkoumanou část města

název ulice

číslo orientační

INTEGER omezení podle existujících popisných čísel dané ulice

číslo orientační (max. 3 číslice)

varianta VARCHAR(4) omezení podle existujících popisných čísel dané ulice

číslo orientační (max. 3 číslice + max. 1 písmeno)

typ prodejny CHAR „S” = samoobsluha, „P” = pultový prodej

prodejní plocha

INTEGER prodejní plocha v m�

sortiment CHAR viz popis v textu

počet park.míst

INTEGER při zadání hodnoty vyšší než 99 (?) žádost o potvrzení údaje

počet parkovacích míst

POZN.: Při mapování se provede BUĎ přiřazení k adresnímu bodu již existujícímu v databázi NEBO se automaticky vloží souřadnice nového bodu po jeho označení na mapě na obrazovce digitálního zařízení (přičemž souřadnice z je nepovinná).

Tab.1: Návrh prvků pro marketingové mapování

Cílem marketingového mapování obecně je získat a zaznamenat základní informace (včetně polohy) o různých obchodně-hospodářských organizacích, přičemž nejtypičtějším příkladem jsou prodejny. Pracovník v terénu má tedy v PDA zařízení k dispozici referenční vrstvu (případně vrstvy), podle níž se orientuje, a aktivní vrstvu, do níž jsou zaznamenávány (a případně dále upravovány) jednotlivé záznamy. Výběr konkrétních referenčních dat a sestavování číselníků proběhlo na základě konzultací s odbornými pracovníky z oboru sociálně geografických věd, kteří podobná mapování v minulosti opakovaně prováděli.

V pilotním projektu sloužily jako referenční data vybrané vrstvy z databáze DMÚ 25 (komunikace, bloky budov). Aktivní byla pouze jedna bodová vrstva, ve které terénní pracovník provádí tři typy úloh – vkládání nových záznamů do databáze, editace atributů stávajících záznamů a odstraňování bodů z databáze.

Vkládání nových záznamů lze provádět ve dvou režimech. Buď je nový záznam vložen pomocí přednastaveného nástroje kliknutím na místo, kde se prodejna nachází v zobrazené mapě (viz obr.1), nebo je jako místo nového záznamu označeno přímo místo, na kterém se nachází terénní pracovník, a geografické souřadnice jsou pak získány z GPS přístroje v zařízení automaticky.

144

Aplikace používaná pro pilotní projekt umožňuje kromě geografických souřadnic zaznamenat ještě následující atributy (z nichž všechny kromě pole identifikačního čísla jsou nepovinné):

Obr. 1: Zobrazení vrstvy záznamů na referenční vrstvě v prostředí Arcpad

Editace atributů stávajících záznamů se provádí analogicky. Záznam lze vybrat buď kliknutím na bod nebo jeho výběrem v tabulce. Změnu hodnot jednotlivých atributů lze provádět v dialogových oknech (viz obr. 2), geografické souřadnice mohou být upravovány i posunutím bodu v aktivní vrstvě. K odstranění záznamu slouží tlačítko v pravém horním rohu (viz obr. 1).

Obr. 2: Dialogová okna pro zadávání atributů jednotlivých záznamů

• identifikační číslo záznamu (ID obchodu),

• ulice (údaj je vybírán z připraveného číselníku),

• číslo popisné,• stav (lze zaznamenat pokud je prodejna

v rekonstrukci, zrušena, apod.),• počet pater prodejny,• odhadovaná plocha výlohy,• název firmy,• sortiment,• fotografie (aplikace umožňuje zařadit

pořízenou fotografii do databáze jako atribut záznamu).

145

5. Krajinné mapování

Další část pilotního projektu byla zaměřena na krajinné mapování, konkrétně na vymezování biotopů. Tato oblast mobilního sběru geodat byla zvolena z několika důvodů. Především je zde velmi kvalitně zpracována metodika mapování ([104], [34], [106]), což umožnilo podrobné popsání jednotlivých kroků a vytvoření řady číselníků usnadňující práci v terénu. Pro pilotní projekt bylo zvoleno území v katastru obce Lelekovice (asi 10 km severně od Brna) a park Lužánky v Brně.

Obr. 3: Pilotní projekt v oblasti krajinného mapování - mapování biotopů

V aplikaci vytvořené v programu ArcPad byly použity 2 aktivní vrstvy. První vrstva (polygonová) obsahuje stávající biotopy s možností jejich změn a dále umožňuje přidání nového biotopu (plošné i liniové biotopy jsou reprezentovány plošně). Druhá aktivní vrstva je bodová a zapisují se do ní bodové prvky jako například souřadnice místa odkud byla pořízena fotografie, souřadnice umístění fytocenologického snímku, apod.

Podrobný popis prací v terénu byl vytvořen podle metodik, které sestavili Maděra et al. [106] a Guth [34]. Pracovník v terénu zakresluje do aktivní (polygonové) vrstvy tzv. segmenty, tj. homogenní části lokality, které jsou pokryty jedním typem mapovací jednotky s konkrétní kvalitou (hodnotou parametru reprezentativnosti i zachovalosti). Segmenty mohou být bodové, liniové nebo plošné (Guth [34]), přičemž bod (B) je segment o ploše cca 25 až 2500 m� (včetně liniových porostů v délce od cca 5 do 50 m), linie (L) je segment, jehož jeden rozměr nedosahuje 50 m a druhý ho naopak překračuje a polygon (P) je segment o ploše větší než cca 2500 m� (50 x 50 m�). Biotopy menší než 25 m� se nezaznamenávají. Z důvodů maximálního zjednodušení prováděných operací a datových přenosů se při mapování všechny druhy biotopů zakreslují do jedné polygonové vrstvy a metodický pokyn, zda se jedná o bod, linii nebo plochu, se udržuje pouze atributově.

Pracovník tedy provede následující úkony:

• označí segment pořadovým číslem,• určí typ segmentu (B – bod, L – linie, P – polygon),• stanoví a zakreslí hranice segmentu do aktivní vrstvy,• u bodových a liniových segmentů odhadne a zapíše rozměr,• uvede kód příslušného typu biotopu (číselník katalog biotopů),• u lesních přírodních biotopů určí věkovou strukturu (číselník věková struktura),• uvede reprezentativnost příslušného biotopu (číselník reprezentativnost),• uvede zachovalost příslušného biotopu (číselník zachovalost),

146

• ke každému segmentu uvede textovou poznámku,• zhotoví fotodokumentaci (místo pořizování fotodokumentace uloží do aktivní

vrstvy), případně fytocenologické snímky (místo nebo plochu pořizování fytocenologického snímku uloží do bodové aktivní vrstvy).

5.1 Popis číselníků pro vymezování biotopů

5.1.1 Popis číselníku katalog biotopů

Terénní pracovník vybere ve sloupci „kód“ kód příslušného biotopu. Aplikace poté podle sloupců „B“, „L“ a „P“ ověří, zda je povoleno segment daného typu zakreslit jako bod, linii a/nebo polygon („1“ - ano, „0“ - ne). V dalších sloupcích jsou uvedeny doplňující informace - sloupec „x“ uvádí speciální vlastnosti typu biotopu („1“ - prioritní biotop ve smyslu směrnice EU o stanovištích, „-1“ - biotop nezahrnutý v příloze I směrnice EU o stanovištích), dále je možno zobrazit název biotopu a jeho popis.

Obr. 4: Ukázka výběru z číselníku katalog biotopů

5.1.2 Popis číselníku věková struktura

Číselník věková struktura obsahuje 4 kategorie (P, Q, R, S), ze kterých pracovník v terénu vybírá, a u každé kategorie je možné zobrazit si její slovní popis.

Obr. 5: Ukázka výběru z číselníků věková struktura, reprezentativnost a zachovalost

147

5.1.3 Popis číselníku reprezentativnost

Obdobně jako v předchozím případě - číselník obsahuje 4 kategorie reprezentativnosti (A, B, C, D) a je možné zobrazit si jejich slovní popis.

5.1.3 Popis číselníku zachovalost

Zachovalost se určuje podle tří kritérií. Terénní pracovník pro každý segment určí nejprve stav (sA, sB nebo sC), dále vyhlídky (vA, vB nebo vC) a nakonec možnost obnovy prostřednictvím řízené péče (oA, oB nebo oC). Podle těchto parametrů je poté automaticky segmentu přiřazena zachovalost (A, B nebo C) podle tabulek zavedených v systému.

6. Datové přenosy

Pro zajištění datových přenosů na server byla zvolena služba GPRS. Při předchozím testování bylo zjištěno, že není nutné udržovat mezi pracovníkem v terénu a serverem nepřetržité on-line spojení. Pro dané účely se jeví jako výhodnější posílání dat po dávkách. Služba GPRS má z tohoto hlediska tu výhodu, že se platí za přenesený objem dat a ne za dobu připojení. V porovnání např. s připojením pomocí služby WiFi je pro mapování v terénu (mimo urbánní oblasti) klíčovým faktorem pokrytí většiny území ČR GPRS signálem.

Při pilotním testování bylo zjištěno, že přenosová rychlost se výrazně mění v závislosti jak na místě, tak na čase. Pro vyvození obecných závěrů by však bylo nutné provést statistická šetření na větším vzorku dat. Z hlediska pilotního projektu je rozhodující zjištění, že přenosová rychlost byla ve většině případů postačující a obvykle došlo k bezproblémovému přenesení datových dávek z mobilního zařízení na server i naopak. V některých případech však docházelo k přerušení („zamrznutí“) připojení. Tyto situace nijak nesouvisely s aktuální přenosovou rychlostí. Podobné problémy popisuje v práci zabývající se telekomunikačními přenosy dat např. Hališková [35].

Obr. 6: Nahrávání projektu marketingového mapování ze serveru na mobilní zařízení pomocí aplikace Teredit Broker

148

Pro komunikaci mezi digitálním zařízením v terénu a serverem byla v rámci projektu MobilDat vyvinuta aplikace Teredit Broker (viz kapitola 3, tohoto oddílu). Ta zajistí stažení příslušných dat do PDA zařízení ze serveru (obr. 6) a jejich odeslání do aplikace ArcPad, ve které probíhá samotné mapování. Po ukončení mapování jsou data získaná (nebo upravená) aplikací Teredit Broker zabalena a odeslána na server (obr. 7). Pokud je to vyžadováno, na serveru může okamžitě proběhnout validace zaslaných dat a v případě nevyhovění požadavkům je o tom terénní pracovník okamžitě informován. Může tedy – pokud je to nutné – přímo v terénu okamžitě provést opětovné změření nebo zadání chybných dat.

Obr. 7: Nahrávání projektu marketingového mapování z mobilního zařízení na serveraplikace Teredit Broker

7. Závěr

Při pilotním testování byla v praxi ověřena základní funkčnost navrhovaného systému na vybraných příkladech marketinkového a tematického krajinného mapování. Úspěšně bylo využito navržené technologické linky pro přípravu datových podkladů, vytvoření projektu a přenosu mezi serverovou stranou a mobilním klientem. Prakticky bylo prokázáno, že systém je použitelný a principielně funkční, a to včetně telekomunikačních bezdrátových přenosů mezi serverem a klientem. Přes výše uvedená fakta bylo zjištěno několik nedostatků (především v oblasti ukládání fotografických dat do mobilní aplikace a při komunikaci mezi serverem a PDA zařízením v reálném čase), které byly popsány a na jejich odstranění se bude dále pracovat při zavádění navrhované architektury do praxe.

149

Kapitola 8: VELKOMĚŘÍTKOVÉ MOBILNÍ MAPOVÁNÍ - ZKUŠENOSTI Z PILOTNÍHO PROJEKTU JANA ZAORALOVÁ, PAVEL VANIŠ

1. Úvod

V rámci projektu byla vytvořena aplikace pro sběr dat velkoměřítkového mapování. Hlavní použití této aplikace je pro účely katastru nemovitostí. Aplikace byla vyvíjena jako pilotní studie s možností jejího budoucího začlenění do systému DIKAT pro tvorbu a vedení informačních systémů o území a automatizované vyhotovení geometrického plánu. Cílem je integrace moderních mapovacích metod do systému DIKAT a maximální možná redukce ruční práce během mapování a následného převádění naměřených hodnot do digitální podoby.

2. Popis aplikace pro velkoměřítkové mapování

Katastrální mapování je založeno na měření podrobných bodů, které vytvářejí kostru kresby katastrální mapy. Technologii GPS lze však využít i při dalších činnostech v katastru. Jedná se zvláště o navigační úlohy související s mapováním, případně o samotné mapování.

Byly rozpracovány následující testovací úlohy:

• Zjišťování průběhu hranic.• Vyhledání bodů polohového bodového pole.• Inspekce provedení obnovy katastrálního operátu.• Zaměřování podrobných bodů.

První dvě odrážky jsou spíše navigační, k těm lze využít běžné vybavení GPS přístroje umožňujícího připojení mapy a navigaci k bodu. Zaměřování podrobných bodů již vyžadovalo vývoj speciální aplikace.

Pro účely pilotního projektu byl zakoupen přístroj GeoXT od společnosti Trimble, který integruje zařízení PDA a GPS. Pro tento přístroj byla vyvinuta aplikace, která umožňuje komunikaci se serverem, sběr dat, jejich zpracování a uložení do databáze na serveru.

Na serveru, kde jsou uloženy body pro databázi DIKAT, je třeba založit nový projekt. Součástí informací o projektu jsou:

· ID projektu,· příslušný katastrální úřad,· obec,· katastrální území,· kódové označení katastrálního území dle FSÚ,· pořadové číslo katastrálního území,

150

· číslo záznamu podrobného měření změn,· souřadnicový systém,· měřítko,· kód GPL,· název prováděné úpravy,· typ parcely.

Do mobilní aplikace se na začátku měření vloží ID projektu a pomocí webové služby jsou ze serveru prostřednictvím XML odeslány informace o projektu. Aplikace dále ze systémových hodin PDA/GPS přístroje přečte datum, pak je doplněna přesnost měření (na základě kalibrace daného přístroje), specifikace přístroje a jméno měřiče. Tyto informace jsou z většiny přebírány automatizovaně a uživatel nemusí nic zadávat do přístroje ručně. Přesto je vyzván k potvrzení těchto informací.

Při vlastním měření souřadnic bodu se k bodu postupně přiřazuje číslo bodu od 1 (resp. 4001 pro pomocné body) do 9999. Uživatel vybírá z nabídky „Podrobný bod a pomocný v rámci změny“ (implicitně zatržen), „Pomocný bod“ a „Bod základního pole a ZHB“. Tato volba je důležitá z důvodu vytvoření dvanáctimístného čísla bodu. Informace jako číslo katastrálního území nebo číslo ZPMZ (záznamu podrobného měření změn) se doplňují automatizovaně na základě dat získaných ze serveru při začátku měření. Pouze v případě měření bodů Základního bodového pole a Zhušťovacích bodů je třeba, aby uživatel vyplnil číslo triangulačního listu ručně. Výhodou přístroje je, že má integrovaný prohlížeč, tudíž lze tuto informaci vyhledat na webových stránkách Zeměměřického úřadu přímo v terénu.

Tlačítkem „Start” se spouští začátek měření a na displeji se zobrazují informace o souřadnicích ve WGS 84 a počtu záznamů na daném bodě. Po dostatečně dlouhé době observace uživatel tlačítkem „Stop” měření ukončí. Akci lze pochopitelně kdykoliv stornovat. V případě storna je číslo bodu zachováno pro další měření a žádné informace k tomuto měření se neodesílají. V případě regulérního ukončení měření (tlačítkem „Stop”), aplikace v mobilním telefonu spočte průměr z hodnot souřadnic měření daného bodu (které získává z NMEA), aplikace se měřiče dotáže na kódové označení bodu (číslo 1-9999). Tím jsou dokončeny informace pro daný měřený bod. Kódové označení bodu slouží pro uložení topologie bodů, aby byla případně usnadněna práce v kanceláři při vytváření liniové kresby nad těmito body.

Pro každý změřený bod se vytvoří řetězec GML, který je odeslán na server DIKAT. Toto GML obsahuje informace o souřadnicovém systému, projektu, data měření (je nutné pro správnou transformaci do S-JTSK), číslo bodu, souřadnice bodu, jeho kódové označení, přesnost, specifikaci GPS a jméno měřiče. Pro každý bod se ukládají v tabulce pro uložení bodu do databáze DIKAT následující položky:

· ID,· stav dat,· kód katastrálního území,· číslo ZPMZ,· číslo triangulačního listu,· číslo bodu,· úplné číslo bodu,

151

· souřadnice Y,· souřadnice X,· souřadnice Z,· třída přesnosti,· poznámka,· ID projektu,· datum,· kód bodu,· kód GPS,· označení měřiče.

Po zavolání webové služby z mobilního klienta - pomocí GML - služba kontroluje, zda je uveden správný EPSG kód pro WGS 84, případně S-JTSK. V případě, že EPSG kód správný není, je odesláno na mobilního klienta chybové hlášení. V opačném případě služba zpracuje z GML standardizovaný textový formát, který slouží jako vstup pro transformační program, který je potom na serveru spuštěn.

Vlastní transformační program přepočte tento textový soubor a tvoří soubory se souřadnicemi v S-JTSK (pokud byl vstup ve WGS 84, a obráceně), kde výsledné hodnoty jsou kladné – bez znaménka, ve stejném formátu jako byl vstupní formát.

Webová služba z tohoto souboru převezme souřadnice v S-JTSK a z nich s pomocí textových informací uvedených za souřadnicemi vytvoří GML, avšak se zápornými souřadnicemi pro S-JTSK. Do databáze ale vstupují body kladné. Důvod přepočtu do záporných souřadnic ve formátu GML je ten, že tato služba je přístupná všem uživatelům na internetu, tudíž je možno si nechat přetransformovat GML soubory z WGS 84 do S-JTSK nebo obráceně.

Byl-li požadavek zaslán z databáze DIKAT, jsou z GML všechny informace přečteny a zapsány do databáze. Jestliže šlo o obecný požadavek neznámého uživatele webové služby z internetu, vrátí se mu výsledný GML.

3. Zkušenosti z terénního výzkumu

Obecně lze konstatovat, že terénní testy byly úspěšné. Drobné problémy byly klasické jen s horší čitelností displeje ozářeného sluncem, avšak i ta byla nesrovnatelně lepší než u displejů notebooků. Co se týče použité techniky, GPS, zvláště v kombinaci se službou CZEPOS, dosahovala vysoké přesnosti, využití v lese je však omezené pouze na navigační účely. V testovací oblasti nebyly problémy s příjmem signálu GPRS. Dále jsou popsány zkušenosti z testování pro jednotlivé aplikace.

3.1 Zjišťování průběhu hranic a navigace k bydlišti vlastníka

Činnosti při zjišťování průběhu hranic lze rozdělit na etapy:

1) přípravné práce, 2) tvorba náčrtů a soupisů nemovitostí, 3) vlastní zjištění průběhu hranic, 4) vytváření náčrtů zjišťování průběhu hranic.

152

Pracovník je v terénu vybaven zvětšeninou platné katastrální mapy. Vzhledem k možnosti přiblížení mapy na mobilním zařízení není při digitálním zpracování nutnost tuto mapu již zvětšovat. Mapa obsahuje též doplněný právní stav v rastrové podobě (časem bude i vektorová). Z ní se rozdělením území na jednotlivé celky vytváří náčrty zjišťování průběhu hranic a soupisy nemovitostí. Jako další podklady slouží pozemkové mapy, seznamy vlastníků a domů s čísly popisnými, ortofota, geometrické plány, ZPMZ, přídělové plány, přehled sítě pevných bodů podrobného polohového bodového pole. Všechny tyto podklady jsou v současnosti obvykle v rastrové nebo jen papírové podobě.

Vlastní terénní mapování spadá pod bod 3. Provádí se porovnání právního stavu zakresleného v podkladových náčrtech se stavem v terénu. Zjišťování hranic provádí komise složená z pracovníků katastrálního úřadu a ze zástupců obce a dalších orgánů určených katastrálním úřadem. Předsedou komise je pracovník katastrálního úřadu, určený ředitelem katastrálního úřadu. Zjišťování hranic se provádí za účasti pozvaných vlastníků a jiných oprávněných osob nebo jejich zástupců. Předseda komise je povinen při zjišťování hranic upozornit všechny přítomné osoby na nesoulad skutečného průběhu hranic s jejím vyznačením v platném katastrálním operátu. Označení hranic je povinností vlastníka. Pracovník provádějící ZPH zaznamenává do náčrtů aktuální stav hranic. K tomu je vhodné umožnit jak ruční záznamy, tak záznamy lomových bodů (parcely, ale i nové cesty), případně hraničních znaků vyznačených vlastníky jako záznam aktuální polohy GPS (kresba liniových prvků pomocí trajektorie GPS není možná, neboť linie jsou tvořeny úsečkami). Výsledkem zjišťování průběhu hranic je náčrt, v němž jsou do stávajícího právního stavu zakresleny nové prvky mapy a také jsou označeny prvky pro zrušení. Ve výsledku se nové prvky zakreslují červeně, zrušené se červeně škrtnou, hranice parcel pozemkového katastru se označí zeleně, případně se doplňují další informace nebo atributy k hraničním znakům nebo hranicím, vlastnické hranice jsou vyznačeny tlustou černou čarou, neznatelné přerušovanou. Vyznačuje se i druh oplocení.

Při vlastní terénní práci byla v rámci pilotního projektu provedena jen vizuální kontrola souladu stavu vyznačeného v katastrální mapě (pochopitelně bez účasti dalších osob) a „vyznačeného” v terénu na základě polohy kurzoru aktuální pozice přístroje nad připojenou mapou. Přístroj GeoXT totiž umožňuje připojení jak rastrové, tak vektorové mapy a zavedení vlastního souřadnicového systému. Tím pádem bylo možno bez problémů využívat mapy v S-JTSK. Při mapování se za vyznačenou hranici považovaly cesty, případně hranice druhů pozemků. Porovnání stavu ve volném terénu, případně v intravilánu, proběhlo bez problémů.

Bylo využito též možnosti připojení přístroje na internet a prohlížení internetových stránek. To pro případ, kdy by se vlastník k řízení nedostavil. Informace o vlastnících jsou uvedeny v soupisu nemovitostí, který si pracovník vyhotovil v přípravné fázi. Na stránkách je též možno vyhledat přes parcelní číslo uvedené v katastrální mapě informace o vlastníkovi včetně bydliště. Adresu je pak možno zadat do některé z webových aplikací map České republiky (např. www.mapy.cz nebo www.supermapy.cz), kde je tato adresa označena a je možno najít její souřadnice. Ty se pak zadají do programu v přístroji, který pracovníka naviguje (např. směrem a vzdáleností, označením, kam zahnout, aby uživatel šel po přímé spojnici s hledaným bodem, případně zobrazením na mapě, kde je vidět aktuální poloha uživatele a místo cíle). Tato funkce se ukázala jako velmi užitečná, protože

153

velmi často nebyla ani možnost se kohokoliv zeptat na cestu. Toto řešení je také mnohdy časově úspornější.

3.2 Vyhledávání bodů polohového bodového pole

Pro body polohového pole se vedou geodetické záznamy, které mimo jiné obsahují lokalizační údaje - souřadnice v S-JTSK, číslo bodu a místopisný náčrt s vyhledávacími mírami, které jsou též vedeny v katastrální mapě. Pomocí těchto informací lze bod vyhledat. V terénu jsou body stabilizovány vysekanými křížky, hřebovými značkami, kovovými konzolami, čepy na budovách, ocelovými trubkami atd. Na základě souřadnic jsme pomocí navigace GPS při testech vyhledávali orientační polohu bodu. V případě, že nebyl bod nalezen okamžitě, jeho přesné umístění obvykle vyplynulo z místopisného náčrtu. Pak probíhala navigace stejně jako navigace k bydlišti vlastníka.

3.3 Hledání (inspekce) provedení obnovy katastrálního operátu

Toto testování odpovídá svou povahou kontrole souladu stavu katastrální mapy a hranic vyznačených vlastníky. Jen s tím rozdílem, že kontrolní orgán provádí revizi stavu pozemkových úprav – tzn., zda byly vyznačeny hranice mezníků v terénu. Znamená to tedy vyhledání neznatelné hranice na základě mapového podkladu a kontrolu, zda jsou na hranici umístěny mezníky. Vlastní průběh prověření aplikace proběhl stejně a se stejnými výsledky jako kontrola souladu stavu při zjišťování průběhu hranic.

3.4 Měření podrobných bodů pomocí vyvinuté aplikace

Při testování měření bylo zaměřeno cca 20 bodů, které byly odeslány do databáze v rámci dvou nově založených projektů. Několik bodů bylo během měření stornováno pro ověření funkčnosti aplikace.

Body se před uložením do databáze automatizovaně transformují pomocí webové služby. Transformace probíhá na základě změřených rovinných souřadnic a výšky. K výpočtu jsou použity vyrovnávací tabulky a datum měření (vzhledem k tomu, že se evropská deska pohybuje). Přesnost této transformace je pak charakterizována střední kvadratickou odchylkou 0,05 m v poloze a 0,10 m ve výšce. Služba funguje též samostatně, kdy zaslaný GML dokument v souřadnicovém systému WGS 84 přetransformuje do S-JTSK. Data jsou zasílána mezi GPS přístrojem, respektive databází, a webovou službou zajišťující komunikaci s transformačním programem jako GML řetězec, který je součástí webové adresy odesílané službě pro zpracování výstupů z měření.

Vzhledem k ukládání kódů pro jednotlivé body a jejich číslování je možno doplnit systém DIKAT pro zpracování geometrických plánů tak, aby na základě těchto kódů body z databáze poloautomatizovaně pospojoval zvoleným typem linie, a tak usnadnil práci ručního spojování bodů.

154

4. Závěr

Terénními testy byly odzkoušeny možnosti využití technologie GPS pro mobilní velkoměřítkové mapování se zaměřením na aplikace katastru nemovitostí. Pro testování byl použit přístroj GeoXT integrující PDA a GPS. K navigačním a informativním aplikacím postačovalo programové vybavení tohoto přístroje, avšak pro mapování podrobných a pomocných bodů byla ve VÚGTK vytvořena vlastní aplikace, která zahrnuje proces od sběru dat, jejich transformace z WGS 84 do S-JTSK až po uložení naměřených dat on-line na server. Transformace, která je součástí této aplikace, je též poskytována jako webová služba pro transformaci GML dokumentů na serveru VÚGTK.

Obr. 1: Schéma komunikace mezi mobilním zařízením, resp. uživateli služby pro transformaci a databází DIKAT

ČÁST III

NAVLOG

157

Kapitola 1: NAVLOG KAREL CHARVÁT, ZBYNĚK KŘIVÁNEK, PAVEL GNIP, PAVEL VANIŠ

1. Úvod

Projekt Navigační a logistické systémy - NavLog se zaměřoval na návrh komplexního telematického řešení pro logistické a navigační systémy, které zahrnuje nejen otázky rozvoje komunikační infrastruktury, ale i návrh nových softwarových řešení využívajících moderní webové služby a standardy. Byl zaměřen na návrh obecného hardwarového (mobilní jednotka) a softwarového řešení (OpenLS a Sensor Web Enablement) a jeho ověření na řadě typových úloh.

Od projektů popisovaných v této publikaci se výrazně odlišuje, neboť se významnou částí zaměřuje na hardwarová řešení umožňující sběr a správu prostorových dat. Integrace polohovacích systémů a mobilní komunikace a možnost integrace nových senzorových technologií je jedním z hlavních cílu aplikací informační společnosti v oblasti práce s prostorovými daty. Nové úlohy v oblasti telematiky, ochrany životního prostředí, zemědělství, lesnictví, geodézie a kartografie, a především pak krizového řízení, vytváří výraznou poptávku po nových hardwarových řešeních pro mobilní on-line sběr informací a jejich následnou integraci s webovými aplikacemi. Právě proto je jedním ze stěžejních výstupů projektu NavLog mobilní komunikační jednotka, která představuje prototyp univerzální hardwarové platformy umožňující snadnou integraci s různými hardwarovými periferiemi a jejich integraci pomocí IP protokolu do systému správy prostorových dat. Oproti původnímu záměru projektu se ukázaly možnosti výrazně širšího využití této mobilní jednotky v celé řadě typových úloh. Hardwarové řešení NavLog bylo navrhováno jako plně otevřené řešení, které je možno integrovat s libovolnými řídícími systémy, jako například systémy založené na bázi záchranných složek, řízení veřejné dopravy nebo i v rámci komerčního sektoru.

Základem softwarového řešení NavLog jsou webové technologie, které nabývají v současné době stále většího významu. Jejich hlavní výhodou není jen dostupnost v rámci celosvětové www, ale vzhledem ke snadné údržbě, jednotnému prostředí (web prohlížeč) i ekonomické výhodnosti nabývají významu i v rámci vnitropodnikových sítí (intranet). Web technologie tak dovolují nabídnout navigační a logistické úlohy velkému počtu uživatelů. Není potřeba instalovat drahý a na obsluhu složitý software, ale stačí využít běžného PC s internetovým prohlížečem. V oblasti navigačních a sledovacích systémů umožňuje budovat nový koncept aplikací, které kombinují jak principy navigace, tak i sledování a řízení vozidel.

Projekt NavLog tak měl významně mezioborový charakter. Na straně komunikačních technologií byl výzkum a vývoj zaměřen především na integraci různých nezávislých komunikačních platforem (GPRS, WiFi, BlueTooth) zajišťujících optimální Quality of Services (QoS) v celém procesu přenosu prostorových informací z terénu do prostředí webu s využitím standardních IP protokolů. Důležitou součástí celého řešení NavLog je integrace současných (GPS, event. Glonas) i budoucích polohovacích zařízení (Galileo) a zpřesňování měření buď s využitím systému EGNOS nebo pozemní sítě referenčních stanic.

158

Tento původní záměr byl nadále v průběhu projektu rozšířen o možnost integrace dat sbíraných senzory, a to jak statickými, tak mobilními. V závěru došlo i na výzkum možnosti integrace budoucích senzorových technologií (tzv. chytrý prach – smart dust).

V oblasti řídícího softwaru byla základní řešení navržena na principu otevřených zdrojů (Open Source) s respektováním mezinárodních standardů.

Základ projektu NavLog tvořily následující technické cíle:

1) Vývoj kompaktního mobilního modulu pro příjem GPS a EGNOS signálu.2) Vývoj komunikačního modulu pro integraci bezdrátových platforem GPRS a WiFi

a BlueTooth.3) Realizace mobilní jednotky NavLog se zaručeným bezdrátovým přenosem na

základě integrace výše uvedených modulů a integrace senzorových dat.4) Návrh IP řešení softwarového serveru na bázi Open Source GIS systému pro sběr

dat z mobilní jednotky NavLog v síti Internet.5) Designe a implementace integrovaného on-line IP systému pro navigaci a logistiku

připraveného pro integraci s budoucí platformou GALILEO.

2. Typové úlohy projektu NavLogPro implementaci na straně serveru se zaměříme na následující úlohy, které budou

na straně serveru postupně implementovány:

• Sledování a monitorování pohybu vozidel.• Poskytování dat pro navigaci do klientské aplikace.• Navigace na straně serveru.• Řešení pro záchranné a bezpečnostní systémy.• Navigace zemědělských strojů.• Navigace v mapovacích úlohách.

2.1 Sledování a monitorování pohybu vozidelV oblasti softwaru pro sledování vozidel mají internetové aplikace své významné

místo a budou vykazovat v nejbližších letech velmi strmý nárůst uživatelů. Důvodem je samozřejmě především stále stoupající možnosti a kvalita internetového připojení u většiny populace. Mapová internetová aplikace pro sledování vozidel má výhody samozřejmě i v tom, že není potřeba pořizovat často nákladný software pro dispečink, ale všichni uživatelé (jejichž počet není v daném okamžiku nijak omezen) vystačí s pouhým internetovým prohlížečem. Navíc k mapě zobrazující provoz vozidla se lze připojit skutečně všude, kde je k dispozici internet - doma, na dovolené, v hotelu i na služebních cestách.

Základní požadovaná funkčnost spočívá v možnosti:

• efektivně řídit provoz služebních vozidel,• sledovat, zda řidiči dodržují vždy vnitřní předpisy firmy (nepoužívají služební vozi-

dla nepovoleně pro soukromé účely, ale také zda dodržují maximální povolenou rychlost na dopravním komunikacích a další dopravní předpisy),

• zefektivnit práci zaměstnanců využívajících služební vozidla (kromě úspory pohonných hmot přináší i další významné úspory - př. diety zaměstnanců),

• generovat okamžitě jednoduchou knihu jízd každého vozidla,

159

• sledovat okamžitý i historický provozní stav každého vozidla (výhodné např. pro vozidla zajišťující zimní i letní údržbu komunikací),

• při optimálním zapojení sledovací jednotky chránit vozidla před odcizením.

Pozice vozidel je on-line snímána GPS anténou připojenou sériovým portem k GPRS modemu. Využívají se GPRS modemy s vestavěným uživatelským aplikačním rozhraním. Vnitřní procesor modemu ovládá komunikaci s mobilní sítí a současně spravuje sériový port. Modem zajišťuje příjem aktuální pozice vozidla z GPS antény přes tento sériový port a její odeslání a uložení na centrální server. Jako GPS přijímače se v současné době využívají běžné průmyslové GPS antény.

Polohy vozidel přicházející na server od jednotlivých sledovacích jednotek jsou ukládány do databází, kam mají přístup pouze autorizovaní uživatelé, a to pochopitelně tak, že každý uživatel mapové aplikace smí sledovat pouze polohu těch vozidel, které sám provozuje. Na mapě jsou pak zobrazeny jak aktuální polohy těchto vozidel, tak i historie pohybu vozidla v zadaném časovém intervalu. Uživatel si může zobrazit též knihu jízd pro zadané období. Mapová aplikace ve spojení s představovaným hardware dokáže odlišnou značkou zobrazit i aktuální pracovní stav a též celou jeho historii. To je výhodné například u dispečinku sledujícího provoz sypačů v terénu (posyp, pluhování a další stavy vozidla).

2.2 Poskytování dat pro navigaci do klientské aplikaceV současné době existuje velké množství klientských aplikací navigačních systémů

fungujících na PDA, event. přímo v GPS. Tyto úlohy mají mapové podklady nahrané přímo v sobě. Problém může nastat při přemístění do neznámého terénu nebo při výskytu uzávěrek a podobně. Takovéto situace vyžadují aktualizované datové podklady.

Jako optimální se jeví služba, která bude na vyžádání poskytovat datové podklady z určité oblasti.

Tyto datové podklady musí být jednak ve vektorové formě (především cestní síť), ale doplňková data mohou být rastrová.

Data budou poskytována na vyžádání dle polohy vozidla.

2.3 Navigace na straně serveruNavigační úlohy na straně serveru jsou rozšířením služeb poskytovaných v současné

době celou řadou mapových portálů (např. Seznam) zabezpečujících vyhledání nejkratší cesty mezi dvěma body s úlohami sledování polohy vozidla. Na server je vysílána aktuální poloha vozidla a vzhledem k této poloze jsou přepočítávány trasy vozidla a ty jsou přenášeny na mobilního klienta.

2.4 Řešení pro záchranné a bezpečnostní systémy• Dispečerské pracoviště umožňující koordinovat pohyb jednotlivých vozidel.• Navigace na záchranném vozidle se získáváním aktuálních údajů.

2.5 Navigace zemědělských strojů

Základním požadavkem dané úlohy je zajistit přenos dat umožňujících polní aplikaci chemických látek, eventuálně setbu na základě předpřipravených plánů. Daná

160

úloha obnáší:

• zajištění mobilního přenostu dat mezi strojem a serverem,• napojení navigačního systému na vybavení stroje, řídící variabilní aplikaci,• přenos dat MapServer,• GPS s DGPS

· standardní přesnost pod 1m (aplikace hnojiv, zpracování půdy),· pod 10 cm (setí, kultivace půdy během vegetace),· umístění GPS na střeše

- připojení kabelem,- BlueTooth,

• digitální kompas - směrová přesnost,• příčný a podélný sklonoměr, • snímač směru a rychlosti větru pro aplikaci kapalných hnojiv, • komunikace a diagnostika traktoru - CAN, FMS ... nadstavba, ne v základní

variantě.

2.6 Navigace v mapovacích úlohách

Mapovací úlohy se úzce dotýkají navigování. Běžné mapování se skládá z následujících úloh:

· Navigace do místa měření.· Nalezení bodu o známých souřadnicích.· Zaměření polohy bodu.

Přenosy dat GPRS budou prověřeny a otestovány v praktickém mapovacím procesu velkoměřítkových map a topografické mapy 1 : 5000. Testovací úlohy jsou:

a) Zjišťování průběhu hranic.

Úloha vyžaduje ověření přenosů textových informací na server (čísla parcel, názvy místní a pomístní, adresy vlastníků apod.), zpětně může od serveru vyžadovat rastrové obrazy (soubory) starších map.

b) Tvorba měřických náčrtů pro mapování.

Úloha vyžaduje přenesení naměřených hodnot na server, připojení poznámek o poloze bodu k číslu bodu se souřadnicemi X,Y (např. roh budovy, cesta, osa koleje apod.) a zaslání těchto náčrtů na server. Zpětně může od serveru vyžadovat platnou katastrální mapu v rastrové nebo vektorové podobě.

c) Tvorba geometrických plánů.

Úloha vyžaduje přenesení nově zaměřených a ověřených bodů na server v připravené struktuře dat. Ze serveru bude vyžadována příprava vytyčovacích prvků, resp.podrobných bodů polohopisu při vytyčování např. neznatelných hranic.

d) Aktualizace topografických map 1 : 5000.

Úloha vyžaduje provést terénní měření a šetření, jejichž záznamy se pak spolu s popisovými informacemi přidají na server. Od serveru budou vyžadovány informace v rastrové a vektorové hodnotě (mapové podklady). Výsledné informace budou uloženy na server.

161

Kapitola 2: METODIKA TESTOVÁNÍ INTEGROVANÉHO PŘIJÍMAČE GPS EGNOSPAVEL VANIŠ

1. Úvod

V projektech NavLog i MobilDat se pro zjišťování polohy používá integrovaný přijímač GPS EGNOS. Jak je z cílových oborů využití výzkumu patrné, jsou zastoupena různá prostředí včetně těch, která nejsou pro šíření signálu GPS bezproblémová. Pro využití ve středně měřítkovém mapování, případně pro sledování zásilek nebo orientaci v lesním terénu, je možnost využití GPS přijímače rozšířeného o EGNOS dostačující.

Cílem rozvoje metodiky testování bylo statisticky zdůvodněné ověření přesnosti integrovaného přijímače GPS EGNOS a porovnání s dalšími aparaturami a tedy prověření způsobu chování těchto aparatur v různých prostředích. Výsledek měl umožnit vybrat pro dané potřeby nejvhodnější aparaturu. Podmínky příjmu signálu z družic byly voleny tak, aby při ideálních pozorovacích podmínkách co nejvíce odpovídaly nejčastěji dosahovaným hodnotám PDOP s vyloučením extrémů. Při tvorbě metodiky testování bylo nutno dbát na prvotní účel použití testovaných GPS. Ten lze obecně formulovat jako měření polohy pohybujících se objektů v době a místě, která nezávisí na ideálních příjmových podmínkách, ale z hlediska GPS na víceméně náhodném rozhodnutí uživatele. Zároveň je možno extrémy vyloučit proto, že nápadné extrémy jsou při kontinuálním záznamu pohybu patrné.

V průběhu testování byla provedena statická i dynamická měření.

2. Postup sběru dat

Přijímač byl umístěn na bod o známých souřadnicích a byla provedena měření po dobu 180 sekund s intervalem záznamu 1 s. Pro vzájemnou porovnatelnost výsledků bylo nutné dodržet zhruba stejné podmínky příjmu - tedy testovací měření provést všemi přístroji na daném bodě a danou metodou bezprostředně za sebou a veškerá měření uskutečnit za běžně dosahovaných hodnot PDOP. Hodnota požadovaného teoretického PDOP byla určena do 4, což odpovídá cca 90 % denní doby. Tak je možno říci, že výsledky jsou v průměru platné v nejširším možném časovém úseku, pokud nedošlo k extrémním podmínkám (např. vyřazení více družic apod.). Vlastní měření proběhla v podmínkách, v jakých se předpokládá použití aparatur. Vybrali jsme tedy 2 body základního bodového pole v lesním porostu (cca dvacetileté smrkové mlází obklopené smíšeným vzrostlým lesem a průsek ve vzrostlém smrkovém lese) a 3 body geodetické základny VÚGTK na Skalce.

Pokud přístroj umožňoval přijímat korekce EGNOS, byla na bodech mimo les provedena též měření s EGNOSem. V lesním porostu byl příjem korekcí z EGNOS přerušován, tudíž byly posuzovány jen údaje bez korekcí. Celkově byl každý bod změřen daným přístrojem a danou technikou (bez a s EGNOSem) desetkrát v průběhu 3 týdnů v červenci 2005.

162

Výsledky byly převedeny z formátu NMEA pomocí konverzního programu do formátu CSV a zároveň byly souřadnice transformovány do S-JTSK, protože cílem bylo vyhodnotit celý proces při zpracování dat. Data z CSV byla načtena do Microsoft Excel a tam statisticky zpracována.

Pro dynamická měření byl zaměřen testovací polygon pokrývající nejrůznější možné podmínky – les, obec, volné prostranství, hluboké údolí. Polygon byl zaměřen v okolí Ondřejova. Začátek byl v místě křížení silnice II. třídy č. 335 s potokem Šmejkalka (cca 500 m od křižovatky silnic č. 335 a 113 mezi Mnichovicemi a Ondřejovem), pokračoval dále po silnici č. 335 do Ondřejova, odtud po silnici 113 do Chocerad a pak po silnici III. třídy po proudu Sázavy do Poddubí, kde byl ukončen na ose zpomalovacího prahu u hřiště. Délka polygonu je cca 8,7 km.

Měření probíhala s příjmem korekcí EGNOS, které místy vypadávaly. Antény aparatur byly umístěny na střeše automobilu a celá trasa byla projeta 10-krát ve stejném směru za různých konfigurací družic. Výsledky pak byly převedeny do grafického systému MicroStation a byla posuzována příčná odchylka z trasy.

3. Metodika zpracování výsledků statických měření

3.1 Vstupní hypotézy

V praxi je výrobci přesnost přístrojů obvykle charakterizována vzdáleností 95% pravděpodobnosti naměřené hodnoty od skutečné hodnoty (Thales Navigation) případně jako střední kvadratická chyba (Trimble). Proto je patrné, že pro porovnání přesnosti více přístrojů je třeba sjednotit metodiku výpočtu charakteristické hodnoty přesnosti přístroje. Pro pokud možno co nejexaktnější porovnání výsledků je třeba určit přesnost přístrojů stejnou metodou. Otázkou také zůstává, jakým způsobem jsou výsledky zjišťovány. Takto určované hodnoty také nezohledňují rozptyl výsledků. Proto stejná hodnota může popisovat přístroj, který vykazuje stále stejnou chybu, ale též přístroj, který polohu určí jednou velmi přesně a podruhé velmi nepřesně.

Z tohoto důvodu a také vzhledem k nízkému počtu provedených měření je vhodné hledat charakteristiku popisující nejpravděpodobněji dosahovanou chybu a také míru nejistoty danou nízkým počtem pozorování.

Z grafů uvedených Wilsonem [175] i ze záznamů pozic [153] je zřejmé, že velikost chyby měření se nejčastěji pohybuje kolem určité hodnoty a četnost naměření větší nebo menší chyby klesá s rostoucí vzdáleností od této hodnoty. Vzhledem k tomu, že měření v jedné kampani vytvářejí shluk (jsou závislá), je vhodné z každé kampaně určit průměr jako charakteristickou hodnotu pro další statistické zpracování. Tím se zároveň vylučují zjevné extrémní hodnoty, které jsou při kontinuálním měření zjistitelné.

Velikost chyby v severní a východní složce odpovídá normálnímu rozložení. Z praktických důvodů jsme se rozhodli tyto složky sloučit jako vzdálenost od skutečné hodnoty. Vzdálenost od skutečné hodnoty má dvourozměrné normální rozložení bez závislosti mezi proměnnými, konkrétně se jedná o Rayleighovo rozložení. Problémem

163

Rayleighova rozložení však je skutečnost, že předpokládá u obou složek stejnou směrodatnou odchylku σ [103].

3.2 Možnosti řešení

Při řešení úkolu bylo analyzováno několik možných způsobu náhledu na problém. A to:

· empirický pohled,· výběrová šetření,· sledování oscilace kolem průměru kampaně nebo skutečné hodnoty,· klasický výpočet střední chyby.

3.2.1 Empirický pohled

Na základě výběrového souboru určit empiricky odhad přesnosti přístroje: to znamená, že by se jednotlivé charakteristiky (průměrná vzdálenost jednotlivých průměrů z kampaní od skutečné polohy) seřadily a v momentě, kdy by bylo dosaženo určené procento p, odečetla by se vzdálenost Yp (p-tý percentil), který by charakterizoval odhad přesnosti přístroje pro dané procento měření. Lze předpokládat, že vlivem nízkého počtu měření nevyjde průměrná poloha naměřených hodnot na skutečnou polohu, tudíž výše popsaným způsobem odhadnutá přesnost přístroje bude o něco horší než přesnost skutečná. Průměr určený z 10-ti hodnot kampaně popisuje míru nepřesnosti našeho odhadu přesnosti přístroje.

3.2.2 Výběrová šetření - statistický pohled

Jak bylo uvedeno výše, je rozložení vzdálenosti naměřených hodnot od hodnoty skutečné dáno Rayleighovým rozložením. Pro toto rozložení lze spočítat percentily (tedy i intervaly spolehlivosti) podle vzorce

Je však otázka, jak postupovat v případě, kdy se směrodatné odchylky v obou složkách (východní a severní) liší. Nabízí se několik možností s tím, že společnou směrodatnou odchylku můžeme vypočíst několika způsoby ze směrodatných odchylek obou složek, případně ji vypočíst „zpětně” ze zjištěné průměrné vzdálenosti (střední hodnoty), která je definována jako

Všechny tyto možnosti však vedou k aproximaci správně zvoleného Rayleighova rozdělení. Protože zjištěná chyba výjimečně dosahuje extrémně nízkých hodnot, budeme aproximovat velikost chyby normálním rozdělením s vědomím určité nepřesnosti spíše v dolní mezi intervalu spolehlivosti. Proto použijeme metody výběrového šetření s tím, že budeme na velikost chyby pohlížet jako na veličinu s normálním rozdělením. Metodika výběrového šetření spočívá v tom, že se na omezený počet zjištěných hodnot pohlíží jako na reprezentativní vzorek z velmi vysokého počtu možných vzorků. Pak jsou aplikovány vzorce pro odhad střední hodnoty (průměr z výběrového vzorku) a je vypočtena směrodatná odchylka výběrového průměru. Aplikací hodnot Studentova t-testu pro daný počet stupňů volnosti a pravděpodobnost se pak určí interval spolehlivosti odhadu průměru.

164

Aplikací stejných metod na vzdálenost od hodnoty průměrné naměřené polohy (místo skutečné polohy) by byla měřena spíše spolehlivost přístroje (míra variability naměřené polohy), ale byla by zanedbána systematická chyba.

3.2.3 Sledování oscilace měření kolem průměrné naměřené hodnoty

Lze zpracovat odchylky jednotlivých sekundových hodnot od průměrů kampaní. Tyto charakteristiky ukazují, jak v rámci jednoho měření kolísá měřená hodnota kolem průměru z daného tříminutového intervalu. Tak by vzniklo 10 hodnot charakteristik vyjmenovaných dále a jejich průměr by určil jakousi souhrnnou charakteristiku oscilace při jednotlivých tříminutových měřeních. Tedy opět míru variability naměřené polohy.

Charakteristiky spolehlivosti:

· průměrná dosažená chyba,· medián - vzdálenost, kdy polovina měření je přesnější a druhá polovina

nepřesnější,· percentily - v dané vzdálenosti by bylo p % výsledků,· modus - nejčastěji dosahovaná chyba.

Rozptylové charakteristiky spolehlivosti:

· rozpětí - rozdíl nejméně a nejvíce přesného měření,· rozptyl - teoreticky (pro velký počet měření) odpovídá 68% percentilu,· průměrná odchylka od mediánu (případně modu nebo průměru),· percentily rozdílu naměřené hodnoty od modu - jako obdoba intervalu

spolehlivosti.

Vzhledem k tomu, že lze očekávat kompaktní měření, nejsou tyto hodnoty příliš zajímavé. Větší rozdíly v rámci jednoho tříminutového měření mohou nastat v lese, ale ty budou způsobeny zastíněním družic listím nebo posunem družice během tohoto intervalu [141].

3.2.4 Klasicky – střední chyba

Je možno také postupovat klasickým způsob výpočtu střední chyby.

Střední chyba v každé komponentě je definována jako

, případně

kde Xi a Yi jsou naměřené hodnoty severní a východní složky a X a Y jsou skutečné souřadnice bodu.

Ze středních chyb každé komponenty se určí střední souřadnicová chyba [172] jako

Využití této metody pro určení obecné charakteristiky přesnosti daného přístroje je však diskutabilní z hlediska malého počtu nezávislých kampaní a také proto, že téměř přesné určení polohy je vlivem chyb vnesených do GPS měření velmi výjimečné.

165

4. Metodika zpracování výsledků dynamických měření

Problematika posouzení dynamických měření je složitější, neboť nelze s dostatečnou přesností určit, v jakém bodě se v okamžiku měření přístroj nacházel.

Ideální by bylo testování na kolejovém vozidle s počítačově řízenou rychlostí. Pak by bylo možné na základě rychlosti a zrychlení určit přesné souřadnice v bodě, kde se vozidlo nacházelo v čase t od startu. Podobně existují systémy pro sledování pohybu automobilu, které jsou založeny na gyroskopu a odometru [1].

Naše měření bylo založeno na pohybu aparatur v automobilu po zaměřeném polygonu s možností porovnat alespoň příčnou odchylku od předpokládané osy. Vzhledem k tomu, že testy probíhaly na silnici za provozu, byly vedeny poznámky o případných vychýleních z osy z důvodu vyhýbání se překážce apod. Lze předpokládat, že dynamická měření budou vykazovat posun, systematickou chybu, způsobenou výpočtem ambiguit na počátku měření. Úkolem je zároveň zjistit a vyhodnotit, jak se GPS aparatura chová v různých podmínkách za různých rychlostí s ohledem na běžné provozní podmínky.

5. Vyhodnocení a výsledky

Vzhledem k problémům uvedeným v kapitole 3, byla jako nejvhodnější vybrána varianta výběrových šetření a intervalů spolehlivosti aplikovaných na hodnotu chyby průměrné polohy pro každou kampaň daným přístrojem na daném bodě s aproximací normálním rozdělením. Zároveň je vhodné uvést absolutní extrémy jednotlivých záznamů. Vyhodnocení výsledků ukázalo, že v krajně nepříznivých podmínkách se u přístroje se sofistikovaným firmware objevují výrazné, ale nepočetné, extrémy. Pravděpodobně se jedná o excesy způsobené náhlou změnou podmínek v zastínění družice pohybujícím se listím v hustém lese. Vzhledem ke zvolené metodě jsou však tyto jednotlivé extrémy vyloučeny a na výsledku se neprojevují. Za vhodnějších podmínek však kvalitnější přístroje vykázaly jak užší intervaly spolehlivosti, tak menší rozpětí jednotlivých záznamů.

Pro ilustraci navržené metody jsou dále (obr. 1-3) graficky znázorněna naměřená data se znázorněným výsledkem navržené metody – silné plné kružnice zobrazují 95% interval spolehlivosti při aproximaci normálním rozložením. Silnou přerušovanou kružnicí je znázorněn 95% interval spolehlivosti pro Rayleighovo rozložení se společným rozptylem pro východní a severní složku určeným „zpětně” z vypočtené průměrné vzdálenosti. Tenké kružnice reprezentují střední souřadnicovou chybu. Pro tmavší z nich (s menším průměrem) je počítána z 10 průměrných hodnot, pro světlejší jsou k výpočtu využity úplně všechny jednotlivé záznamy. Čtvercem je znázorněna skutečná poloha měřeného bodu, kosočtvercem průměr absolutních hodnot východní a severní složky a trojúhelníkem průměrná hodnota. Trajektorie znázorňují hodnoty záznamů jednotlivých kampaní.

Obr.1 ukazuje měření obyčejným GPS modulem v průseku vzrostlého smrkového lesa. Je patrné, že pro normální rozdělení došlo k potlačení extrémních hodnot tak, jak bylo předpokládáno. Za povšimnutí stojí malá střední souřadnicová chyba (tedy klasický způsob určení přesnosti), která se blíží dolní hranici intervalu spolehlivosti pro normální rozdělení.

166

Obr. 1: Záznamy a výsledky měření jednoduchou GPS aparaturou v lesním průseku

Na obr. 2 jsou uvedeny hodnoty naměřené na volném prostranství na integrovaném přijímači GPS EGNOS vyvíjeném v rámci projektu. V tomto případě se střední souřadnicové chyby opět blíží k dolní hranici intervalu spolehlivosti pro normální rozdělení, ačkoliv je patrné, že chyba dosahuje nejčastěji hodnot kolem 1,7 metru. Oproti tomu Rayleighovo rozdělení vykazuje v tomto případě příliš vysokou horní hranici intervalu.

Poslední obrázek (obr. 3) ukazuje měření vyvíjeným integrovaným přijímačem GPS EGNOS v hustém smíšeném lese. Zde je obzvláště patrný rozdíl střední souřadnicové chyby počítané z průměrů a ze všech měření (rozdíl je téměř dvojnásobný). Pro Rayleighovo rozdělení chybí kružnice pro dolní hranici intervalu, protože je tato hranice příliš nízká pro to, aby byla zakreslena kružnicí. Je patrné, že poměrně výrazná chyba vzniklá při prvním měření žádný z výsledků kromě střední souřadnicové chyby počítané ze všech měření neovlivnila.

Při dynamických měřeních byly zvlášť sledovány charakteristiky pro les, obec a údolí. Testování ve vzrostlém smrkovém lese na začátku trasy neumožnilo pozorování družice EGNOS, jinak byl signál EGNOS po zbytek trasy s krátkým ztrátami signálu přijímán.

167

Obr. 2: Záznamy a výsledky měřen integrovaného přijímače GPS EGNOS na volném prostranství s použitím EGNOSu

V lese byly chyby největší – běžně kolem 23 metrů, v obci do 7 metrů a ve volné krajině do 6 metrů. Nicméně občas docházelo k výpadkům signálu i ve volné krajině. Ze záznamů všech přístrojů vyplývá, že všechny mají pro určování polohy zabudován Kalmanův filtr, což se projevuje „vyjetím“ přístroje ze silnice v zatáčce. Jinak platí totéž, co pro statická měření – u přístrojů se sofistikovaným firmware dochází k extrémním chybám při změně podmínek příjmu – např. průjezd pod stromem, v okolí budovy apod.

6. Závěr

Byla navržena a odzkoušena metodika určení přesnosti GPS přístroje pro navigaci při omezeném počtu měření, jejíž výsledky též popisují míru rozptylu naměřených hodnot. Současně proběhlo testování 4 přístrojů různých kvalit v různém prostředí a z výsledků měření byla určena vhodnost každého přístroje pro určité podmínky. Výsledky podložené názornou grafickou ukázkou prokazují, že statistické metody jsou pro tento druh testování vhodné, avšak pro stanovení univerzální a přesnější metody testování je potřeba tyto technologie dále zkoumat.

168

Obr. 3: Záznamy a výsledky měření integrovaným přijímačem GPS EGNOS v mlází ve vzrostlém lese

169

Kapitola 3: PŘEHLED SOUČASNÝCH METOD URČOVÁNÍ POLOHYPAVEL VANIŠ, KAREL CHARVÁT

1. Úvod

Určování polohy se provádí buď pomocí komunikační sítě nebo pomocí GPS. Pro praktické řešení úloh projektu NavLog má význam pouze určování polohy pomocí GPS, přesto ale pro úplnost uvádíme i základní možnosti určování polohy na základě komunikační sítě.

2. GSM lokalizace

Pro lokalizaci v síti GMS existuje několik více či méně přesných metod, které budou dále popsány. Jejich hlavní výhodou jsou poměrně nízké pořizovací náklady (u většiny metod pouze mobilní telefon), základní nevýhodou je nízká přesnost lokalizace pohybující se v řádu několika ulic. Dalšími nevýhodami jsou pak poměrně vysoké výpočetní nároky na centrum určující pozici a závislost na mobilních operátorech, kdy se pro rozumně rychlý přístup k datům musí výpočetní centrum zčásti nacházet v ochranné zóně operátora.

2.1 Lokalizace sítí

Tato lokalizace je dnes nejvíce rozšířena. Klade vyšší nároky na síť z důvodu většího množství přenášených dat a výpočet pozice je soustředěn na server, nicméně nejsou nutné velké úpravy mobilního klienta. Bližší popis základních variant metody je uveden dále.

2.2 Cell ID

Toto je nejrychlejší a nejméně přesná metoda. Je založena na myšlence, že každé buňce v síti je přidělen jednoznačný identifikátor – Cell ID, který slouží k identifikaci přístupového bodu mobilního telefonu do sítě. Protože operátor zná pozici a dosah každého vysílače, je schopen přibližně určit polohu mobilního zařízení. Přesnost určení této polohy je především závislá na velikosti buňky. V městských částech se může jednat o stovky metrů, v předměstských částech kolem 1 km a ve venkovských oblastech od jednotky nebo desítky kilometrů, v limitním případě až 30 km.

2.3 Timing AdvanceK výraznému zlepšení přesnosti výpočtu může přispět zahrnutí parametru Timing

Advance. Mobilní telefon měří dobu šíření signálu mezi ním a základnovou stanicí, ke které je právě připojen. Vzhledem k rychlosti šíření signálu je poté možno určit přibližnou vzdálenost mezi nimi s přesností 550 m. Ekvivalentním parametrem k Timing Advance je v UMTS Round Trip Time, který umožňuje určení polohy s přesností (teoreticky) až na 5 m.

170

2.4 Enhanced Cell Global Identity (E-CGI)

Metoda E-CGI rozšiřuje techniku Cell ID/Timing Advance o měření úrovně signálu. Mobilní telefon průběžně měří sílu signálu od jednotlivých vysílačů, které slyší. Tyto údaje je schopen na vyžádání předat lokalizačnímu serveru, který je může porovnat s predikčními modely či hodnotami v databázi pokrytí operátora.

2.5 Angle of Arrival (AOA)

Metoda AOA vyžaduje ke své funkci instalované směrové antény a znalost vyzařování anténního pole. Měření úhlu, pod kterým je přijímán signál, se může provádět v základnové stanici nebo v mobilním zařízení. V každém případě výsledkem měření je přímka procházející polohou mobilního zařízení a základnové stanice. Přesnost metody je přibližně 300 m, ale zařízení by měla mít přímou viditelnost.

2.6 Enhanced Observed Time Diference (E-OTD)

Metoda E-OTD je postavena na myšlence, že lokalizovaný přístroj měří dobu mezi příchodem signálů od jednotlivých základnových stanic (minimálně tří). Tento rozdíl se nazývá Observed Time Difference – OTD. Metoda E-OTD není podporována na současných mobilních zařízeních. Pro její využití bude muset uživatel zakoupit nové zařízení, které tuto metodu podporuje. Současné mobilní sítě často také nepodporují měření času přenosu signálu a pro její zprovoznění je nutné přidat do sítě tisíce měřicích zařízení (Location Measurement Unit - LMU) a lokalizační centrum (Mobile Location center - MLC).

3 Lokalizace mobilním zařízením

3.1 SMPS

Na rozdíl od výše zmíněných metod, v systému SMPS (Simple Mobile Positioning System) určuje mobilní stanice svoji pozici sama. Využívá k tomu data o okolní síti, která přijímá broadcast kanálem - např. datum, čas, Cell-ID, area information (stát, město), typ a souřadnice základnové stanice a informace o anténě (zisk, směr, šířka sektoru).

Vlastnosti tohoto řešení jsou:

• vysoká přesnost,• šifrovaný přenos k uživateli (kvůli platbě za službu),• broadcast data mohou obsahovat informaci z aktivní i okolních buněk,• rychlost opakování broadcast zpráv závisí na kapacitě broadcast kanálu (CBCH –

Cell Broadcast Channel odešle maximálně jednu zprávu o 800 znacích každé 2 s),• v neaktivním režimu měří mobilní stanice stále sílu a kvalitu signálu za účelem

výběru nejlepší aktivní buňky,• síla signálu sousedních buněk se použije k odhadu vzdálenosti přijímače od

základnové stanice. Pro zlepšení měření vzdálenosti může přístroj měnit aktivní buňku a zahájit jiné signálové spojení pro získání lepší informace o Timing Advance.

171

3.2 A-GPS

Asistované GPS (A-GPS) využívá k určení polohy přístroje GPS přijímač, který je jeho součástí. Problémem u GPS je dlouhá doba ke zjištění času a polohy po zapnutí přístroje nebo výpadku signálu. Ke zkrácení této doby síť (A-GPS) nebo mobilní stanice (MS A-GPS) dodá po zapnutí GPS přístroji počáteční informace. Ze sítě může být tato informace dodána z lokalizačního centra (Serving Mobile Location Center - SMLC), v případě MS A-GPS získá mobilní stanice informace pro GPS formou broadcast zpráv.

4. GPS

Vývoj satelitního navigačního systému GPS byl zahájen již v roce 1978. Vedle civilního (v době návrhu podružného) byl určen zejména pro armádní využití. V roce 1993, po plném zprovoznění, byl objeven jeho přínos pro leteckou a námořní přepravu. Organizace International Civil Aviation (ICAO) a International Maritime Organisation (IMO) přijaly nový navigační koncept založený na globálních schopnostech GPS. Omezující přesnost GPS byla důvodem rozvoje technik pro korekci polohy s využitím diferenciálních dat (systém DGPS).

Systém GPS se skládá ze satelitního segmentu (družice), uživatelského segmentu (GPS přijímače) a kontrolního segmentu (pozemní centrum pro údržbu). Kontrolní segment sestává z 5 monitorovacích stanic kontrolujících u satelitů přesnou výšku, pozici, rychlost atd. 24 hodin denně. Díky uvedeným údajům se poté může odhadnout pozice na orbitě, chyba hodin, drift a driftovací rychlost. Tyto informace jsou vyslány na družici a následně odeslány uživatelům v navigační zprávě a dále použity pro přesnější určování polohy.

4.1 Přesná geodetická měření

Využívají fázových měření. Ta jsou prováděna několika (alespoň dvěma) přijímači současně v předem definovaných měřicích intervalech (epochách) a vzhledem k několika družicím. Měření jsou obvykle zpracovávána v postprocessingu na naměřených datech. Poloha měřených bodů se neurčuje přímým zpracováním, ale pro každou epochu se z nich počítají nové sady dat, zvané jednoduché diference. Jedná se o diference mezi fázovými měřeními provedenými dvěma přijímači k jedné družici ve stejné epoše. Jednoduché diference eliminují vliv chyb hodin družice.

4.1.1 Statické metody

Principem statických měření je, že jeden přijímač je umístěn na bodě o známých souřadnicích, druhý přijímač na bodě, jehož souřadnice chceme určit. Takto se provede zhruba hodinové měření (doba měření závisí na požadované přesnosti) a výsledky se zpracují metodou dvojitých nebo trojitých diferencí. Takto lze měřit i velmi dlouhé základny s přesností v řádu centimetrů. Délka základny ovlivňuje délku měření.

172

5. Kategorizace současných metod určování polohy dle přesnosti

Jednotlivé metody měření GPS lze ohodnotit podle dosažitelné přesnosti měření a podle vzdáleností, na které s nimi je možné bezpečně měřit. Přesnost budeme posuzovat pouze v horizontálním směru, přesnost ve vertikálním směru je obvykl 1,5 až 2-krát horší než přesnost ve směru horizontálním (viz tab.1).

6. DGPS

Metoda je založená na relativním určování polohy, avšak musí být vytvořeno nezbytné technické a metodické zázemí pro relativní určování polohy. K určení přesné polohy však postačují jen kódová měření. Tato metoda umožňuje významné zvýšení přesnosti určování polohy v reálném čase. Přesnost je závislá na použité metodě - od několika metrů až po milimetry - viz tab.1. K tomuto způsobu zpřesnění je třeba mít přijímač vybavený komunikačním kanálem umožňujícím přivádět do přijímače potřebné korekční údaje z referenční stanice a provádět tyto korekce v reálném čase.

6.1 Diferenční korekce

Mohou být založeny na korekci polohy nebo na korekci zdánlivých vzdáleností.

Korekce polohy je korekcí přímo v geografických nebo kartézských souřadnicích vyplývajících z rozdílu polohy naměřené a skutečné. Tato korekce je přenesena do druhého přijímače a přičtena k hodnotě naměřené tímto přijímačem. Nevýhodou tohoto postupu je, že korekce i poloha mobilního přijímače by měly být určeny ve stejném okamžiku pomocí totožných družic GPS. Tato podmínka je však obtížně splnitelná, protože referenční stanice by měla produkovat korekce pro kteroukoliv čtveřici viditelných družic.

Korekce zdánlivých vzdáleností spočívá ve výpočtu korekcí pro jednotlivé zdánlivé vzdálenosti na referenční stanici. Tento systém je z uživatelského hlediska daleko flexibilnější, avšak na straně referenční stanice je složitější.

Korekční údaje se na referenční stanici zpravidla aktualizují v intervalu 20 s. Jejich platnost se udává do vzdálenosti maximálně prvních stovek kilometrů pro kódová měření a maximálně první desítky kilometrů pro fázová měření. S rostoucí vzdáleností od referenční stanice přesnost klesá.

6.2 Postprocessing

Postprocessing je následné zpracování údajů po měření. Pro zpracování údajů stačí, aby byla referenční stanice připojena k PC připojenému k telefonu a vybavenému službou BBS (přenos po telefonu), případně přenášet data po internetu. Pak se uživatel k této službě připojí a stáhne si korekční údaje pro dobu, kdy prováděl měření. Následně uživatel zpracuje naměřená data spolu s korekčními údaji.

173

Met

oda

Přes

nost

(1)

Vzd

álen

ost

Kód

ová

měř

ení(

2)

bez

dife

renč

ních

kor

ekcí

10 –

15

mbe

z om

ezen

í

s di

fere

nční

mi k

orek

cem

i a je

dnou

ref

eren

ční s

tani

cí1

– 5

m,

ale

někt

eré

přijí

mač

e i m

éně

než

jede

n m

etr

v zá

visl

osti

na p

ožad

ovan

é př

esno

sti m

ěřen

í lze

měř

it do

vzd

álen

osti

mno

ha d

esíte

k ki

lom

etrů

od

refe

renč

ní s

tani

ce (

přes

nějš

í měř

ení n

a sp

odní

hra

nici

inte

rval

u př

esno

stí)

až

prvn

í sto

vky

kilo

met

rů

(mén

ě př

esná

měř

ení n

a ho

rní h

rani

ci in

terv

alu

přes

nost

í)

s di

fere

nční

mi k

orek

cem

i a s

dec

entr

aliz

ovan

ou s

ítí

refe

renč

ních

sta

nic

(viz

dál

e)st

ejné

jako

v p

řede

šlém

pří

padě

, je

nezb

ytné

pou

žíva

t vžd

y ko

rekc

e z

nejb

ližší

ref

eren

ční s

tani

ce

s di

fere

nční

mi k

orek

cem

i a s

cen

tral

izov

anou

sítí

re

fere

nč-n

ích

stan

ic p

rvní

ho ty

puop

ět s

tejn

é ja

ko v

pře

dešl

ém p

řípa

dě, s

íť a

utom

atic

ky p

osky

tuje

kor

ekce

z n

ejbl

ižší

ref

eren

ční s

tani

ce

s di

fere

nční

mi k

orek

cem

i a s

cen

tral

izov

anou

sítí

re

fere

nční

ch s

tani

c dr

uhéh

o ty

pu (

WA

DG

PS r

esp.

jejím

i va

rian

tam

i)

v to

mto

pří

padě

je d

osaž

iteln

á př

esno

st d

ána

výko

nový

mi p

aram

etry

sítě

a p

ohub

uje

se ř

ádov

ě v

met

rech

(v

příp

adě

WA

AS

se

uvád

í nap

říkl

ad d

o 7

m, v

pří

padě

EG

NO

S 1

– 3

m)

měř

ení l

ze s

uda

nou

přes

nost

í pro

vádě

t v c

elé

obla

sti p

okry

té s

ítí r

efer

enčn

ích

stan

ic (

mno

hdy

je

pokr

ytí c

eléh

o ko

ntin

entu

)

Fázo

vá m

ěřen

í (př

edpo

klád

á se

vžd

y m

ěřen

í dvo

jicí a

para

tur,

i kd

yž je

dna

z ni

ch m

ůže

být „

virt

uáln

í“)

jedn

ofre

kven

ční

10-2

0 m

m +

1-2

ppm

v zá

visl

osti

na z

půso

bu m

ěřen

í a v

yhod

noco

vání

až

prvn

í des

ítky

kilo

met

rů, s

e šp

ičko

vým

sof

twar

em

pro

post

proc

essi

ng a

pod

poro

u vy

soce

pře

snýc

h pa

ram

etrů

obě

žnýc

h dr

ah d

ruži

c i v

íce

jedn

ofre

kven

ční,

RT

K(2

)10

-20

mm

+ 1

-2 p

pmpř

i běž

ném

způ

sobu

měř

ení a

vyh

odno

cová

ní d

o 10

-15

km; o

mez

ujíc

ím f

akto

rem

zde

můž

e bý

t po

užitý

rad

iom

odem

, jeh

ož r

eáln

ý do

sah

v čl

enité

m te

rénu

můž

e bý

t i je

n ně

kolik

kilo

met

rů;

vhod

nějš

í je

prot

o po

užití

mob

ilníc

h sí

tí

dvou

frek

venč

ní5-

10 m

m +

1-2

ppm

,šp

ičko

vě a

ž 3

mm

+ 0

.5 p

pmv

závi

slos

ti na

způ

sobu

měř

ení a

vyh

odno

cová

ní a

ž pr

vní d

esítk

y ki

lom

etrů

, se

špič

kový

m s

oftw

arem

pr

o po

st-p

roce

ssin

g a

podp

orou

vys

oce

přes

ných

par

amet

rů o

běžn

ých

drah

dru

žic

i víc

e

dvou

frek

venč

ní, s

dif

eren

čním

i kor

ekce

mi

a s

cent

raliz

ovan

ou s

ítí r

efer

enčn

ích

stan

ic d

ruhé

ho

typu

(W

AD

GPS

res

p. je

jími v

aria

ntam

i) (

2)

10 –

30

cm p

ři u

rčov

ání p

oloh

y bo

dů v

reá

l-né

m č

ase

a u

někt

erýc

h sy

stém

ů i m

éně

Měř

ení j

e m

ožné

pro

vádě

t v c

elé

obla

sti p

okry

té s

ítí r

efer

enčn

ích

stan

ic

dvou

frek

venč

ní, R

TK

(2)

5-20

mm

± 1

-2 p

pm d

élky

zák

ladn

ypř

i běž

ném

způ

sobu

měř

ení a

vyh

odno

cová

ní d

o 15

km

; om

ezuj

ícím

fak

tore

m z

de m

ůže

být p

ouži

tý

radi

omod

em, j

ehož

reá

lný

dosa

h v

člen

itém

teré

nu m

ůže

být i

jen

něko

lik k

ilom

etrů

; vho

dněj

ší je

pr

oto

použ

ití m

obiln

ích

sítí

dvou

frek

venč

ní, R

TK

, s c

entr

aliz

ovan

ou s

ítí r

efer

enčn

ích

stan

ic tř

etíh

o ty

pu1

– 2

cm h

oriz

ontá

lně,

3 cm

ver

tikál

ně±

5 cm

pro

zák

ladn

y do

35

km(3

)m

ěřit

je m

ožné

i do

urč

ité v

zdál

enos

ti za

vně

jší h

rani

cí s

ítě

Tab.

1:

Roz

sah

přes

nost

í a v

elik

ost o

blas

tí, v

nic

hž lz

e po

užít

jedn

otliv

é m

etod

y G

PS.

(1)

Pře

snos

t je

udán

a pr

o id

eáln

í pod

mín

ky, t

j. do

brý

výhl

ed n

a ob

lohu

, dos

tate

čný

poče

t dru

žic,

žád

né r

ušen

í apo

d.(2

) T

ato

měř

ení l

ze v

yuží

t i p

ro u

rčov

ání p

oloh

y po

hybu

jícíc

h se

obj

ektů

v r

eáln

ém č

ase;

pod

mín

kou

je e

xist

ence

kom

unik

ační

ho k

anál

u, p

řená

šejíc

ího

kore

kce

v re

ální

m č

ase.

(3)

V to

mto

pří

padě

se

prom

ěnná

slo

žka

zane

dbáv

á, n

eboť

vir

tuál

ní r

efer

enčn

í sta

nice

leží

(zd

ánliv

ě) tě

sně

vedl

e m

ísta

měř

ení.

Výs

ledn

á př

esno

st je

pro

to m

nohe

m v

íce

ovliv

něna

pře

snos

tí ge

nero

vání

vir

tuál

ní

refe

renč

ní s

tani

ce a

jejic

h ko

rekc

í. Po

pis

této

pře

snos

ti vš

ak n

ebyl

nik

de n

alez

en.

174

6.3 Zpracování v reálném čase

Pro zpracování v reálném čase je nezbytné mít zajištěný komunikační kanál, kterým je přijímač napojen na referenční stanici. Mohou být použity následující cesty:• rádiový vysílač

· na KV - má velký dosah, ale je potřeba velké antény,· VKV a UKV - nevýhodou je potřeba přímé viditelnosti mezi přijímači,

v případě UKV je dosah jen několik kilometrů. Tento problém se dá vyřešit retranslační stanicí.

· dále je potřeba mít dva digitální radiomodemy - jeden k referenční stanici pro vysílání, druhý k mobilní stanici pro příjem.

• bezdrátové datové sítě,• mobilní telefon - nevýhodou jsou provozní náklady,• klasický telefon - problémy s připojením,• počítačovou síť - Internet - podobné problémy jako u spojení po telefonu.

6.4 Síť permanentních stanicMůžeme rozdělit podle jejich rozsahu. Jedná se buď o lokální sítě (LADGPS -

Local Area DGPS) s dosahem několika desítek km nebo rozsáhlé sítě (WADGPS - Wide Area DGPS) s dosahem tisíců km. Technologie WADGPS je poněkud odlišná, protože jsou počítány zvlášť ty korekce, které jsou závislé na poloze, a ty, které jsou na poloze nezávislé. Pak nejsou do přijímače zasílány korekční údaje, ale jen jejich funkční vztahy.

Dále existují dva způsoby budování sítí referenčních stanic:

1) Decentralizovaný způsob, kdy každá referenční stanice v síti existuje jako samostatná jednotka poskytující zájemcům diferenční korekce. Uživatel si sám volí nejvhodnější stanici, navazuje s ní kontakt a využívá jejich služeb. Komunikační kanál je v tomto případě jednosměrný, od referenční stanice ke stanici mobilní. Tento způsob organizace je již na ústupu.

2) Centralizovaný přístup - referenční stanice jsou skutečně propojeny do sítě, diferenční korekce spolu s řadou jiných informací jsou přenášeny do centra, které nabízí služby zákazníkům.

6.5 Služby poskytování diferenčních korekcí na území ČRV ČR jsou dvě permanentní stanice pro vědecké účely. První leží na Geodetické

observatoři Pecný, druhá na Stavební fakultě Vysokého učení technického v Brně. Oba body jsou zapojeny do evropské sítě EUREF. Data pro tyto dvě stanice jsou dosažitelná na internetu a kromě zvláštních požadavků na nenormovaný formát dat jsou poskytována zdarma.

Službu poskytování korekcí pro zpracování v postprocessingu poskytuje například Trimble. Za roční poplatek cca 300 USD je možno zasílat naměřená data, která jsou poskytovatelem služby zpracována. Nejedná se však o systematickou zhuštěnou síť. Na území ČR leží jen dvě zmíněné stanice. Vzhledem k tomu, že se pro zpracování využívá nejbližší dosažená stanice, může nejbližší referenční stanice ležet i za hranicemi ČR.

Kromě výše uvedených možností lze získat korekce ze systémů založených na geostacionárních satelitech.

175

V první řadě se jedná o EGNOS dostupný na území celé ČR. Vzhledem k tomu, že korekční signály jsou přenášeny prostřednictvím geostacionárních družic, může být příjem v členitějším terénu a ve městech problematický. Poskytovány jsou diferenční korekce pro kódová měření, dosažitelná přesnost se uvádí 1 – 3 m. Signály jsou běžně dostupné s novějšími typy přijímačů a jsou šířeny bezplatně.

Další možností je celosvětově dostupná služba šíření diferenčních korekcí OmniSTAR. K příjmu signálů je zapotřebí speciální přijímač. Služba je placená, je poskytovaná na různých úrovních přesnosti (kolem metru a na úrovni decimetrů) i regionálního rozsahu (zemědělská, regionální, kontinentální, letecká a celosvětová licence). Nejlevnější poplatek platný pro území Severní Ameriky byl nalezen ve výši 800 USD na rok (jako součást ceny speciálního přijímače GPS vybaveného i přijímačem korekcí OmniSTAR). Korekce jsou šířeny opět prostřednictvím geostacionárních družic.

Další celosvětově poskytovanou službou pro šíření diferenčních korekcí za úplatu je StarFire. Dosahovaná přesnost určování polohy s použitím korekcí je na úrovni decimetrů. Korekce jsou šířeny taktéž geostacionárními družicemi (faktická dostupnost je proto opět omezena na pás +70º severní šířky až po -75º jižní šířky). Příjem těchto korekcí proto může být opět problematický. Pro příjem je zapotřebí použít speciální přijímač korekcí nebo speciální přijímač GPS se zabudovaným přijímačem korekcí. Konkrétní údaje o ceně se ani v tomto případě nepodařilo získat.

V České republice je možné využívat korekční údaje poskytované budovaným systémem CZEPOS, což je síť permanentních stanic GPS umožňující uživatelům přesné určení pozice na území České republiky. CZEPOS bude ve své konečné fázi obsahovat 26 permanentních stanic rovnoměrně rozmístěných na celém území České republiky ve vzdálenostech cca 60 km. Každá ze stanic CZEPOS provádí nepřetržitě 24 hodin denně observace GPS, které pravidelně každou vteřinu registruje. Registrovaná data jsou průběžně zpracovávána v řídícím centru CZEPOS a jsou dále poskytována uživatelům.

Obr. 4: Systém Czepos

176

177

Kapitola 4: MOŽNOSTI MOBILNÍHO PŘENOSU DAT A VÝVOJ KOMUNIKAČNÍHO MODULU PAVEL DVOŘÁK, MAREK MUSIL, KAREL CHARVÁT, ZBYNĚK KŘIVÁNEK

1. ÚVOD

V navigačních a logistických úlohách hrají nezastupitelnou roli komunikační technologie. Přenos polohy pohybujících se objektů je základní složkou většiny navigačních a logistických úloh. Přenos polohy je obvykle prováděn pomocí mobilních sítí komerčních operátorů (GPRS, CDMA, EDGE, UMTS) nebo eventuálně pomocí ad hoc sítí budovaných na základě technologií WiFi a WIMAX.

Jelikož navigační a logistické úlohy kladou vysoké nároky na přenos dat, je nutné garantovat zpětný přenos dat v i době, kdy se objekt pohybuje mimo dosah mobilních sítí, nevystačí se obvykle v této třídě úloh s komerčními mobilními modemy. Proto byla v rámci projektu NavLog vyvinuta universální mobilní jednotka, což je v podstatě industriální počítač podporující IP komunikaci v mobilních sítích. Výhodou tohoto přístupu je, že umožňuje snadnou integraci polohovacích zařízení (GPS), podporu pro výpočet korekcí a případnou integraci dalších senzorů.

2. GPRS a její porovnání s dalšími systémy

GPRS je určeno pro prostředí digitálních mobilních sítí, usiluje o efektivnější využití jejich přenosových schopností i o lepší přizpůsobení požadavkům uživatelů a jejich aplikací. Mobilní sítě (v Evropě GSM) fungují z hlediska uživatele na principu přepojování okruhů, což je dáno jejich primárním určením pro přenos hlasu. GPRS lze chápat jako novou síť využívající existující síť GSM a systém základnových stanic (BTS) a další komponenty infrastruktury sítě k tomu, aby mohla komunikovat s mobilními terminály v dosahu příslušných BTS, prostřednictvím frekvencí, které jsou pro GSM síť vyhrazeny.

Přenos pomocí GPRS probíhá ve slotech, které právě v té chvíli nepoužívá GSM síť pro hlasové přenosy. GSM operátor tak zvyšuje využití stávající přenosové kapacity o další zařízení, proto je GPRS relativně levné. Jedná se ale o nezaručený (negarantovaný) způsob fungování datového přenosu. Pokud v daném okamžiku nejsou v dané buňce k dispozici žádné volné sloty, přenosová rychlost GPRS výrazně klesá.

GPRS je ve skutečnosti síťový protokol, který připojuje klientská zařízení k síti. Nejedná se při tom o klasický systém peer-to-peer, protože GPRS zařízení může současně komunikovat s více zařízeními ve stejné síti najednou pomocí několika otevřených spojení prakticky stejně jako síťová karta připojená do sítě TCP/IP. Technologie GPRS podle standardů počítá s tím, že může přenášet datové rámce různých vyšších protokolů jako IP nebo X.25, avšak v praxi se setkáme pouze s přenosem datagramů protokolu IP, a proto se budeme v dalším textu věnovat pouze protokolům z rodiny IP. Pakety jsou doručovány stejně jako v kterékoliv jiné TCP/IP síti.

178

CDMA

Ve standardech pro 2G a 3G (druhá, resp. třetí generace mobilních sítí) existuje poměrně složitý systém s mnoha názvy a realizacemi, což bývá občas sarkasticky zmiňováno jako jeden z důvodů úspěchu systému GSM. CDMA (Code Division Multiple Access) je digitální technologie, která původně vznikla adaptací společnosti Qualcomm pro civilní účely ze standardu, který používala americká armáda. Jejím principem je (jak již název napovídá) kódové dělení přenosových kanálů. Hlas a data jsou přenášena přes široké spektrum signálů a „skládána” dohromady za užití jedinečného kódu, což zaručuje ochranu nejen před interferencí, ale i před neoprávněným přístupem k přenášeným datům.

EDGE

EDGE (respektive EGPRS) je v podstatě jen mírnou úpravou původního GPRS. Změnil se způsob modulace z GMSK na 8PSK, přibylo 5 kódovacích schémat, vylepšila se logika opravy chyb, a tím to skončilo. EDGE je pro GSM konečnou stanicí, aspoň se to tak v současné době stále ještě jeví.

UMTS

UMTS - Universal Mobile Telecommunication System - je 3G systém standartu mobilních telefonů. UMTS byl koncipován jako nástupce systému GSM. UMTS používá pro přístup W-CDMA (Wide-band Code Division Multiple Access), je standardizován organizací 3GPP a je evropským standardem, který splňuje požadavky ITU IMT-2000 pro mobilní sítě třetí generace. W-CDMA u UMTS může být dále kombinováno s TDMA (Time Division Multiple Access) a FDMA (Frequency Division Multiple Access).

3. WiFi

WiFi (Wireless Fidelity) je bezdrátová síť určená primárně k náhradě kabelového ethernetu v bezlicenčním pásmu, které je dostupné prakticky v celém civilizovaném světě. Jde o bezdrátovou technologii v bezlicenčním nekoordinovaném pásmu 2,4 GHz (ISM - Industry, Science, Medical) založenou na protokolu 802.11b. WiFi je pouze komerční název, který je fakticky pouze podmnožinou 802.11b, nicméně v textu jsou používány oba dva pojmy jako synonymum. Hlavní výhodou této technologie je její nízká cena, která je způsobená mimo jiné tím, že certifikovaná zařízení jsou k dispozici ve velkých sériích. Protože požadavky na certifikaci zařízení jsou běžně dostupné a norma 802.11b dokonce volně k dispozici na webu, existují řádově desítky (možná již stovky) různých výrobců. Většina sítí založených na WiFi funguje na buňkovém principu, kdy centrální přístupový bod zprostředkovává připojení všem stanicím v dosahu a body dohromady tvoří jakousi plástev - analogicky s GSM sítí. Propojení těchto přístupových bodů je řešeno různě - nejlevněji vychází spojit je stejnou technologií (po lokální kabelové ethernet síti, nebo dokonce přenášet i sdílená data vzduchem), druhý extrém představuje vyhrazené optické vlákno.

179

4. WIMAX

Systém WiMAX je založen na normě 802.16. WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access), podle normy IEEE 802.16 (2004) pracuje jak v licenčním, tak v bezlicenčním spektru v pásmu 2-11 GHz, v režimu bez požadované přímé viditelnosti (NLOS) a má maximální dosah ve venkovských oblastech do 50 km a v husté zástavbě do 3-5 kilometrů. Značný dosah signálu umožňuje jednak vyšší vysílací výkon a také použití směrových antén (nejčastěji tři sektorové antény na základnové stanici). WiMAX nabízí kapacitu do 75 Mbit/s, kterou ovšem sdílejí všichni uživatelé připojení k téže základnové stanici.

Předpokládá se, že provozovatelé budou podporovat kolem 500 uživatelů na jednu základnovou stanici, tzn. v okruhu zhruba 15 km. Základnové stanice budou podobně jako u současných firemních systémů BWA umístěny nejčastěji na střechách budov a budou zpočátku komunikovat pouze s anténami přijímačů pevně umístěnými také na střechách nebo na zdech domů, v další fázi s vnitřními anténami. Technologie 802.16 je navržena tak, aby vyhověla požadavkům na spolehlivost a dostupnost komunikační sítě v 99,999%. Proto se může uplatnit jak v přístupových sítích, tak v metropolitní bezdrátové komunikaci i pro kritická data.

5. BlueTooth

BlueTooth je komunikace pro tzv. osobní prostor. Osobní prostor (Personal Operating Space, POS), tj. rozsah osobní bezdrátové sítě WPAN, činí asi 10 metrů v průměru, proto se WPAN řadí k bezdrátovým sítím s malým dosahem.

Specifikace BlueTooth (první verze byla k dispozici v roce 1999) je charakteristická nízkými nároky na napájení a spoluprací s malými koncovými zařízeními. Rychlost na fyzické vrstvě dosahuje 1 Mbit/s, přičemž skutečná propustnost dat se pohybuje maximálně kolem 720 kbit/s. BlueTooth pracuje podobně jako WLAN 802.11b v bezlicenčním pásmu 2,4 GHz.

BlueTooth podporuje jak dvoubodovou, tak mnohabodovou komunikaci. Pokud je více stanic propojeno do ad hoc sítě, tzv. pikosítě (piconet), jedna rádiová stanice působí jako hlavní (master) a může simultánně obsloužit až 7 podřízených (slave) zařízení. Všechna zařízení v pikosíti se synchronizují s taktem hlavní stanice a se způsobem přeskakování mezi kmitočty. Specifikace dovoluje simultánně použít až 10 pikosíti na ploše o dosahu 10 metrů. Pikosítě lze sdružovat do tzv. scatternets („rozprostřených” sítí).

BlueTooth ve svém nízkovýkonovém režimu má dosah pouze 10 m s vrcholnou rychlostí 1 Mbit/s. Studie ukazují, že 10 pikosítí BlueTooth tvořících tzv. scatter net, může pracovat v jednom okruhu o průměru 10 metrů s minimálním dopadem na kvalitu přenosu, což znamená agregovanou rychlost všech deseti sítí 10 Mbit/s. Tato rychlost dělená plochou kruhu dává prostorovou kapacitu přibližně 30 kbit/s/m�.

180

6. Konvergence IP služeb

Ve spojení GPRS, klasického kabelového Ethernetu a WiFi (bezdrátových sítí 802.11b) lze již dnes pozorovat reálnou konvergenci aplikací na TCP/IP sítě. Použitím jedné z těchto tří technologií se lze dostat do privátní sítě nebo do obecného Internetu kdykoliv a kdekoliv.

Z hlediska aplikací je třeba mít na paměti, že cena HW řešení rozhraní do IP sítí je vyvážena jednodušší obsluhou a použitím standardních servisních nástrojů. Cena například teplotního čidla, které bude připojeno přímo do IP sítě přes jednu ze zmíněných technologií, bude sice vždy vyšší ve srovnání s jednoduchým čidlem připojeným například přes RS-485, ale cena obslužného SW a připojení dat do návazné instalace bude nesrovnatelně nižší.

7. Mobilní jednotka

Návrh mobilní jednotky se zaměřoval na tři základní cíle:

• zajištění podpory pro konvergenci IP služeb v navigačních a logistických úlohách,• zajištění lokalizace pohybujících se objektů s podporou pro zpřesňování měření

(EGNOS, D GPS),• integrace měření ze senzorů.

Mobilní jednotka je v podstatě průmyslový počítač zajišťující bez interakce s člověkem sběr z různých senzorů a přenos naměřených hodnot do centrálního počítače. V rámci analýzy uživatelských požadavků bylo zjištěno, že kladené požadavky jsou často protichůdné a navzájem se vylučující jako např.

• Výpočetní výkon.• Kapacita paměti RAM/FLASH.• Jednoduché připojení periferií.• Co nejmenší spotřeba.• Odolnost ve velkém rozsahu teplot.• Odolnost proti nárázům a vibracím.

Navržené řešení má tyto vlastnosti:

• Samostatně napájená jednotka z palubní sítě automobilu (12-24V).• Zálohování baterií pro případ krátkodobého výpadku napájení.• Možnost práce při výpadku napájení (do 10 minut).• Odolnost vůči prostředí (vlhkost , krytí IP54, rozsah teplot 0-40°C).• Stavový display (LCD, 2x20 znaků).• Množství přípojných bodů pro připojení měřicích přístrojů a periférií.

· RS232.· RS485.· BlueTooth.· WiFi.· USB.· I2C.

181

· Audio vstup.· Obecný A/D převodník.· 10/100 Mbit Ethernet .

• Mobilní připojení do internetu.· GPRS modem.

• Dostatečný výpočetní výkon, pro zabezpečení.· Routování do internetu.· Lokální aplikační server (MapServer).

• Stabilní operační systém LINUX.• Možnost připojení externího LCD dotykového displeje.• Možnost připojení PDA přes WiFi.• Možnost dlouhodobého ukládání dat na velkokapacitní CF/SD/MMC kartu.

Mobilní jednotka může spolupracovat s množstvím externích zařízení. Tato zařízení mohou být samostatná, automaticky zasílající naměřenou informaci (třeba GPS), dále zařízení zasílající naměřenou informaci na pokyn obsluhy (např. laserový dálkoměr) či taková, jež postrádají interface pro přímou komunikaci s jednotkou a vyžadují manuální zadání naměřené hodnoty obsluhou.

Typickými představiteli jednotlivých zařízení a možnosti jejich připojení jsou:

• GPS, připojená přes· RS232, sériový kabel, NMEA protokol.· BlueTooth, NMEA protokol přes virtuální RS232.

• Korekční signál pro GPS.· Samostatný rádiový modem s připojením RS232.· Zdroje z Internetu připojeného přes GPRS.

• PDA.· WiFi.

• Teplotní čidlo.· RS232, sériový kabel.· RS485.· Ethernet.

• Tlakové čidlo.· RS232, sériový kabel.· RS485.· Ethernet.

• Meteorologické informace (Anemometr ..)· RS232.· RS485· Bezdrátový přenos v pásmu 433 MHz.

• Měření délek – pásmo, metr.· Manuální zadávání.· Hlasové zadávání.

• Měření délek – laserový dálkoměr, totální stanice· RS232.· BlueTooth.

• Měření úhlů, sklonu - teodolit.

182

· Manuální přenos.· RS232.· BlueTooth.

• Čtečka RFID čipů.· Manuální přenos.· RS232.· BlueTooth.

• Fotoaparát.· Post přenos pomocí MMC/SD/CF karty.· USB.· BlueTooth.· WiFi.

• Kamera.· USB.· Ethernet.· Video signál.· WiFi.

• Hlas.· Audio analogový signál.· BlueTooth.

• Elektrické veličiny (napětí, proud).· Manuální přenos.· RS232.

7.1 Základní deska

Pro řešení byl za základ jednotky zvolen procesor řady ARM920. Jeho základní vlastnosti jsou:

· jádro s harwardovskou architekturou,· výkon 200 MIPS při kmitočtu 180MHz,· velmi nízký příkon (25 mA za normálního provozu, 0.5 mA při uspání),· 5-ti stupňová fronta,· podpora 16 i 32 bitových instrukcí,· samostatná vyrovnávací paměť (cache) pro instrukce a data, každá o velikosti

16KB,· podpora virtuálního mapování paměti,· podpora ladění na chipu (JTAG-ICE),· podpora pro koprocesor,· real time jednotka,· přímá podpora USB 2.0,· přímá podpora Ethernet,· přímá podpora MCI (MMC/SD) karet,· ID na čipu – jedinečná identifikace zařízení,· 4 nezávislé synchronní/asynchronní kontrolery, podpora ES485, IrDA,· SPI (Serial Peripheral Interface),

183

· 2 nezávislé PWM generátory,· 3 nezávislé 16 bitové čítače.

Obr. 1: Schéma základní desky pro aplikace NavLog

184

Následně byla navržena základní deska s tímto procesorem. Během návrhu byla vyvíjena snaha co nejvíce využít jedinečných vlastností tohoto procesoru při zachování jednoduchosti. Vyvinutá základní deska se vyznačuje následujícími parametry:

· CPU Atmel AT91RM9200.· Výkon 200 MIPS.· RAM 64MB.· Flash 4MB až 64MB.· Napájení 6-14V.

Obr. 2: Schéma prototypu vyvinuté desky

185

Obr. 3: Pohled na prototyp vyvinuté desky

7.2 Modem

Tato deska nabízí velmi mnoho možností pro komunikaci s okolním prostředím. Pro připojení do sítě internet byla použita GPRS modem firmy Wavecom WM02. Základní vlastnosti tohoto modemu jsou shrnuty zde:

· sériové rozhraní RS232 V.24/V.28,· pásmo 900 Mhz class 4, 1800/1900 Mhz class 1 GSM,· rozsah provozních teplot od –20°C do +55°C,· napájení od 6 do 32V DC,· průměrný odběr 400/30 mA pro komunikační/klidový režim,· modem se připojuje pomocí 15pinového konektoru SUB D.

Modem je se základní deskou propojen pomocí sériové linky RS232, a využíván v PPP režimu.

186

7.3 Implementace

Pro testování navrženého řešení byla hledána odolná konstrukce, která by zároveň splňovala určité požadavky na voděodolnost. Po několika testech byla nakonec zvolena elektrikářská montážní krabice, jejíž odolnost vůči vlhkosti IP56 je dostatečná pro pokusy v terénu.

Krabice byla dodatečně vybavena vypínačem, čtyřmi indikačními LED diodami a LCD stavovým displejem s rozlišením 2x20 znaků. Sestavená jednotka je vyobrazena na obr. 4 a 5.

Obr. 4 : Sestavená jednotka

7.4 Firmware – programové vybavení

Firmware je softwarové vybavení, které podporuje běh vlastní jednotky a integraci periferních zařízení. Základem firmware mobilní jednotky je OS Linux s jádrem verze 2.6.12.2, který je zaváděn systémem U-Boot (Universita Latia). Operační systém pak podporuje snadnou integraci obslužných driverů pro jednotlivé periférie.

187

Obr. 5: Pohled na uzavřenou jednotku opatřenou krytem

7.5 Prototyp

Pro testovací účely byla napsána krátká aplikace sledující pomocí GPS pozici jednotky s on-line odesíláním pozice na server. Aby se nejednalo jen o prosté „bezúčelné‘ testování, byla tato jednotka přizpůsobena ke komunikaci s naším „MapLog“ serverem, a byla intenzivně testována jak na území České republiky (silniční komunikace), tak i v zahraničí. Pro testování za podmínek časté ztráty GPRS signálu a ve ztížených podmínkách byla dále jednotka testována na jachtě na území Chorvatska, kdy kromě odesílání polohy byly zároveň snímány údaje o rychlosti a směru větru. Pro komunikace s meteostanicí byl použit přenos po směrnici RS485 (z důvodů snížení rušení a proto, že meteostanice byla umístěna na stěžni ve vzdálenosti cca 20 m od mobilní jednotky). Pro komunikaci byl vyvinut speciální interface RS485-meteo založený na procesoru AT-MEGA16. Komunikace probíhala pomocí modifikovaného textového protokolu NMEA. Tento interface-expander je možno vidět na obr.6. Základní vlastnosti jsou:

· založeno na procesoru AT MEGA16,· 4 výstupní linky (maximální proud 1A),· 4 vstupní linky,· odběr dle nastaveného kmitočtu od 1 do 20 mA,· on-chip debug (JTAG),· RS485 rozhraní.

188

Obr. 6: Pohled na prototyp základní desky

7.6 Napájení jednotky

Pro napájení mobilní jednotky je navržena univerzální napájecí jednotka, která se vyznačuje následujícími vlastnostmi:

• řízena vlastním procesorem AT MEGA 16,• 4 samostatně oddělené, softwarově nastavitelné zdroje pevného napětí

· ARM základní deska,· modem,· RS485 periférie,· rezerva,

• LiPOL baterie ke krátkodomému zálohování napájení v době výpadku externího napájení (cca 10 minut provozu),

• integrovaná LiPOL nabíječka s ochranou proti podpětí a přepětí,• on-line monitoring napájecího napětí a odebíraného proudu s možností předávání

těchto informací nadřízenému procesoru základní desky,• RT hodiny s možností nastavení probuzení zařízení v určité době,• externí vstup pro probuzení zařízení.

189

Kapitola 5: JAK ŘEŠIT NAVIGAČNÍ A LOGISTICKÉ ÚLOHY NA ZÁKLADĚ STANDARDŮ OGC/SERVEROVÉ ŘEŠENÍ NAVIGAČNÍCH A LOGISTICKÝCH ÚLOHKAREL CHARVÁT, JIŘÍ JEŽEK

1. Úvod

Důležitou součástí všech navigačních a logistických úloh je softwarové řešení. NavLog se zaměřuje na řešení plně využívající možnosti webu, jako je přístup k informacím z kteréhokoliv místa, ale i sdílení datových zdrojů a služeb.

V projektu NavLog byl kladen především důraz na to, aby byla navržena taková generická řešení, která budou modulární a postavena na interoperabilních standardech definovaných Open Geospatial Consortiem (OGC) tak, aby zajistila snadnou modifikovatelnost pro celou řadu úloh zmíněných v úvodu této části.

Ze standardů OGC, které jsou vhodné pro návrh systémů pro logistické a navigační úlohy, lze jmenovat veškeré standardy, které již byly jmenovány a popsány v kapitole SpravaDat, jako např. WMS, WFS, metadata, katalogy apod. Proto se již zde jejich popisem nebudeme zabývat, ale zaměříme se na standardy, které jsou typické pro řešení třídy navigačních a logistických úloh a to:

• OpenLS – Open Location Based Service.

• SWE – Sensor Web Enablement.

2. OpenLS a SWE

Na základě analýzy standardů definovaných OGC pro užití v oblasti logistiky a navigace lze dospět k názoru, že pro řešení navigačních a logistických úloh bude možno vystačit se standardy definovanými pro OpenLB služby. Je tak budována celá řada řešení a je jistě možné taková řešení považovat za plně interoperabilní. V průběhu řešení projektu NavLog bylo zjištěno, že na systém GPS, který se užívá pro určování polohy pohyblivých objektů, lze pohlížet jako na senzor. To přináší výhodu v případě, kdy nesledujeme u daného objektu pouze jeho polohu, ale i další parametry, které popisují stav sledovaného objektu, např. v zemědělských aplikacích, krizovém řízení, zimní ochranně vozovek, kdy potřebujeme sledovat i vnější podmínky, jako např. teplotu, rychlost a směr větru apod. V takovém případě je právě velkou výhodou pohlížet na GPS jako na senzor, protože se tím ujednocuje použitý aparát.

2.1 Open Location Services (OpenLS)

Open Location Services (OpenLS) iniciativa definuje vstupní služby, které propojují služby zaměřené na lokalizaci a zpřístupněné pomocí Webu s mobilní IP platformou a zohledňují specifika užití mobilních terminálů. Definice komponent, které umožňují

190

provádět přístup v heterogenní síti, byl navrhnut v rámci OGC programu. Interoperabilita a specifikace je popsána v „Location Service Core Interface Specifications“.

Obr. 1: Rámec standardu

2.1.1 Vztah k dalším standardizačním iniciativám

Definice standardu OpenLS iniciativy zahrnuje následující standardizační iniciativy ISO, W3C, IETF, LIF/OMA, 3GPP, AMIC, MAGIC, WAP, JAIN and Parlay, a stejně tak další standardy OGC.

2.1.2 Základní pojmy

Open Locatin Services pracují s následujícími základními pojmy:

Abstract Data Type (ADT)

Základní informace vytvořená GeoMobility Serverem zahrnující Core Services. Obsahuje známe datové typy a struktury pro určení polohy. Je definována jako aplikační schéma v XML pro Location Services (XLS).

Area of Interest (AOI)

Uživatelem definované území (reprezentované jeho hranicí). Užívá se pro filtrování dotazů.

(OpenLS) Core Services

Základní služby, které obsahují open service platform (GeoMobility Server) definovaný podle OpenLS.

191

Directory Service

Síť dostupných služeb, které zajišťují přístup k on-line adresářům sloužícím k nalezení polohy určených nebo nejbližších objektů zájmu.

Gateway Service

Síť dostupných služeb, které poskytují pozici známého terminálu v mobilní síti. Tento interface vychází z Mobile Location Protocol (MLP), Standard Location Immediate Service, specifikovaného OMA 3.0 (Open Mobile Alliance).

Geocoder Service

Síť dostupných služeb, které převádějí popis polohy, jako např. jméno místa, adresu apod. do souřadnicového popisu (GML Specification for OGC geometry).

GeoMobility Server

Open service platforma obsahující Core Services vyvinuté podle OGC OpenLS iniciativy.

Location-Based Service (LBS)

Mobilní-IP užívající geografické informace dostupné mobilnímu uživateli. Jakékoliv aplikace, které užívají polohu mobilního terminálu.

Navigation Service

Rozvinuté Route Service dostupné v síti, které určují cestu a navigaci mezi dvěma nebo více body.

Point of Interest (POI)

Místo (s pevně určenou pozicí), kde lze nalézt objekty, produkty nebo služby obvykle určené jejich adresou a charakterizované typem, které zároveň mohou být použity jako referenční bod nebo cíl.

Presentation (Map Portrayal) Service

Síť dostupných služeb, které zobrazují mapy vygenerované z prostorových dat obsahujících množiny abstraktních datových typů.

Reverse Geocoder Service

Síť dostupných služeb, které transformují souřadnice objektu do normalizovaného popisu, jako je jméno, adresa apod.

Route Service

Síť dostupných služeb, které vyhledávají cesty a navigační informace mezi dvěma nebo více určenými body.

XML for Location Services (XLS)

Metoda pro kódování požadavků odezev a zpráv a asociovaných abstraktních datových typů pro GeoMobility Server.

192

2.1.3 Základní koncept

1) Klientská aplikace je jakákoliv aplikace, která je v interakci s Core Services nezávisle na uživatelském terminálu a serveru.

2) Požadavek je řetězec v XML zasílaný z klientské aplikace ke Core Services.3) Odezva je XML řetězec zasílaný z Core Services ke klientské aplikaci.4) Session je série interakcí mezi klientskou aplikaci a jednou nebo více Core Services

skládajících se z požadavků a odezev. 5) Well-Known Request Type a Well-known Response Type jsou typy, které znají

klientská aplikace a Core Services. 6) RR je užíváno dále pro požadavek a odezvu.

V NavLogu jsou především využity základní principy GeoMobility serveru a ReverseGeocoder service ze schématu doporučeného OGC. Pro získávání polohy pohyblivého projektu je využit standard SWE, Navigation Service a RoteService jsou implementovány pomocí Web Processing Services.

2.2 SWE

Konsorcium OGC v současné době připravuje další specifikace webových služeb se zaměřením na zpracování dat ze senzorů. Celá skupina těchto specifikací se nazývá SWE (Senzor Web Enablement). Dokument (v současnosti discussion paper) specifikuje tyto základní služby:

• Sensor Observations Service (SOS) – standard pro webovou službu poskytující naměřená data (např. fyzikální veličiny jako tlak, teplota atd.); specifikace poskytuje především definici rozhraní pro tvorbu HTTP požadavků, pomocí kterých můžeme získávat a filtrovat naměřená data i data o senzoru jako takovém.

• Sensor Planning Service (SPS) – standard pro webovou službu umožňující zpětnou komunikaci mezi uživatelem a senzorem; specifikace poskytuje definici rozhraní pro vzdálené ovládání senzoru.

• Sensor Alert Service (SAS) – standard pro webovou službu umožňující publikování a registrování výstrah při daném stavu senzoru; specifikace definuje způsob, jak zaregistrovat stav (např. zvýšení teploty na požadovanou mez), při kterém dojde k inicializaci výstražného systému (mail, SMS atd.).

• Web Notification Services (WNS) – standard pro webovou službu zprostředkující komunikaci mezi SPS, SAS a klientem.

Skupina specifikací SWE obsahuje také řadu definic XML schémat pro předávání senzorových dat. Mezi tyto definice patří Observations & Measurements (O&M), Transducer Model Language (TransducerML nebo TML) a Sensor Model Language (SensorML).

3. Implementace serverových řešení

Serverové řešení je možno rozdělit do tří skupin:

1) Komunikace s mobilními klienty.

193

· Zajišťování sběru dat z mobilních klientů.· Přenos dat do mobilní klientů.· Vizualizace dat pro mobilní klienty.

2) Management a analýza dat.· Správa prostorových dat (digitálních map).· Analýza dat z mobilních jednotek.

3) Vizualizace dat v prostředí Webu.· Kartografická vizualizace.· Vizualizace tabulkových výstupů.

3.1 Struktura komunikace

Pro připojení mobilní jednotky je třeba si uvědomit několik základních faktů:

• Kdo iniciuje spojení a přenos dat - server a nebo klient?• Jaké množství dat bude protékat systémem? Od jednoho klienta a celkově.• Jaké bude časové rozdělení komunikace? Bude komunikace rozdělená pravidelně

po celý den a nebo se budou vyskytovat výkyvy v intenzitě komunikace?

3.1.1 Analýza toku dat, velikost přenesených dat

Směr toku dat závisí na typu aplikace, v případě sběru dat je poměr komunikace do/ze serveru cca 1:10 až 1:100 v závislosti na velikosti balíku dat zasílaných na server. Obzvláště často opakovaný přenos (typická aplikace: sledování stavu a pozice mobilních prostředků) může mít významný vliv na bilanci přenosu.

V případě přenosu dat do/z mobilního klienta dochází sice k přenosu větších balíků dat (řádu stovky KB), ale protože tento přenos nenastává velmi často, nemá významný vliv na celkovou bilanci přenosu.

Ačkoliv se na první pohled může zdát, že vizualizace na mobilním zařízení může mít velké nároky na přenosovou kapacitu, v případě statické vizualizace (mapy, atd.) tomu tak není. Zde se jedná o občasný požadavek (většinou odstartovaný obsluhou) na data - obrázek, jež mohou být jednoduše zmenšena vhodnou kompresí. Průměrná velikost bloku dat - obrázku - pro prostředí mobilního klienta vybaveného displejem menšího rozměru (pro PDA je maximální v současnosti používaná velikost displeje 480x320 pixelů) - je v řádů jednotek až desítek kilobajtů.

3.1.2 Časové rozvrstvení komunikace

Protože většina činností systému je inicializována ze strany lidské obsluhy, je pravděpodobné, že i využití systému bude odpovídat přirozenému rozdělení lidské aktivity. Tomu nasvědčují i dosavadní zkušenosti při monitoringu, kdy největší zatížení bylo po 8:00 ráno (ze strany klientů) a téměř úplně ustávalo mezi 2. a 4. hodinou ranní.

3.1.3 Low level komunikační protokol

Převážná většina současné komunikace na Internetu probíhá v dnešní době pomocí TCP/IP protokolu.

194

• TPC.TCP je spojově orientovaný protokol používaný pro spolehlivou přepravu dat přes síť.

Zajišťuje doručení. Je výhodný pro větší velikost paketů, v případě malých paketů zvyšuje režii systému.

TCP chápe datový tok jako sekvenci oktetů (bytes), které jsou pro transport seskupovány do segmentů. Každý oktet v rámci segmentu je potvrzen tím, že je potvrzeno přijetí segmentu, který oktet obsahuje. Potvrzování je podobné potvrzování u navazování spojení (handshaking). Používá příznak ACK a sekvenční čísla.

• UDP.UDP je nespojový (connectionless) protokol, který se vyznačuje jednoduchým rozhraním mezi protokoly vyšší vrstvy a IP protokolem. Je výhodný pro menší velikost paketů, vyžaduje menší režii systému. Zaručení přijetí dat není zajištěno automaticky, musí být kontrolováno uvnitř aplikace.

Pro naše potřeby jsme se drželi standardních metod, pro posílání větších balíků dat navrhujeme důsledné použití TCP protokolu, pro pravidelné zasílání stavových informací upřednostňujeme UDP protokol.

3.1.4 QoS

Pojem kvalita služby (Quality of Service, QoS) vyjadřuje jeden z trendů vývoje technologií a služeb počítačových sítí - poskytovat uživatelům služby s definovanou kvalitou.

V klasické jednoduché síti typu „Internet” se všichni její uživatelé dělí o prostředky sítě stejným dílem - např. přenáší-li data 100 lidí po lince s kapacitou 1Mb/s, přenáší se každému jeho data rychlostí 10kb/s. Není to problém, pokud aplikace pracuje při každé rychlosti a je nutné „jen” počkat na www stránku o něco déle.

Existují ale aplikace, které potřebují minimální zaručenou rychlost dat, jinak nefungují - například IP telefonie, videokonference a další interaktivní služby, real-time monitoring. V „klasické” síti může taková aplikace fungovat, dokud síť není zatížená. Jakmile ale zátěž vzroste (např. během hovoru si 10 kolegů začne prohlížet www stránky), rychlost se sníží na takovou hodnotu, která není pro přenos hlasu postačující.

V síti, která podporuje QoS (Quality of Services), je možné pro takový případ potřebný tok dat nebo časovou odezvu rezervovat technickými prostředky a je tedy možné provozovat spolehlivě určité aplikace i při plném zatížení sítě.

Zmíněné požadavky na QoS aplikaci lze splnit, pokud se vhodným způsobem mapují na QoS počítačové sítě. Nejvýznamnější parametry, které definují QoS počítačové sítě jsou následující:• Ztrátovost paketů - kolik procent paketů nedorazí od odesílatele k adresátovi.• Průchodnost - objem dat v bajtech přenesený za jednotku času.• Zpoždění - doba potřebná k přenosu paketu od odesílatele k adresátovi.• Změna zpoždění - jak se mění zpoždění jednotlivých paketů během přenosu.

195

QoS počítačové sítě může být implementováno v různých vrstvách v rámci modelu počítačové sítě. Nejčastěji se používá implementace buď na úrovni ATM (je-li technologie ATM použita) nebo na úrovni protokolu IP (síťová vrstva). Při implementaci na úrovni protokolu IP existují dva hlavní přístupy řešení: integrované služby (integrated services, ve zkratce intserv) a rozlišované služby (differentiated services, ve zkratce diffserv). Historicky byla pozornost nejprve věnována QoS na úrovni ATM, později se pozornost přesunula na QoS na úrovni IP. Souvisí to s celkovým ústupem od používání technologie ATM.

3.1.5 Kritické body

• Dostupnost.Dostupnost je definována jako poměr času, kdy klient může navázat spojení se serverem.

Výpadky mohou být způsobeny buď selháním serveru nebo přenosové infrastruktury.

Dostupnost špičkových systémů (bankovnictví, vojenské aplikace) začíná na hodnotě 0.999.

• Zahlcení nadměrným zatížením.Při nárůstu požadavků na server nad určitou mez může dojít v lepším případě ke zvyšování času odezvy severu, v horším případě až ke přerušení činnosti serveru. Uvedený problém lze snadno obejít použitím dostatečně výkonného serveru nebo rozdělením zátěže na více serverů.

Může také dojít k zahlcení komunikačního kanálu, v tomto případě geometricky narůstá doba přenosu a zvyšuje se chybovost (počet opakovaných nepřenesených paketů).

• Časování komunikace, zpoždění.Určité aplikace (jako třeba přenos hlasu) mohou být závislé na dopravním zpoždění linky.

• Metody zamezení možných kolapsů systému, případně metody zprovoznění systému po kolapsu.Vhodně navržený systém umožňuje vnitřní monitoring zatížení s cílen odhadnout potenciální nárůst požadavků na server a komunikační kanál, s cílem tento problém včas odhalit a provést technické kroky k posílení kapacity. Standardně se například udává, že překročení vytížení komunikačního kanálu nad 90 % celkové kapacity by mělo vést k jeho rozšíření.

Dále je třeba zajistit pozvolný rozběh systému, což slouží k zamezení situace, aby zvýšené požadavky na systém vedoucí k jeho přetížení nenastaly opět po zprovoznění, s potenciálním opětným (případně cyklickým) zhroucením funkčnosti.

3.1.6 Bezpečnost, ochrana dat

• Požadavky kladené na autentifikaci a autorizaci.Jednotný systém autorizace a autentifikace - znamená, že všichni uživatelé budou používat stejný mechanismus pro přihlašování do aplikací; z toho vyplývají

196

jednotná práva uživatelů.

Systém umožní přihlášení uživatele do systému s možností omezení na určité období s určitým trváním.

Všechny požadavky je možné „logovat” pro pozdější analýzu přístupů.

• Architektura systému.Autorizační server – obsahuje databázi aplikací, uživatelů a oprávnění uživatelů k jednotlivým prostředkům. Jako databáze byla zvolena koncepce LDAP.

Autorizační modul – modul (knihovna) napsána v PHP / JAVA – s definovaným rozhraním do aplikace. S autorizačním serverem se domlouvá pomocí protokolu LDAP, s aplikací se domlouvá pomocí autorizačního rozhraní (3API).

Administrativní modul – speciální aplikace pro správu oprávnění

3.1.7 Architektura

• Klient - server.Architektura klient (případně více klientů současně) je funkce systému závislá na

funkci serveru. V případě nefunkčnosti buď serveru nebo komunikačního kanálu na server dojde okamžitě k výpadku celého systému. Tato architektura je v současné době nejčastěji používaná pro většinu aplikací, kde funkce systému není kritická.

3.2 Správa dat

Pro správu dat se využívá systém PostgreSQL open-source databázová platforma.

PostgreSQL podporuje velkou část SQL:2003 standardu a umí především následující:

· vnořené dotazy, · cizí klíče, · triggery, · pohledy, · transakční integritu, · řízení souběžnosti dotazů (multiversion concurrency control).

Tím však možnosti PostgreSQL zdaleka nekončí, každý uživatel si totiž může přidat:

· datové typy, · funkce, · operátory, · agregační funkce, · indexační metody, · procedurální jazyky (PL/pgSQL, PL/Tcl, PL/Perl, PL/Python) .

Geometrické typy v PostgreSQL.

PostgreSQL má vedle základních číselných, textových typů a polí také několik datových typů pro ukládání geometrických informací:

197

· Point - základní 2D blok geometrického typu (x,y). · Line - přímka ((x1,y1),(x2,y2)). · Lseg - část přímky ((x1,y1),(x2,y2)). · Box - obdélník ((x1,y1),(x2,y2)). · Path - cesta, může se jednat o uzavřenou cestu, kde první a poslední body

jsou spojeny, nebo o otevřenou cestu.((x1,y1),...,(xn,yn)) - uzavřená cesta [(x1,y1),...,(xn,yn)] - otevřená cesta

· Polygon - polygon je podobný cestám, ale je jinak ukládán a používá jiné rutiny pro práci. ((x1,y1),...,(xn,yn))

3.2.1 PostGIS

PostGIS je rozšířením objektově-relačního databázového systému PostgreSQL, který umožňuje ukládání GIS objektů do databáze a přidává některé funkce pro základní analýzu GIS objektů.

GIS objekty podporované PostGISem jsou „Simple Features” definované OpenGIS konsorciem.

OpenGis Simple Features Specification for SQL definuje standardní typy GIS objektů, funkce pro manipulaci s těmito objekty a tabulky popisných dat, tzv. metadata tables. Aby byla metadata konsistentní, operace jako vytváření a odstranění prostorového sloupce jsou prováděny pomocí zvláštních procedur definovaných OpenGISem.

Data z databáze mohou být extrahována použitím SQL nebo speciálních pomocných programů pgsql2shp.

3.3 Mapový server pro vizualizaci dat a pro Reverse Geocoder Service

Jako mapový server je užit MapServer vyvíjený Univerzitou v Minesottě (USA) v rámci grantu NASA. Pro uživatele na celém světě, kteří ho využívají skutečně v širokém spektru aplikací, je rozhodně příjemnou skutečností, že nepotřebují vynakládat vysoké částky na pořízení mapového serveru tak, jak je to běžné u komerčních produktů. Přitom dnešní MapServer je velmi výkonnou CGI aplikací poskytující velkou řadu funkcí pro vykreslování map v prostředí internetu. Je schopen pracovat jak v prostředí UNIX (např. Linux), tak i Microsoft Windows.

Základním vstupním vektorovým formátem systému je ESRI ShapeFile, z rastrových formátů lze volit mezi TIFF, GEOTIFF, JPG, GIF, ECW, ERDAS Image, ESRI Grid apod.

Volitelně je možno přidat knihovny umožňující práci s databází ArcSDE, číst data ve vektorových formátech MapInfo, DGN, využívat databází PostgreSQL nebo Oracle pro uložení prostorových dat.

Je možné současně číst data z více souřadnicových systémů. To znamená, že můžeme naráz zobrazovat data (vektorová, ale i rastry) pořízená v systému S-JTSK, S-42 nebo WGS 84.

198

Výstupem MapServeru je rastrová mapa ve formátu GIF, PNG, JPG (pro internetové prohlížeče počítačů PC nebo kapesních počítačů) nebo WBMP (pro mobilní telefony podporující WAP).

Naše aplikace, které využívají širokých možností poskytovaných MapServerem, jsou jednoduché na obsluhu, ale umožní efektivní práci s geografickými daty a navíc přinášejí zajímavé varianty řešení. Jsou velmi variabilní a mimo popsané aplikace umožňují další řešení přímo dle uživatelských požadavků.

Revers Geocoder Service jsou implementovány jako speciální nadstavba nad MapServerem.

3.4 Geoserver jako nástroj pro implementaci SWE

Vzhledem k faktu, že specifikace jsou v současné době stále ještě ve vývoji, neexistuje zatím příliš velký výběr jejich implementací. Jediným reprezentantem jsou softwarové produkty vytvářené organizací 52North (http://52north.org/). Jejich referenční implementace poskytuje v současnosti podporu připravovaných standardů SOS, SPS, SAS a WNS. Zároveň poskytují i klientskou aplikaci OX-Framework, která umožňuje vizualizaci serverových informací v uživatelském prostředí.

Produkty určené pro serverovou část jsou postaveny na technologiích jazyka JAVA (servlety), tzn. jsou spustitelné pod některým z Java Servlet kontejnerů (např. Tomcat). Všechny zmíněné produkty jsou vydávány pod svobodnou licencí GPL.

Vzhledem k absenci podpory uvedených specifikací je prakticky ve 100% desktopových GIS produktů jejich používání spíše investicí do budoucna.

Samotná instalace a praktická realizace senzorového systému obnáší především následující fáze.

3.4.1 Definice dat pořízených samotným senzorem a jejich průběžné ukládání v databázi

Data měřená senzorem mohou mít různé formy a pro další práci je nutné jejich uložení do databázového systému. Specifikace tento krok nijak podrobně nedefinují, avšak lze výhodně využít produkt organizace 52North – DBFeeder, který představuje základní framework a databázové schéma pro ukládání těchto dat. Samotný Framework je vystavěn, stejně jako webová aplikace, na platformě Javy a umožňuje vývojáři jednoduchým způsobem implementovat funkcionalitu pro ukládání dat z proprietárního formátu (např. plochý soubor) do databáze. Pro ukládání je volen databázový systém PostreSQL včetně nadstavby PostGIS.

3.4.2 Publikování dat v datovém skladu pomocí SOS

Ve chvíli, kdy jsou naměřená data uložena v databázi, lze je publikovat pomocí služby SOS. Tato služba zprostředkovává především informace o datech, která jsou v databázi k dispozici (požadavek GetCapabilities), a také přímo měřená data (GetObservation). Na službu SOS dále navazují ostatní služby jako SAS a SPS.

199

Vzhledem k faktu, že data jsou ukládána v databázi PostreSQL s nadstavbou PostGIS, která podporuje specifikaci OGC – Simple Features Specification, lze tato data také publikovat některou více rozšířenou webovou službou (WFS, WMS nebo WCS).

3.5 Navigační a logistický server implementovaný pomocí WPS

Pro potřeby řešení navigačních a logistických úloh (OpenLS server) je třeba řešit celou řadu analytických úloh popsaných v předchozí kapitole, ale i další specializované úlohy, jako např. výpočet a aplikace množství hnojiva v zemědělství.

Jako nástroj pro řešení těchto úloh byla vybrána implantace Web Proccesing Services (viz SpravaDat) založená na využití Open Sourcového modulu PyWPS. Tento modul řeší takové úlohy, jako vyhledání nejkratší cesty, úloha obchodního cestujícího apod., ale lze ji využít i ke zpracování rastrových dat, např. v zemědělských úlohách.

Analytický server bude navržen na základě systému GRASS. GRASS je GIS sloužící ke správě vektorových a rastrových dat s integrovaným systémem pro správu obrazových dat. Obsahuje přes 300 programů a pomocných prostředků. Dále umí výstupy mapových děl na tiskárnu, zpracovávání více spektrálních dat a prostorové analýzy.

3.6 Návrh architektury řešení

Základní schéma řešení, které je v současné době implementováno ve stadii prototypu lze popsat schématem na obr. 2.

3.6.1 Základní model s jedním přijímacím serverem

Toto řešení je v současné době plně implementováno pro dva uživatelské případy a představuje základní řešení pro případy, kdy se pracuje s menším množstvím mobilních terminálů. Hodí se proto pro sledovací úlohy řádově do 500 aut na jednom serveru, pro úlohy v zemědělství a pro mapovací úlohy. Pro masivní sledovací úlohy je toto řešení nevhodné. Při komunikaci s mobilní jednotkou jsou následující základní případy interakcí.

Toto řešení je dnes již implementováno. Je navrženo tak, že je snadno rozšířitelné na následující případy.

3.6.2 Řešení s více přijímacími servery bez řadícího serveru

Toto řešení odstraňuje základní nedostatek předchozího řešení tím, že existuje větší množství přijímacích serverů. Mobilní jednotka má v sobě seznam jednotlivých serverů a postupně se pokouší spojit s jednotlivými servery, dokud se jí nepodaří data odeslat (viz obr. 3).

I toto řešení je již testováno se dvěma paralelně běžícími servery pro příjem dat.

Toto řešení výrazně umožňuje zvýšit průchodnost systému, ale neumožňuje optimalizovat vytížení na serverech podle intenzity provozu. Řešením je přidání řídícího serveru (viz obr. 4).

200

Obr. 2: Základní model s jedním přijímacím serverem

CD SIMPLE MOBIL

201

Obr. 3: Model s více přijímacími servery bez řadícího serveru

DD MORE SERVERS

202

2.6.3 Řešení s řídícím serverem

Obr. 4: Model s řídícím serverem

DD DEPLOYMENT MODEL

203

Kapitola 6: IMPLEMENTACE KLIENTSKÝCH ŘEŠENÍKAREL CHARVÁT, STANISLAV HOLÝ, ŠTĚPÁN KAFKA, VÁCLAV TALHOFER, PETR KUBÍČEK, PAVEL VANIŠ

1. Úvod

Z pohledu kategorizace prováděné v úvodu této kapitoly představují následující řešení především typové úlohy:

· Sledování a monitorování pohybu vozidel.· Řešení pro záchranné a bezpečnostní systémy.· Navigace v mapovacích úlohách.

2. MapLog

MapLog jako jeden z výstupů projektu NavLog je mapová internetová aplikace pro sledování vozidel, která má výhody mimo jiné v tom, že není potřeba pořizovat často nákladný software pro dispečink, ale všichni uživatelé (jejichž počet není v daném okamžiku nijak omezen) vystačí s pouhým internetovým prohlížečem. K mapě zobrazující provoz vozidla se lze připojit skutečně všude, kde je k dispozici internet. MapLog umožňuje sledovat nejen pohyb vozidla, ale i vykonávané činnosti.

MapLog umožňuje

• GPS monitorovací systém vozidel v reálném čase, • přístup k informacím z kteréhokoli místa připojeného k internetu, • další prvek bezpečnosti pro vůz, • evidence knihy jízd, • volba režimu jízdy (služební/soukromá a povolená/nepovolená),• bez nároku na další HW či SW, • nízké investiční a provozní náklady, • průběžný upgrade mapového serveru zahrnut v paušální platbě, • průběžná aktualizace map zahrnuta v paušální platbě, • archivace dat součástí služby zobrazení polohy – MapLog, • webový portál umístěn na páteřní síti (2Gb/sec.), • možnost připojení zařízení PDA.

Pozice vozidel je on-line snímána GPS anténou připojenou sériovým portem k GPRS modemu. Využívají se mobilní jednotky uživatelským aplikačním rozhraním. Vnitřní procesor mobilní jednotky ovládá komunikaci s mobilní sítí a zajišťuje příjem aktuální pozice vozidla z GPS antény přes tento sériový port a její odeslání a uložení na centrální server. Jako GPS přijímače se v současné době využívají běžné průmyslové GPS antény.

Práce systému:

• systém aktivován prostřednictvím spínací skříňky vozidla,• zapalování OFF - jednotka je vypnutá a nevysílá,

204

• po zapnutí zapalování (ON) & vozidlo v klidu - vyslán kontrolní paket v nastaveném časovém intervalu (typicky 2 min.),

• zapalování ON & vozidlo v pohybu - polohová informace vždy po ujetí předem nastavené vzdálenosti (typicky 150 m) nebo při změně směru jízdy o přednastavený úhel (typicky 10 stupňů),

• umožňuje optimalizovat zaznamenávání podrobností ujeté trasy a objem přenesených dat. Všechny parametry je možné nastavit při instalaci,

• systém umí pracovat s paušálními i předplacenými kartami.

Polohy vozidel přicházející na server od jednotlivých sledovacích jednotek jsou ukládány do databází, kam mají přístup pouze autorizovaní uživatelé a to pochopitelně tak, že každý uživatel mapové aplikace smí sledovat pouze polohu těch vozidel, které sám provozuje. Na mapě jsou pak zobrazeny jednak aktuální polohy těchto vozidel, jednak historie pohybu vozidla v zadaném časovém intervalu. Uživatel si může zobrazit též knihu jízd pro zadané období. Mapová aplikace ve spojení s představovaným hardwarem dokáže odlišnou značkou zobrazit i aktuální pracovní stav a též celou jejich historii. To je výhodné například u dispečinku, který sleduje provoz sypačů v terénu (posyp, pluhování a další stavy vozidla).

Mapová aplikace pro sledování vozidel MapLog vyžaduje, aby ve Vašem prohlížeči internetu (Microsoft Internet Explorer, Mozilla, Mozilla Firefox) byla nainstalována podpora Java Virtual Machine. Pokud se mapa po jejím spuštění nezobrazí, bude příčina zřejmě v tom, že operační systém tuto podporu neobsahuje. V takovém případě je nutné potřebnou podporu Java Virtual Machine získat (např. ze stránek http://java.sun.com) a doinstalovat, případně (pokud ji již systém obsahuje) v nastavení internetového prohlížeče jen povolit.

Obr. 1: Úvodní stránka

205

Obr. 2: Přehled komunikace

Obr. 3: Funkce mapového okna

206

Obr. 4:Pohled na mapovou aplikaci I

Obr. 5:Pohled na mapovou aplikaci II

207

2.1 Sledování nebezpečných nákladů

Výstup pro sledování nebezpečných nákladů byl řešen jako technologická podpora výzkumného záměru MSM0021622418 Dynamická geovizualizace v krizovém managementu (GeoKrima) řešeného Masarykovou universitou. Záměr je primárně zaměřen na ověření základní metodiky adaptabilní kartografické vizualizace prostorových informací a pilotní scénář byl testován při přepravě nebezpečných nákladů, v tomto případě nebezpečných chemických látek, po veřejných komunikacích standardními dopravními prostředky.

V rámci řešení projektu GeoKrima byly navrženy následující funkce:

1) V případě normálního provozu, kdy přepravní vozidlo nevykazuje žádné mimořádné stavy, se jednalo o dvě základní funkcionality:a) sledování pohybu vozidel s přepravou nebezpečných látek v regionu. Pohyb

byl sledován na přehledce se základní topografickou situací, na níž měla být zobrazena:

· současná poloha vozidel,· identifikace aktuálních tras,· identifikace převáženého nákladu ve formě symbolu,· potenciální rizika přepravovaného nákladu na aktuálně nejbližší

zasažitelné okolí.

b) informace o okolí pohybujícího se vozidla, kdy se v zadaném prostoru měly zvýrazňovat případné prvky kritické infrastruktury podle druhu a množství převážené NCHL. Měly být plněny následující funkce:

· zobrazení geografické charakteristiky okolí, · ochrana kritické infrastruktury (CIP- Critical Infrastructure Protection) · příprava kontextových zobrazení prvků kritické infrastruktury podle

druhu a množství převážení NCHL,· zobrazení sídel a velkých koncentrací lidí,· zobrazení sociální struktura (školy, nemocnice, benzinové stanice),· zobrazení meteoprvků s využitím dostupných dat z ČHMÚ a Ředitelství

silnic a dálnic,· zobrazení přítomnosti dalších vozidel převážejících nebezpečné látky.

2) V případě havárie vozidla, tedy po indikaci jeho nestandardního chování, byly navrženy následující základní funkcionality:

a) zvýrazněná vizualizace všech objektů a jevů potenciálně zasažitelných v okolí vozidla pro danou převáženou NCHL (kontextová vizualizace vztažená k této látce),

b) automatizované předávání informací o poloze vozidla, jeho havárii, druhu a množství převážené NCHL, základních pokynů pro práci s danou NCHL a navrhované trase k místu havárie na operační středisko HZS. U navrhované trasy měly být uváženy i technické parametry zásahových vozidel,

c) automatizované předávání informací o poloze vozidla, jeho havárii, druhu a množství převážené NCHL a základních pokynů pro práci s danou NCHL na operační středisko Policie ČR – dopravní oddělení,

208

d) automatizované předávání informací o poloze vozidla, jeho havárii, druhu a množství převážené NCHL a základních pokynů pro práci s danou NCHL na operační středisko ZZS.

Řešení vlastního projektu vycházelo ze zkušeností pracovníků HZS a krizového řízení (většinou na základě osobních rozhovorů s nimi), ze zkušeností příslušníků řešitelského týmu z práce s geoinformačními, informačními a komunikačními technologiemi a s dálkovým přenosem dat. Vlastní řešení bylo navrženo tak, aby postihlo všechny rozhodující moduly celého sledovacího a rozhodovacího systému. Jednalo se o následující moduly:

• geoinformační moduly – databázové moduly s prostorově lokalizovanou informací a systémy na vizualizaci (standardní a kontextové) a geoprostorové analýzy,

• databázový modul s negeografickou informací - databáze chemických látek a metodických zásahových listů,

• lokalizační a komunikační modul mezi vozidly a řídícím pracovištěm,• komunikační modul mezi řídícím pracovištěm a zásahovými jednotkami.

Sledování nebezpečných nákladů bylo prováděno pomocí mobilní jednotky, data byla přenášena pomocí SWE modulu a lokalizace a vizualizace byla zajišťována prostřednictvím NavLog Geomobility serveru (viz obr.6).

Obr. 6: Vizualizace - NavLog Geomobility Server

209

2.2 Práce s GIS mobilním klientem

Cílem navigačních úloh je předávání informací o poloze mobilní jednotky a na základě těchto údajů předávání pokynů obsluze mobilní jednotky. Jedná se tedy o obousměrný tok dat.

Pro možnosti zobrazení podkladových dat na mobilní jednotce musí program (tlustý nebo tenký klient) umět převádět souřadnice z WGS do souřadnicových systémů používaných na našem území. Jedná se zvláště o rovinné souřadnice S-JTSK, případně S-42. Otázkou je, jakým způsobem vyřešit změnu souřadnicových systémů při cestování na větší vzdálenosti a do ciziny, kde se používají jiné souřadnicové systémy.

Pro pokud možno co nejefektivnější pohyb mezi dvěma body je základním požadavkem schopnost výpočtu nejkratší trasy, ideálně s aktuálními informacemi o průjezdnosti trasy a navržení alternativy vyhýbající se problémovým úsekům.

Rozšířenou možností je určování pozice vlastní polohy vůči jinému předmětu zadanému v mapě (waypointu). Tuto polohu je možno zobrazovat buď číselným údajem vzdálenosti a směrovou šipkou, kam má uživatel jít nebo zobrazit mapu, a v ní vyznačit polohu uživatele a waypoint. První varianta je praktická v homogenním terénu, kde se lze pohybovat všemi směry (les bez mlází, pole apod.), druhá varianta je praktická v nehomogenním terénu, resp. při větších vzdálenostech, kdy je výhodné využít stávajících cest apod. Vhodným rozšířením je zvuková signalizace přiblížení se k hledanému waypointu na uživatelem definovanou vzdálenost. Při zobrazení mapy si může uživatel vybrat, zda chce mapou otáčet tak, aby se orientovala ve směru jeho pohledu (což ovšem zabírá systémové prostředky) nebo aby byla mapa zobrazena vždy jihem k uživateli.

Pro aplikace sloužící k mapování je doporučena možnost vkládat soubory waypointů, které pak bude možné použít při navigaci. Waypointem může též být nějaký útvar, resp. dokumentační bod (vrt, skalní výchoz, geodetické body atp.). Možnost vkládat a zobrazovat tyto body na mapě spolu s navigační funkcí výrazně usnadní orientaci v terénu případně vyhledávání bodů. Tyto body by mělo být možné vytvářet též přímo v terénu - jedná se o waypointy, které byly zaznamenány buď při rekognoskaci či v průběhu měření a z nějakého důvodu (pozdější návrat na totéž místo, ověření informací s odstupem času apod.) se uživatel potřebuje na dané místo vrátit.

Vhodná je integrace GIS s komunikačním modulem při spojení s dispečinkem. Může se jednat buď o textové okno, ve kterém se mohou zobrazovat pokyny, případně o zvukový výstup.

Při logistických úlohách je důležitější opačný tok dat, tedy zasílání informací z mobilní jednotky na server. Ve většině případů se tyto aplikace samy o sobě obejdou bez vlastního uživatelského rozhraní, protože je žádoucí, aby uživatel nemohl zasahovat do systému a sám data ze systému nepotřebuje (kontrolní kniha jízd, sledování cenných zásilek). Vlastní data pak lze vyhodnocovat až v kanceláři po jejich získání z mobilní jednotky.

Při aplikaci v logistice se zaznamenávají informace o poloze a čase záznamu v mobilní jednotce. Data mohou být zasílána na server nebo ukládána v paměti mobilní jednotky a získána až po připojení počítače na mobilní jednotku.

210

Zvláštním a nejnáročnějším případem je mapování, respektive aktualizace dat, pomocí mobilní jednotky. Nejedná se však jen o mapování, ale např. i o elektronické podrobnější záznamy k lokalitám při rozvozu zboží apod.

Při vlastním mapování je zvláště důležité, aby práce s přístrojem byla co nejjednodušší. Tedy aby bylo minimalizováno zadávání informací pomocí klávesnice, příp. několikeré nastavení.

Proto by měla být definována knihovna prvků (katalog), ve které budou uloženy atributy každého prvku (vrstva, barva, tloušťka, typ čáry) tak, že uživatel před zákresem prvku pouze vybere z katalogu prvek, který chce zaznamenat, případně vyplní další atributy a textové informace k prvku (opět, pokud možno ze seznamu, který byl definován předem).

Rozšířenou možností aplikovatelnou při mapování je přizpůsobení měření mapě. Jedná se o možnost ztotožnit naměřená data s existujícím prvkem v podkladové mapě. Tato možnost je však diskutabilní z hlediska, zda je přesnější mapa nebo vlastní měření. K rozhodnutí, zda tuto možnost uživateli nabízet, by mohlo docházet na základě PDOP zjištěného aparaturou GPS. Automatizace této funkce je relativně složitá a výsledek je nutno překontrolovat. V tomto případě je nutné data předávat serveru k další distribuci až na pokyn uživatele, aby bylo možné data ještě zpracovat při postprocessingu než budou vydána dále.

Mapování však může probíhat též na základě existujících prvků, které se budou pouze aktualizovat. Potom je třeba rozlišit, zda dochází k vytváření nového prvku nebo aktualizaci starého. K editaci slouží nejčastěji funkce „posun lomových bodů“, případně posun celého elementu.

Při 3D GPS měření je třeba před měřením nastavit, případně potvrdit, výšku antény, jejíž hodnota by měla zůstávat uložená po posledním měření.

V případech logistických úloh nebo mapování mohou uživatelé přímo v systému vést dokumentaci k předání zásilky, případně vést digitální polní zápisník s poznámkami a další dokumentaci k mapování, tvorbě dokumentačních fotografií a jejich evidenci.

Proto může být pro některé úlohy součástí systému i možnost tato data ukládat rovnou v digitální podobě. V předchozí podkapitole byla zmíněna možnost vkládání orientačních bodů – waypointů do zvláštního pracovního souboru.

Další nezbytnou součástí je vedení poznámek k jednotlivým elementům naměřené mapy. Poznámky mohou být pomocné pro mapéra, případně dalšího zpracovatele, ale také poznámky nutné pro uživatele. Jako nejefektivnější se jeví varianta, kdy poznámky pro uživatele budou součástí atributů jednotlivých elementů a budou předávány na server k další distribuci, zatímco poznámky mapéra a dalšího zpracovatele budou buď ukládány jen na místním disku nebo do neveřejné části serveru. Obě varianty mají svá pro a proti. Hlavní nevýhodou ukládání na místní disk je to, že data budou stejně potřeba na jiném přístroji, tudíž je lze ukládat na serveru jako speciálním přenosovém médiu. Dále je tímto způsobem možné data sdílet s ostatními mapéry a kolegy. Výhodou varianty uložení dat na místní disk je v podstatě jenom omezení množství přenášených informací a nezanášení serveru pracovními soubory, které, jak ukazují zkušenosti, se na disku uloží, využijí

211

a neodstraní, takže vytvářejí na serveru množství přebytečných dat. Jako ideální se tedy jeví ukládat tato data v neveřejné části serveru a po zpracování měření v kanceláři se vždy zeptat, zda editace výsledné mapy byla dokončena a zda tedy daný soubor poznámek lze ze serveru odstranit.

Do této kategorie spadá i dokumentace ke vzorkům sebraným při mapování a informace k fotodokumentaci. Rozdíl je jen v tom, že lokalizace v mapě je spíše dokumentační (zvláště u fotodokumentace) a nebývá výsledkem konečné tematické mapy. Proto navrhujeme vést ještě pracovní - dokumentační mapu společně s poznámkami zvlášť na neveřejné části serveru, avšak s tím, že tato data jsou oproti předchozím nutná i po zpracování projektu, a proto se nebude nabízet jejich odstranění ze serveru.

NavLog se zabývá různými možnostmi spojení se serverem a to on-line, off-line a semi on-line. Nevýhodou plného on-line řešení je velké množství přenášených dat, což může být v některých případech zbytečné. Dalším problémem je výskyt území bez pokrytí signálem mobilních operátorů, a proto je nutné data zaznamenat na paměťové médium na mobilní jednotce a data poslat až v době, kdy bude přenos možný. Tomu odpovídá semi on-line řešení. Pro využití např. u záchranných systémů je nutno zajistit provoz systému i případě, že dojde k výpadku komunikační sítě. Z tohoto důvodu je nutné, aby mobilní jednotka dokázala pracovat autonomně. To znamená, že data by se musí stahovat s předstihem, aby v případě výpadku komunikační sítě mohl systém dále fungovat. Je pochopitelné, že toto nelze zajistit vždy. Optimální řešení funguje tak, že veškerá data potřebná k navigaci se uloží v mobilním klientovi ze serveru na začátku akce a dále budou v případě potřeby a možnosti aktualizována.

Pro mapování je možné využít též „mobilní server“, který bude obsahovat data a v tomto případě by bylo možné pro komunikaci s mobilní jednotkou použít i jiné bezdrátové spojení pomocí WiFi. Server může být buď samostatný počítač s větší kapacitou, případně může sloužit pro případ, kdy v okolí vlastního pohybu mobilní jednotky není dostatečně silný signál mobilního operátora (pro přímé spojení s „domovským“ serverem), zatímco „mobilní“ server může být v místě s dostatečně silným signálem.

Vzhledem k riziku vzniku chyby při přenosu dat v případě špatného signálu zprostředkujícího přenos dat musí probíhat kontrola konzistence dat na straně serveru a teprve potom je možno tato data smazat z paměti/datového média mobilního přístroje.

3. Závěr

Cílem implementovaných klientských řešení bylo ověření výsledku teoretického výzkumu v praxi na konkrétních praktických úlohách. Obdobná řešení v některých případech existují, ale jsou tvořena jako proprietární aplikace, bez možnosti snadné modifikace. Cílem bylo především provést praktické ověření spolupráce jednotlivých interoperabilních komponent založených na OGC standardech navržených a testovaných v rámci projektu NavLog (a eventuálně i v rámci projektu SpravaDat) v praxi. Modulární řešení představují budoucnost právě z pohledu snadné modifikovatelnosti. Zde je třeba vzít v úvahu, že mnoho ze standardů OGC, které jsou využívány, bylo dosud navrhováno především teoreticky, a pokud existují jejich implementace, tak se jedná obvykle pouze

212

o jednoúčelově prototypy. V rámci těchto řešení představují popsané aplikace unikátní řešení nejen v České republice, ale i v evropském a celosvětovém rozsahu. Významným přínosem je to, že se aplikace podařilo prakticky implementovat až na úroveň komerčních řešení.

Podstatnou částí klientských úloh bylo ověření využitelnosti mobilní jednotky a její začlenění do celé technologické linky a provázání na interoperabilní softwarové standardy. Testy, které byly s integrací mobilní jednotky provedeny, přesáhly rámec projektu NavLog a ukázaly na její širokou využitelnost. Popsané technologie jsou již v současnosti prakticky využívány, ale i nadále testovány v dalších výzkumných úkolech, a to například v projektech pro Evropskou kosmickou agenturou (ESA).

ČÁST IV

GEOPLAN

214

215

Kapitola 1: GEODATA PRO AKTUALIZACI INFORMAČNÍHO SYSTÉMU ZEMĚMĚŘICTVÍ A KATASTRUMILAN KOCÁB

1. Úvod

S rozvojem Informačního systému katastru nemovitostí v ČR (ISKN) se mění i tradiční postupy aktualizace databáze ISKN. Jsou vyvíjeny nové výměnné formáty dat, data se zpracovávají ve webovém prostředí a probíhá soustavná standardizace jak datová, tak komunikační. Značnou zátěž probíhajících změn pociťují zvláště zpracovatelé geometrických plánů, kterým tento proces přináší jak mnoho technologických změn, tak i náklady na pořízení nových prostředků. Výsledkem je zrychlení postupů aktualizace dat katastru nemovitostí a značná míra standardizace dat. Zvláště standardizace geodat katastru nemovitostí by měla být tím hlavním parametrem pro zvýšení kvality prací a usnadnění systému řízení těchto postupů.

Zejména přenášení dat ze zpracovatelských databází do ISKN a provádění formálních a administrativních kontrol dat sjednotí jak postupy zpracování, tak vlastní postup aktualizace dat katastru nemovitostí.

Cílem řešení projektu bylo na základě analýz současných informačních technologií vytvořit nové technologie pro tvorbu aktualizačních souborů využitelných pro státní správu zeměměřictví a katastru. Pro řešení byly využity možnosti všude dostupné sítě INTERNET a databázového uložení dat geometrického plánu v textovém výměnném formátu katastru nemovitostí.

2. Úloha a obsah geometrického plánu v současném katastru

Tradiční metody a formy geometrických plánů byly v posledním období ovlivněny novými možnostmi jak vlastního počítačového zpracování, tak i možnostmi přenosu, komunikace a sdílení dat.

Geometrický plán je technické dílo, které je výsledkem měřických činností v terénu. Všechny měřické činnosti jsou dokumentovány v záznamu podrobného měření změn (ZPMZ). Geometrický plán slouží jako technický podklad pro zápis právních úkonů a jiných listin do katastru nemovitostí, jako jsou např. nové stavby, reálně oddělovaná část nemovitostí, věcná břemena k části pozemku apod.

Jako geometrického základu podrobného měření pro vyhotovení geometrického plánu se využívá podrobných bodů polohového pole (PBPP) ve Státním souřadnicovém systému jednotné trigonometrické sítě katastrální (S-JTSK) nebo bodů polohopisu katastrální mapy, které mají svůj obraz jednoznačně identifikovatelný v terénu (tzv. identické body).

Historie tvorby geometrických plánů sahá daleko do doby, kdy se formoval způsob

216

aktualizace katastrálních map. Z historického hlediska lze rozdělit tvorbu geometrických plánů na geometrické plány vyhotovené:

• graficky (měřický stůl a pásmo),• číselně (určení zprostředkujících veličin pro následné zobrazení v mapě a možný

výpočet souřadnic podrobných bodů),• digitálně (přímé určení souřadnic podrobných bodů).

V současné době pracuje na tvorbě geometrických plánů přibližně 2000 úředně oprávněných zeměměřičů, kteří provádějí ověřování výsledků zeměměřických činností.

Počet vyhotovených geometrických plánů je ročně 130 – 140 tisíc, které do souboru geodetických informací katastru nemovitostí zpracovávají územně příslušná katastrální pracoviště.

Geometrický plán je neoddělitelnou součástí právních listin, podle nichž má být proveden zápis do katastru nemovitostí, je-li třeba předmět zápisu zobrazit do katastrální mapy. Geometrický plán musí ověřit úředně oprávněný zeměměřický inženýr, že „svými náležitostmi a přesností odpovídá právním předpisům“ a musí být opatřen souhlasem katastrálního úřadu s očíslováním parcel.

Současná dokumentace zpracování geometrických plánů je dána především Zákonem o katastru nemovitostí č. 344/1992 Sb. (Katastrální zákon) v aktuálním znění a Vyhláškou č. 26/2007 Sb. ze dne 5.2.2007 (Katastrální vyhláška).

Ustanovení katastrálního zákona definuje nové moderní podmínky pro vedení katastru v ČR s účinností od 1.1.1993. Zákon byl sestaven na následujících zásadách [63]:

• oficiality (vedení je stanoveno z úřední povinnosti katastrálními úřady v rámci územní působnosti),

• veřejnosti (každý má právo do katastru nahlížet a pořizovat si opisy),• ohlašovací (povinnost vlastníků a jiných oprávněných osob podávat informace

o změnách v katastru),• spolupráce (spolupracovat s katastrálními úřady při vedení katastru),• evidenční (skutečnosti evidované v katastru musí nejprve reálně vzniknout),• informační systém (katastr je začleněn do informační soustavy veřejné správy jako

GIS).

Při zápisu změn jsou uplatňovány zásady:

• intabulační (právo vznikne pouze při předložení nabývajícího tabulu - kontraktu -pouze na základě údajů katastru),

• evidenční (zápis práva vzniká také zápisem již vzniklého práva např. soudním rozhodnutím),

• legality (právo k nemovitosti vznikne až po rozhodnutí o povolení vkladu do katastru),

• oficiality (katastrální úřad je povinen do katastru provést zápis na základě ohlášení doloženého listinou z úřední povinnosti),

• priority (provádí se změny v časovém sledu v jakém došly na katastrální úřad),• ochrana dobré víry (pravdivost zápisů je vyjádřena ustanovením, podle kterého

každý, kdo vychází ze stavu v katastru, odpovídá skutečnému stavu věcí),

217

• postupné po přezkoumávání (přezkoumává se opodstatněnost zápisů bývalé evidence nemovitostí, vlastník uvedený v bývalé evidenci nemovitostí dokládá své vlastnické právo nabývacím titulem),

• dispozitivní (návrhy na změny může provádět pouze ten, kdo má právo uvedené v katastru, např. vklad věcného břemene),

• podkladem pro vyhotovení geometrického plánu je záznam podrobného měření změn.

Náležitosti záznamu podrobného měření jsou jednotně stanoveny „katastrální vyhláškou“ a obsahují:

a) popisové pole s vyplněnými údaji podle předtisku,b) náčrt,c) zápisník,d) protokol o výpočtech,e) záznam výsledku výpočtu výměr parcel a dílů,f) návrh zobrazení změny,g) údaje o účasti, popř. neúčasti, vlastníků dotčených pozemků a o jejich seznámení

s průběhem a označením nových nebo změněných hranic pozemků. Mezi všemi částmi záznamu podrobného měření musí být vzájemná shoda.

V popisovém poli se vyplní údaje podle předtisku s tím, že se uvede:

a) číslo plánu složené z čísla záznamu podrobného měření, čísla podle evidence zakázek vyhotovitele plánu (není-li evidence vedena, uvede se nula) a úplného letopočtu,

b) účel plánu podle ustanovení katastrální vyhlášky,c) u vyhotovitele plánu jméno, příjmení a adresa trvalého pobytu fyzické osoby nebo

obchodní jméno a adresa sídla podnikání podnikatele - fyzické nebo právnické osoby,

d) způsob označení nových hranic, pokud je jednotný, jinak se uvede u jednotlivých bodů v poznámce seznamu souřadnic,

e) stvrzovací doložka.

Náčrt obsahuje zákres geometrického základu (s označením identických bodů použitých pro zobrazení změny), měřické sítě, rámu s označením listů katastrální mapy (je-li jím náčrt dělen, a to jen u grafických map), dosavadního a nového (změnou vzniklého nebo zamýšleného) stavu polohopisu, způsob označení hranic (s rozlišením druhu ohrazení a oplocení), parcelní čísla a mapové značky druhů pozemků, značky budov a oměrné a jiné kontrolní míry, pokud nejsou uvedeny v zápisníku, popř. další související údaje obsahu katastru (způsob využití nebo ochrany nemovitosti apod.). Pokud jsou oměrné a jiné kontrolní míry uvedeny v zápisníku, symbolizuje se míra v náčrtu zakreslením krátké čárky uprostřed a podél příslušné délky. U zaměřované budovy a budov, které mají pro zaměření změny význam, je vhodné uvést jejich popisné nebo evidenční číslo.

Náčrt obsahuje také dosavadní i nový stav vyjadřující rozsah právních vztahů k nemovitostem dotčeným změnou, které dosud nejsou obsahem katastrální mapy (§ 84 odst. 1).

Náčrt má formální náležitosti grafického znázornění plánu. Vyhotovuje se v takovém

218

měřítku, aby všechny údaje byly zřetelné i při jeho případné reprodukci. Není-li možné v použitém měřítku některou část změny zobrazit (např. drobné výstupky), vykreslí se na okraji náčrtu detail ve větším měřítku s vyznačením vzájemné souvislosti písmenem velké abecedy. Není na závadu, je-li významnější obsah zvýrazněn (např. měřická síť červeně, nové budovy šrafováním), nesmí tím však být zhoršena čitelnost nebo reprodukovatelnost náčrtu. Nelze-li náčrt orientovat shodně s katastrální mapou, vyznačí se orientace k severu. Náčrt má formát A4 a v případě většího formátu (při měření většího rozsahu) se skládá do uvedeného formátu tak, aby na vrchní straně byl údaj o jeho příslušnosti k záznamu podrobného měření, nebo má-li náčrt více samostatných částí než 3, uvede se na první z nich také jednoduchý přehled jejich kladu.

V zápisníku se uvádějí:

• čísla a souřadnice bodů geometrického základu podrobného měření a kontrolních bodů,

• údaje o ověření polohy bodů,• změřené hodnoty určujících a kontrolních údajů nových bodů a kontrolních bodů,

popř. doplňující (vysvětlující) popis podrobných bodů. Zápis do tiskopisu může být nahrazen textovým výpisem z polního registračního zařízení.

Protokol o výpočtech obsahuje především:

• souřadnice vstupních bodů do výpočtu pro měření nových podrobných bodů zvolenou výpočetní metodou,

• výpočty vytyčovacích prvků, porovnání přesnosti výpočtů s kódy kvality,• výpočty pro zobrazení změny,• výpočet výměr parcel a dílů,• seznam souřadnic nových bodů.

Záznam výsledků výpočtu výměr parcel (dílů) se provádí ve stanovené formalizované podobě a obsahuje především:

• stanovení výměr parcel (dílů) a výpočetních skupin a jejich vyrovnání s kódem způsobu výpočtu,

• druh dřívější pozemkové evidence,• rozdíly výpočetních skupin,• stvrzovací doložku.

Obsah geometrického plánu musí vyjadřovat stav parcel před změnou v katastrální mapě a stav po změně v katastrální mapě a náležitosti podle katastrální vyhlášky:

• popisové pole podle vzoru (účel plánu, lokalizace, vyhotovitel, stvrzovací doložka, vyjádření katastrálního úřadu apod.),

• grafické znázornění (vyhotoví se ve vhodném měřítku i pro malé parcely, použijí se mapové značky podle klíče),

• výkaz dosavadního a nového stavu údajů katastru nemovitostí (vyhotoví se na tiskopisu ČÚZK, uvedou se údaje o druhu a způsob využití pozemků v novém stavu podle skutečnosti v terénu),

• seznam souřadnic,• výkaz údajů o bonitních půdně ekologických jednotkách (BPEJ).

Návrh zobrazení změn v katastrální mapě se provádí s ohledem na kvalitu katastrální

219

mapy a s ohledem na kódy kvality kontrolních bodů. Postup zobrazení změny se provádí na identické prvky katastrální mapy a napojení na dosavadní obsah katastrální mapy, aby bylo možno dosáhnout co nejlepší souvislosti s dosavadním obsahem mapy. Přiřazení se provádí zpravidla vhodnou transformací.

Nesoulad části hranic dvou rastrových obrazů téhož bloku parcel, tj. bloku parcel zobrazených v měřítku 1 : 2880 a bloku parcel v měřítku 1 : 1000, nastal z důvodu srážky mapového listu a vlivem polohové nepřesnosti původní kresby, kterou lze charakterizovat střední souřadnicovou chybou větší 0,50 m a zobrazit ji na trojrozměrném modelu s údaji přesnosti mapového listu. Při vyrovnání na identické body obvodu bloku je třeba odstranit oba problémy současně, tj. srážku i nepřesnost.

Základní principy transformace:

• geometrický (podobnostní transformace), • statistický (metoda kolokace).

Teoretický základ metody byl zpracován Soukupem z ústavu teorie informace a automatizace AV ČR [89].

Způsob aplikace metody kolokace na převod rastrových obrazů katastrálních map na identické body je dán vhodnou volbou přibližného parametrického modelu (trendu) a doplňujících náhodných veličin (signálu). S ohledem na povahu problému bylo rozhodnuto následovně:

• trend: lokální podobnostní transformace, • signál: nepravidelnost srážky mapového listu, lokální deformace trigonometrické

sítě původní souřadnicové soustavy.

Pojem lokální podobnostní transformace znamená, že transformační parametry nejsou v celé ploše mapového listu konstantní, ale mohou se spojitě měnit. Tato modifikace podobnostní transformace umožňuje dostatečně citlivou přizpůsobivost transformačního modelu skutečnému průběhu deformace mapového listu, zejména při eliminaci srážky mapového listu.

Zvolený transformační model lze zapsat maticovou rovnicí [89]:

která představuje transformaci (zobrazení).

Hlavním charakteristickým rysem metody kolokace je rozklad výsledné polohy transformovaného bodu do dvou složek: trend a signál. Tyto složky odpovídají zmíněným dvěma principům transformace. Trend je představován podobnostní transformací s transformačními koeficienty p, q; signálem je hodnota náhodné funkce φ. Význam korekcí φ (ω) je v různých fázích převodu odlišný. Představuje srážku mapového listu a vyjadřuje lokální nehomogenity bodového pole způsobené nedostatky technologie tvorby map původního pozemkového katastru, příp. dalšími neznámými faktory. Náhodný charakter funkce φ (statistickou stabilitu a normalitu) lze testovat standardními statistickými testy [89].

,

220

Další podstatnou charakteristikou metody kolokace je požadavek, aby blízké body byly zobrazeny blízko sebe i po transformaci. Tento požadavek vymezuje statistické charakteristiky náhodných korekcí φ (ω) a je kvantifikován pomocí tzv. kovarianční funkce.

Při porovnání různých metod transformace bloků do katastrální mapy se ukázalo, že metoda kolokace na několika testovacích lokalitách rovnoměrně rozmístěných na území ČR vykázala nejlepší polohovou přesnost ve vztahu k zaměřeným identickým bodům. Obdobný způsob transformace byl vyvinut na katedře matematiky fakulty aplikovaných věd Západočeské univerzity v Plzni, jejímž autorem je Čada [181,182].

2.1 Zlepšení procesu tvorby geometrických plánů s ohledem na uplatnění nových technických prostředků

V technologickém procesu zpracování geometrického plánu a vybudování nových PBPP je možno vysledovat etapy, které by bylo možno nazvat slabými místy:

a) ztráta času při zpracování,b) ohrožení kvality prací,c) opakované vytváření kopií dat,d) náročnost na měřiče v obtížném prostředí.

Ad a) Rekognoskace v terénu, ověřování průběhu hranic pozemků a zjišťování popisných informací vyžaduje důkladnou přípravu a pořízení dostatečného množství nesourodých materiálů. Všechny tyto podklady ani po pečlivé přípravě nebývají pro práci v terénu dostatečné. Zeměměřič musí dopočítávat z nepřipravených podkladů v papírové formě mnoho vytyčovacích prvků, kontrolních a oměrných měr. Ztráty času vznikají i při vyhledávání PBPP z nedokonalé přípravy dat a chybných podkladů. V neposlední řadě, pokud některý z opravených či jiných podkladů chybí, musí zeměměřič práci přerušit, odjet z terénu a opakovat postup jindy, čímž vznikají časové ztráty.

· Řešení: zlepšení komunikace terén - centrum, digitalizace podkladů.

Ad b) Kvalita zeměměřických prací je podstatným parametrem práce geodeta a je v terénu ovlivněna mnoha příčinami, jako např. zkušeností, pečlivostí měřiče, počasím apod. Často se stává, že jsou opomenuty při zaměřování některé důležité údaje (kontrolní, oměrné, souřadnice podrobného bodu..) a tato skutečnost je zjištěna až v kanceláři. Pro značnou náročnost (čas, doprava…) se již tyto drobné závady (často nezjistitelné) neodstraňují a dílo se dokončí s jistou dávkou „nespolehlivosti“.

· Řešení: on-line přístup k datům z terénu do centra

Ad c) Slabým místem je stálé pořizování kopií (papírových) pro práci v terénu a nekonečné opisování a přepisování naměřených dat. Jednou získaná a vytvořená informace by měla být mnohonásobně využita bez „ručního“ opětovného přepisování. Pořizování pracovních výpočtů, jejich přepisování do „brujonů“ a „skic“, které se posléze

221

přepíší a zahodí, aby vznikl nový „oficiální“ dokument (ZPMZ, vytyčovací náčrt…) vede k prodlužování výrobního postupu a je zdrojem chyb.

· Řešení: digitalizace a standardizace výměnných formátů geodat a služeb

Ad d) Zeměměřič musí v terénu řešit náročné výpočetní a zobrazovací operace v krajně v nepříznivých podmínkách jako např. prach, slunce, déšť, sníh, mráz, hluk, zvědavci, nemožnost rozložit dokumentaci a papírové podklady.

· Řešení: mobilní způsob měření a on-line přístup do zdrojové databáze.

Výpočetní práce je třeba provádět se značným vypětím a soustředěním, přičemž podmínky nedovolují provádět práce s patřičným klidem a tím i spolehlivostí.

Z tohoto pohledu by bylo řešením práce v terénu minimalizovat a přenášet data ke zpracování do centra.

Výzkum nových technických prostředků pro vyřešení komunikace terén – kancelář byl proveden souběžně s řešením projektů, které jsou součástí této publikace, a výsledků bylo využito pro aplikaci v oblasti tvorby geometrických plánů.

222

223

Kapitola 2: DATA GEOMETRICKÉHO PLÁNU OBSAŽENÁ VE VÝMĚNNÉM FORMÁTUSTANISLAV HOLÝ, MILAN KOCÁB

1. Úvod

Od roku 2001 začal být katastr nemovitostí veden v Informačním systému katastru nemovitostí (ISKN). Data KN z ISKN jsou od této doby poskytována veřejnosti též ve formě souborů s přesně definovaným obsahem v podobě nového výměnného formátu *.VFK. Popis nového výměnného formátu (NVF) byl zveřejněn ve Zpravodaji ČÚZK číslo 4 z roku 2002 ve znění Dodatku č.1 ze dne 30.6.2003 a Dodatku č. 2 ze dne 18.11.2003 uveřejněného ve Zpravodaji ČÚZK č.4 z roku 2003 a stále se udržuje v aktuální formě.

Nový výměnný formát ISKN je určen k vzájemnému předávání dat mezi systémem ISKN a zpracovateli geodat, zvláště pak geometrických plánů (GP). Tento datový soubor výměnného formátu je textový soubor skládající se z:

• hlavičky, • datových bloků.

Každý z datových bloků NVF v sobě obsahuje informaci o atributech a jejich formátu následovanou vlastními datovými řádky.

Nový výměnný formát (NVF) je textový soubor s kódováním češtiny dle ČSN ISO 8859-2 (ISO Latin2). Oddělovačem jednotlivých údajů na řádku je středník (;), textové a datumové položky jsou v uvozovkách („..”). Počátkem roku 2006 začala být distribuována verze 3.0. Uvažuje se o rozšíření struktury NVF o údaje o zhotoviteli geometrického plánu, označení zakázky, účelu geometrického plánu, dotčených parcel a mapových listů.

Organizace souboru s daty NVF je taková, že celý soubor s daty NVF lze snadným způsobem převést na SQL dávku pro naplnění dat do relační databáze zpracovatele GP nebo uživatele dat ISKN (např. různé GIS systémy), jak názorně ukazuje následující příklad.

Příklad datové věty v NVF (datový blok par):

&DPAR;15314040707;0;”11.06.2002 10:32:25”; „”;3; 16330115707;;;”PKN”; 601144;;2;1;;;;37059; 0;13;;;716;;””;14378510707;;14095964707;”a”

a jí odpovídající věta v SQL dávce (příkaz INSERT)

INSERT INTO par VALUES (15314040707,0,’2002-06-11 10:32:25’,NULL,3,16330115707,NULL,NULL,’PKN’,601144,NULL,2,1,NULL,NULL,NULL,37059, 0,13,NULL,NULL,716,NULL,NULL,14378510707,NULL,14095964707,’a’);

Nový výměnný formát zahrnuje 10 datových skupin v 62 datových blocích. Jednotlivé datové bloky NVF se nekryjí co do obsahu se zdrojovými tabulkami databáze ISKN v poměru 1:1. Do jednoho datového bloku výměnného formátu je v některých případech sloučeno více zdrojových tabulek ISKN (např. datový blok NVF PAR zahrnuje

224

v ISKN 3 tabulky – PARCELY, PARCELY_M, PARCELY_B). Je to z toho důvodu, že uvnitř databáze ISKN jsou organizovány některé tabulky pro samostatné ukládání minulého stavu (např. tabulka PARCELY_M) a budoucího stavu (např. tabulka PARCELY_B). Navíc datové bloky s prvky katastrální mapy (PKMP) obsahují v databázi ISKN tabulky s geometrií. Pro import dat GP z NVF do ISKN je využito pouze 11 datových bloků. Do tohoto počtu nejsou započítány datové bloky BUD a OB (charakterizující budovy) a rovněž SPOL (blok je připraven pro KM-D nové generace). Nicméně tyto datové bloky jsou zmíněny v následujícím textu.

2. Datové skupiny NVF ISKN

Přehled jednotlivých datových skupin:

1) Nemovitosti (NEMO) parcely a budovy.• obsahuje tyto datové bloky:

a) parcely, (PAR) b) budovy, (BUD) c) části budov, (CABU) d) číselník způsobů ochrany nemovitosti, (ZPOCHN) e) číselník druhů pozemků, (DRUPOZ) f) číselník způsobů využití pozemku, (ZPVYPO) g) číselník zdrojů parcel ZE, (ZDPAZE) h) číselník způsobů určení výměry, (ZPURVY) i) číselník typů budov, (TYPBUD) j) číselník mapových listů , (MAPLIS) k) číselník katastrálních území, (KATUZE) l) číselník obcí, (OBCE) m) číselník částí obcí, (CASOBC) n) číselník okresů, (OKRESY) o) číselník krajů, (KRAJE) p) přiřazení způsobu ochrany k nemovitostem, (RZO) q) způsob využití budov. (ZPVYBU)

2) Jednotky (JEDN) bytové jednotky.• obsahuje tyto datové bloky:

a) jednotky, (JED) b) číselník typů jednotek, (TYPJED) c) způsob využití jednotek. (ZPVYJE)

3) Bonitní díly parcel (BDPA) kódy BPEJ k parcelám.• obsahuje tyto datové bloky:

a) bonitní díly parcel. (BDP)

4) Vlastnictví (VLST) listy vlastnictví, oprávněné subjekty a vlastnické vztahy.• obsahuje tyto datové bloky:

a) oprávněné subjekty, (OPSUB) b) vlastnictví, (VLA)

225

c) číselník charakteristik oprávněných subjektů, (CHAR_OS) d) katastrální tělesa. (TEL)

5) Jiné právní vztahy (JPVZ) ostatní právní vztahy kromě vlastnictví.• obsahuje tyto datové bloky:

a) jiné právní vztahy, (JPV) b) číselník typů právních vztahů. (TYPRAV)

6) Řízení (RIZE) údaje o řízení (vklad, záznam).• obsahuje tyto datové bloky:

a) řízení (vklad, záznam), (RIZENI) b) vazba řízení – katastrální území, (RIZENI_KU) c) objekty řízení (parcely, budovy..), (OBJRIZ) d) předměty řízení, (PRERIZ) e) účastníci řízení, (UCAST) f) adresy účastníků řízení , (ADRUC) g) listiny, (LISTIN) h) další údaje listin, (DUL) i) vazba listiny – další údaje listin, (LDU) j) číselník typů listin, (TYPLIS) k) číselník typů předmětu řízení, (TYPPRE) l) typy řízení, (TYPRIZ) m) typy účastníků řízení, (TYPUCA) n) vazba účastníci – typy účastníků řízení, (UCTYP) o) přiřazení listin k nemovitostem, vlastnictví a jiným právním vztahům. (RL)

7) Prvky katastrální mapy (PKMP) digitální katastrální mapa.• obsahuje tyto datové bloky:

a) souřadnice obrazu bodů polohopisu v mapě, (SOBR) b) spojení bodů polohopisu – definuje polohopisné liniové prvky, (SBP) c)spojení bodů polohopisu – definuje nepolohopisné liniové prvky, (SBM) d) číselník kódů charakteristiky kvality bodu, (KODCHB) e) číselník typů souřadnicových systémů, (TYPSOS) f) hranice parcel, (HP) g) obrazy parcel (parcelní číslo, značka druhu pozemku,..), (OP) h) obrazy budov (obvod budovy, značka druhu budovy), (OB) i) další prvky mapy, (DPM) j) obrazy bodů BP, (OBBP) k) číselník typů prvků prostorových dat. (TYPPPD)

8) BPEJ (BPEJ)hranice BPEJ včetně kódů.• obsahuje tyto datové bloky:a) hranice BPEJ, (BPEJ)b) označení BPEJ, (OBPEJ)

9) Geometrický plán (GMPL) geometrické plány.• obsahuje tyto datové bloky:a) hlavičky geometrických plánů a ostatních změn KM, (NZ)b) hlavičky ZPMZ, (ZPMZ)

226

c) vazební tabulka návrhů změn KM – ZPMZ, (NZZP)d) souřadnice polohy bodů polohopisu (měřené). (SPOL)

10) Rezervovaná čísla (REZE) rezervovaná parcelní čísla.• obsahuje tyto datové bloky:a) rezervovaná parcelní čísla, (RECI)b) dotčená parcelní čísla, (DOCI)c) dotčená historická parcelní čísla. (DOHICI)

3. Požadavky na importovaná data

Datové bloky a standardizovaná forma jsou nezbytné pro tvorbu NVF GP tak, aby bylo možné na základě tohoto popisu definovat požadavky na funkcionalitu aplikací zahrnujících práci exporty/importy geometrických plánů. Import výměnného formátu je definován z pohledu organizace přijímající data (katastrální pracoviště ČÚZK). Obdobně, je-li zmiňován „export“, jedná se vždy o export výměnného formátu z pohledu organizace poskytující data jednotlivým zpracovatelům.

Pro kontrolu dat NVF geometrických plánů pro import do ISKN jsou zásadní zejména následující kontroly, kterými by měla importovaná data bez chyb projít:

• Textové prvky musejí mít vyplněny souřadnice x,y (texty jsou vždy nepolohopisné prvky), text, úhel, velikost a justifikaci, nesmějí naopak existovat navázané záznamy v blocích SBP, SBM.

• Značky musejí mít vyplněnu vazbu na bod polohopisu (polohopisné značky) nebo souřadnice x,y (nepolohopisné značky), úhel a velikost, nesmějí naopak existovat navázané záznamy v blocích SBP, SBM.

• Liniové prvky - musejí existovat navázané záznamy v blocích SBP (polohopisné prvky), SBM (nepolohopisné prvky), jejich počet musí být aspoň dva body (pro lomenou čáru a křivku), právě tři body pro oblouk a kružnici danou třemi body, právě jeden bod pro kružnici danou středem a poloměrem.

• Hodnota sloupce TYPPPD_KOD musí být v souladu s obsahem bloku TYPPPD (Číselník typů prvků prostorových dat).

• Nové body GP přenášené v bloku SOBR (číslo jejich ZMPZ pro dané k.ú.) musí odpovídat údajům v bloku ZPMZ, které by měly korespondovat s údaji v bloku REZE v exportovaném NVF.

• Souřadnice všech importovaných bodů musí vyhovět kritériím pro Xmax, Xmin, Ymax a Ymin (vymezující obdélník) definovaných pro každé katastrální území v centrálních číselnících ČÚZK.

• Kontrola definice RZO pro nové parcely ZPF (zemědělského půdního fondu) a LPF (lesního půdního fondu).

• Při importu prvků GP jsou přípustné pouze PRIZNAK_KONTEXTU = 3 (nový prvek) a PRIZNAK_KONTEXTU = 1 (rušený prvek) – viz další odstavec.

• Kontrola existence mapových značek druhu katastrální hranice na správních hranicích pro linie >25 m.

227

Datové skupiny NVF ISKN obsahují další podrobné definice pro datové bloky nutné pro import geometrických plánů do ISKN.

Většina z datových bloků zásadních pro import GP do ISKN obsahuje kromě ID unikátního pro daný blok též atributy informací o aktuálnosti dat, tak jak bylo popsáno výše. Další atributy specifické pro každý datový blok jsou obsahem výměnného formátu dat ISKN.

228

229

Kapitola 3: VYUŽITÍ PŘÍMÉHO PŘÍSTUPU KE GEODATŮM V ZEMĚMĚŘICTVÍTOMÁŠ CAJTHAML, STANISLAV HOLÝ

1. Úvod

Český úřad zeměměřický a katastrální poskytuje zpracovatelům geometrických plánů data v podobě souborových dat ve stanoveném výměnném formátu a podle „Pokynů č.30“ – ČÚZK je také vyžaduje převážně ve formátu VFK.

Na rozdíl od minulosti (90. let), kdy všechny potřebné geoinformace byly mezi poskytovatelem a uživatelem předávány na datových médiích, je v současné době velmi patrný trend, kdy se (díky internetizaci celé naší společnosti) dostupnost nezbytných geoinformací velmi rychlým tempem přibližuje nejširší skupině uživatelů. Významnou roli pro on-line přístupy k datům hrají kromě internetových aplikací i webové služby (podstatou webových služeb je komunikace stroj - stroj v prostředí internetu pomocí standardních protokolů založených nejvíce na jazyku XML), které se čím dál výrazněji prosazují do povědomí odborné veřejnosti.

2. Jakým způsobem jsou dnes u nás využívána geodata?Dosud největší uplatnění geodat se stále nachází tam, kde jsou geodata přímo

součástí rozhodovacích procesů a mají legislativní oporu, tj. ve státní správě a samosprávě. Užití dat v soukromém sektoru není v současné době ještě plně rozvinuto. Geodata jsou v soukromém sektoru užívána především tam, kde dochází určitým způsobem k interakci se státní správou (předávání dat, zpracování dat apod.) a dále jsou užívána na informačních portálech.

Pro oblast sdílení dat je u nás v dnešní době charakteristické:

• data jsou dosud v drtivé většině případů replikována, nedochází většinou k jejich sdílení,

• distribuce dat dosud v převážné míře probíhá klasickými metodami pomocí přenosu na kompaktním disku (CD nebo DVD), disketách nebo USB pamětích,

• webové technologie jsou dosud většinou užívány pouze pro vizualizaci geografických informací, a to většinou formou informačních portálů,

• nové metody poskytování dat pomocí webových služeb jsou teprve v počátcích a jsou implementovány relativně pomalu,

• ve větší míře neexistuje nabídka integrovaných služeb v oblasti geodat. Ty nenabízejí uživatelům vlastní originální data, ale až informace z nich derivované (včetně nezbytných metadat),

• zatím jsou pouze v počátcích modely Public Private Partnership (PPP) pro komerční i nekomerční využívání geodat.

Standardizace a interoperabilita geodat (syntaktická a sémantická) není v ČR na dostatečné úrovni:

230

• Neexistuje většinou dostatečná informovanost o zdrojích prostorových dat a pokud již data existují (ať už v jakékoli podobě), potom zásadním nedostatkem je, že v nich absentují metadata.

• Nejsou dostatečně vyvinuty metainformační systémy. Ty by měly sloužit jak ke zvýšení efektivity IS, tak k definování legislativního rámce, který je nutný k vedení a vyhledávání vhodných geodat.

• Není dostatečně rozpracována metodika generalizace dat, což vede k tomu, že neexistuje vazba mezi mapovými podklady v různých měřítkách.

• Ve všech sférách se poskytovatelé a uživatelé dat málo snaží uplatňovat standardy OGC a principy INSPIRE.

3. Výhody přímého přístupu ke geodatům

Uživatele geodat u nás lze podle způsobu využití dat rozdělit do následujících skupin:

• geodata jsou využívána jako podkladová data pro tvorbu dalších prostorových dat – např. projektanti, geodeti,

• geodata jsou využívána jako datová báze pro vytváření informačních systémů. V tomto případě uživatel tuto prostorovou bázi obvykle užívá jako referenční vrstvu pro identifikaci polohy tematických objektů a vlastní informační systém tohoto uživatele vzniká nad touto bází dat (např. turistické informační systémy, mapy na městských portálech),

• informační obsah geodat je použit pro generování odvozených informací (např. navigační úlohy),

• geodata jsou předmětem aktualizace vlastního obsahu.

Pro všechny tyto skupiny uživatelů je společná zásadní potřeba práce s aktuálními geodaty. Replikace dat na různé servery může pouze velmi obtížně zajistit práci s aktuálními daty. Princip poskytování geodat z místa (organizace), které je zodpovědné za jejich správu, je optimálním východiskem pro příští otevřené systémy.

Uživatelé, kteří prostorovou informaci užívají především ve svých informačních systémech nebo z ní využívají pouze vybrané specifické informace (např. lokalizace polohy v systémech sledování vozidel), nepotřebují mít v případě on-line poskytování dat své vlastní experty na přípravu a údržbu geodat a nemusí ani vlastnit obvykle značně nákladný software pro správu a přístup k datům. Přes definovaná rozhraní získávají pouze požadované údaje nebo mapovou kompozici pro zobrazení, které může být prováděno běžnými prohlížeči implementovanými v rámci operačních systémů.

Služby on-line přístupu k datům mohou výrazně napomoci i k postupnému vytváření optimálně fungujícího trhu s prostorovými informacemi a službami. To je zřejmé, zvážíme-li tato hlediska:

• náklady na jednorázové pořízení a systematickou údržbu prostorových dat jsou ve většině případů enormně vysoké,

• poptávka po kvalitních prostorových datech existuje, je často limitována jejich vysokou pořizovací cenou, ale i jejich absencí na trhu s geodaty,

231

• samotní uživatelé si často pořizují vlastní data z důvodů snížení nákladů, která však nemají odpovídající kvalitu a často přitom dochází i k porušování práv k duševnímu vlastnictví (IPR),

• většina uživatelů potřebuje pouze derivované informace z prostorových dat, vlastní datové soubory jsou pro ně zbytečné a rozsáhlé a v případě komerčních dat většinou i velmi drahé. Většina uživatelů využije pro svou práci často velmi prostorově omezený segment dat a pořizovat celé datové soubory je pro ně značně neekonomické,

• zpracovatelé geometrických plánů potřebují aktuální informace ze zpracovávaného území garantované správcem dat (ČÚZK). Přístup k datům katastru by usnadnil způsob aktualizace.

Z toho je zřejmé, že vytvoření on-line datových služeb pro geodata může napomoci užívání dat a zrychlí procesy i přístupnost ke geodatům.

4. Interoperabilita geodat

Zatímco základní principy interoperability geodat byly již popsány v kapitole 4 oddílu SpravaDat, pro úspěšnou implementaci v rámci tvorby národní prostorové informační infrastruktury je nutné zajistit podporu na několika úrovních:

• legislativní úroveň – tj. vytvořit takové legislativní prostředí, které bude vyvíjet tlak na orgány státní správy a samosprávy směrem k tomu, aby jimi implementovaná řešení byla plně v soulady se standardy a principy interoperability;

• vývoj software – je nezbytné vyvíjet permanentní tlak na vývojářské firmy, aby jejich řešení (především řešení dodávána státní správě a samosprávě) vycházela z principů interoperability a nebyla budována jako proprietární řešení. Toto nemusí být vždy kladně přijímáno silnými organizacemi působícími na trhu v oblasti geodat, neboť může narušovat jejich monopolní postavení na trhu;

• využití dat (zejména komerčních) – v tomto případě je především potřeba vést osvětu, která bude demonstrovat, že on-line poskytování dat na interoperabilních základech může významně rozšířit trh s geodaty.

5. Obecné principy integrace dat

Slovo „integrace“ pochází z latinského slova „integrare“ a znamená dáti něco v jeden celek. Znamená to dáti dohromady elementy, z kterých má být celek. Z tohoto pohledu je např. i digitální Státní mapa 1 : 5000 integrována z několika částí.

Integrace je řetězení výrobních postupů, údržby, šíření dat včetně systému jejich aktualizace a archivace. Skladba datových sad musí být podle temat a podle společné normy pro zobrazení a obsahovat i metadata. Informace by měla být ověřena, zkompletována s ohledem na její vývoj a přesnost, než bude integrována.

Integrace je etapa finalizace geografických dat před jejich vydáním uživatelům [93].

232

5.1 Hlavní úloha (zásady) geografických dat (přidaná hodnota datům)

V případě integrace dat musí být zohledněno optimální využití existujících Státních mapových děl, využity stávající soubory a jejich struktura a ekonomický aspekt výsledného díla.

V důsledku toho je možno s využitím daných prostředků daleko rychleji a daleko efektivněji rozšířit geografická data jako důležité národní bohatství. Bývá zvykem, že stát definuje v první etapě, která data je třeba integrovat, v jaké forměa pro jaký účel. Důležitou podmínkou je zohlednit již započatou práci uživatelů dat a postup integrace zvolit podle uživatelských hledisek.

Nutno při integraci respektovat dva principy:

1) Princip dosažitelné kvality díla:· příprava vhodných dat k integraci,· specifikace dat,· kontrola dat,· stanovení tematického obsahu,· zajištění partnerů pro tvorbu a aktualizaci zvolených temat.

2) Princip reality provedení:· globální ekonomický výpočet,· integraci dat provést s ohledem na programové vybavení a možnosti importu

datových sad uživatelů,· vypořádat legislativní práva k datům,· zvolit jednoduché technické prostředky pro práci s daty.

Za těchto podmínek je třeba zpracovat různé datové sady a nabídnout je uživatelům.

6. Problémy spojené s přímým přístupem ke geodatům

V souvislosti s výhodami on-line přístupu ke geodatům je nutné se též zmínit o problémech, které nutnost on-line přístupu může přinášet.

6.1 Technické problémy

Na rozdíl od off-line přístupu, kde uživatel obdrží od poskytovatele geodata na datovém médiu a v případě využití (čtení dat) v podstatě spoléhá jen na kvalitu tohoto média, je uživatel, který přistupuje ke geodatům on-line, v rozdílné situaci. Má možnost si sice aktuální data od serveru kdykoliv (a opakovaně) vyžádat, ale potřebuje-li je okamžitě využívat, musí se bezpodmínečně spolehnout na:

• dostupnost, spolehlivost, propustnost (v případě větších datových přenosů i vhodná rychlost) internetového připojení,

• spolehlivost a potřebný výkon serveru, který data uživatelům poskytuje.

233

Především pro on-line práce v terénu je nutné vždy počítat s možnou nedostupností internetu. Žádný z typů internetového připojení používaný pro mobilní přístup k internetu nelze označit jako absolutně spolehlivý. Zato podmínky internetového připojení z pevných počítačů jsou v současné době již velmi spolehlivé a výpadky sítí jsou relativně vzácné.

6.2 Bezpečnost on-line serverů

Pomineme-li otázku bezpečnosti internetového připojení na straně klienta, zůstává zásadní problematikou on-line přístupu k datům zabezpečení dat na straně poskytovatele. Vyloučíme-li chyby v konfiguraci serveru poskytujícím data, může potenciální útočník proniknout do chráněných systémů především prostřednictvím IP spoofingu (potenciální útočník má možnost odposlouchávat síťové komunikace a může mezi přenášená data vložit vlastní IP pakety, případně převzít celé spojení na úrovni síťového protokolu) nebo prostřednictvím útoku proti DNS (útočník pozmění záznam o doménovém jméně a je schopen přesměrovat síťový provoz takovým způsobem, že koncový uživatel nebo webová služba komunikuje přímo se systémem pod kontrolou útočníka).

Pro on-line přístup k důvěrným datům často nevyhovuje přístup prostřednictvím protokolů HTTP a FTP (prostřednictvím uživatelského jména a hesla). V těchto případech se na serveru poskytujícím on-line data využívají bezpečné služby, zejména SSL. SSL slouží jednotlivým aplikačním protokolům k zabezpečení přenosu. Umožňuje uživateli se autentizovaně přihlásit bez toho, aniž by se sítí přenášelo heslo. SSL může využívat jednak protokol HTTP (jedná o HTTPS - HTTP over SSL) nebo protokol LDAP v podobě Secure LDAP. Problém poskytování on-line dat pomocí protokolu HTTPS většinou spočívá v tom, že data jsou většinou umístěna ve vnitřní síti poskytovatele dat za jeho firewallem. Přitom webový server, který komunikuje s klientem, musí ležet před firewallem, tj. musí být dostupný z prostředí internetu. Aby byl umožněn z webového serveru přístup na data ve vnitřní síti, musí tento server ležet v demilitarizované zóně firewallu (LAN firewallu), která je chráněna vlastní filtrací prostřednictvím přístupového routeru.

Vyšší bezpečnost a ochranu než systémy vzdáleného on-line přístupu chráněné heslem poskytuje ověřené a šifrované spojení na bázi VPN (Virtual Private Network). Technologie VPN využívají šifrovaného tunelu v internetu zakončeného VPN koncentrátorem. Ten vpustí uživatele až po úspěšné autentizaci, většinou prostřednictvím služby LDAP.

234

235

Kapitola 4: KOMUNIKAČNÍ SÍTĚ VHODNÉ PRO ZEMĚMĚŘIČETOMÁŠ CAJTHAML

1. Úvod

Právě dnes dochází k budování rozsáhlých informačních internetových serverů, které poskytují tematicky zaměřené informace z mnoha velice různých oblastí. Není snadné v množství informací ani správně definovat odpovídající termíny nebo definice, které by nám pomohly požadované informace vygenerovat. Z toho důvodu vznikají tematicky zaměřené webové portály, jejichž existence je nasnadě.

Cílem tematického webu pro oblast zeměměřictví a katastru by mělo být vybudování webového portálu, který bude mít za úkol:

• Poskytovat informace - prezentace map (mapové servery).• Komunikovat s ostatními servery v resortu ČÚZK - např. DATAZ (zobrazování

vybraných bodů ZTS, zhušťovacích bodů a bodů PBPP).• Získávat a poskytovat metadata - vývoj, aktualizace.• Specializace serverů - pozemkové úpravy, vzdělávací servery, informace pro úředně

oprávněné zeměměřické inženýry atp.

V současné době lze spatřit server obdobného charakteru - server ČÚZK [www.cuzk.cz]. Na tomto serveru lze zajisté najít velké množství relevantních informací. V budoucnu by se mohl tematický webový server stát vhodným doplňkem tohoto oficiálního serveru státní správy a poskytovat informace i pro zpracovatele geometrických plánů.

2. Zařízení pro bezdrátové technologie testovaná ve VÚGTK

Na základě důkladné analýzy dostupných bezdrátových sítí, která je detailně popsána v kapitole 4 oddílu NavLog, byly vytipovány odpovídající terénní prostředky schopné s těmito technologiemi spolupracovat.

Pro testovací účely bylo pořízeno zařízení označované jako tablet PC spolu s notebookem, podmínkou byla bezdrátová komunikace mezi těmito zařízeními. Pro průzkum trhu byl vybrán tabletpc Fujitsu-Siemens Computers (FSC) Stylistic ST5011 a notebook FSC Lifebook S7010. Obě tato zařízení disponují nejmodernějšími WiFi síťovými kartami na bázi protokolu IEEE 802.11g. Pro účely komunikace byla pořízena také GPRS karta od stejné firmy.

236

Tablet PC je vybaven pro práci v terénu mimo jiné i outdoorovým provedením. K tabletu je k dispozici kromě standardní brašny také držák na rameno, takže je možné pomocí pera pohodlně pracovat v terénu jako na podložce (viz obr. 1,3).

Notebook FSC Lifebook S 7010 -LIFEBOOK S7010 má vestavěný adaptér gigabitové LAN a samozřejmě i obligátní modem 56k, volitelně je vybaven modulem bezdrátové sítě WiFi standardu 802.11 b/g a také modulem BlueTooth. Ostatní rozhraní zahrnují především rychlé porty USB 2.0 a IEEE 1394 (FireWire) a lze je rozšířit zakoupením přídavného replikátoru portů (viz obr. 2).

Obr. 1: Tablet PC

Obr. 3: Práce s tabletem PC v terénu

Obr. 2: Lifebook S7010

3. Ověřování WiFi komunikace

Testovaná zařízení:

• FSC ST5010, WiFi IEEE 802.11b (specifikace tohoto tablet PC je velice podobná specifikaci uvedené v tab. 1, která se vztahuje k modelu FSC ST5011).

• DELL Latitude, síťová karta LAN 802.11b Orinoco, 11MbpsColg PCMCIA.

Datum testování: 10.5.2005

Počasí: Jasno, 15°C

Viditelnost: dobrá

Charakteristika měření je uvedena v tab. 2.

Parametry testovaných zařízení jsou uvedeny v tab. 1.

237

Náz

ev z

aříz

ení

STY

LIS

TIC

ST

5011

LIF

EB

OO

K S

7010

Typ

eT

able

t PC

activ

e di

gitiz

er

Soft

war

e M

icro

soft

Win

dow

s X

P T

able

t PC

Edi

tion

Mic

roso

ft W

indo

ws

XP

Prof

essi

onal

Chi

pset

Inte

l® 8

55G

ME

In

tel®

855

GM

E /

ICH

4-M

Proc

esso

rIn

tel®

Pen

tium

® -

M1.

0 G

Hz

Ultr

a L

ow V

olta

ge b

ased

on

Inte

l® C

entr

ino

Mob

ile T

echn

olog

y pl

atfo

rm w

ith S

peed

Step

tech

nolo

gyIn

tel®

Pen

tium

® M

Pro

cess

or 1

.50

GH

z or

Int

el®

Pen

tium

® M

725

Inte

l® P

entiu

m®

M 7

35In

tel®

Pe

ntiu

m®

M 7

45 (

1.60

, 1.7

0 or

1.8

0 G

Hz)

or

base

d on

Int

el C

entr

ino

Mob

ile T

echn

olog

y

Syst

em B

us40

0 M

Hz

400

MH

z

Seco

nd-l

evel

cac

he (

KB

yte)

1 M

B10

24 K

B-2

048K

B (

Inte

l® P

entiu

m®

M 7

25, 7

35, 7

45)

Mem

ory

(MB

yte)

512

MB

- 2

GB

DD

R33

3 SD

RA

M (

PC27

00),

2 m

emor

y sl

ots

512

MB

, max

. 204

8 D

DR

SD

RA

M

Opt

ical

dri

veD

VD

/CD

-R/R

W c

ombo

Flop

py d

isk

driv

eop

tiona

l ext

erna

l via

USB

Har

d di

sk d

rive

(G

Byt

e)60

GB

(42

00 r

pm)

40 G

B

Slot

sPC

Car

d 1

x ty

pe I

I2

x ty

pe I

/II

or 1

x ty

pe I

II

Inte

rfac

es2

x U

SB 2

.0, I

rDA

1.1

, IE

EE

139

4, h

eadp

hone

-out

, mic

roph

one-

in, I

R k

eybo

ard

/ mou

se p

ort,

DC

-in,

VG

A, S

mar

tCar

d sl

ot, K

ensi

ngto

n L

ock

supp

ort,

1 x

mem

ory

card

slo

t for

SD

/MS

DC

-in,

doc

king

con

nect

or, F

ast I

rDa,

IE

EE

1394

, hea

dpho

ne o

ut, K

ensi

ngto

n L

ock

supp

ort,

GB

LA

N,

ster

eo li

ne in

, mic

roph

one

in, m

odem

, 3 x

USB

(2.

0), V

GA

Gra

phic

sIn

tel 8

55G

ME

with

inte

grat

ed 3

2-bi

t 3D

/2D

gra

phic

s co

re w

ith d

ynam

ic v

ideo

mem

ory

tech

nolo

gy, 3

-D

acce

lera

tor

Dis

play

/ R

esol

utio

n10

.4-i

nch

refle

ctiv

e X

GA

TFT

(10

24 x

768

), 1

6 M

io. c

olou

rsex

t. on

ly: U

XG

A (

1280

x 1

024)

, 16

Mio

. col

ours

14.1

-TFT

-XG

A 1

024

x 76

8 pi

xel

Vid

eo R

AM

(M

Byt

e)U

p to

64

MB

DD

R33

3 SD

RA

M (

shar

ed m

emor

y)up

to 6

4 D

DR

SD

RA

M D

VM

T

Aud

ioA

LC

202,

3D

eff

ect a

nd 3

D p

ositi

onin

gSi

gmaT

el S

T97

51T

, int

erna

l ste

reo

spea

kers

Mod

emB

uilt-

in 5

6K V

.90

mod

em (

V.9

2 re

ady)

Bui

lt-in

Luc

ent V

.92

mod

em

LA

NB

uilt-

in 1

0/10

0/10

00 B

ase-

T E

ther

net

built

-in

10/1

00/1

000

MB

/s E

ther

net L

AN

(B

road

com

BC

M57

05-M

)

Wir

eles

s L

AN

Inte

l PR

O/W

irel

ess

LA

N (

IEE

E 8

02.1

1 b/

g -

14 c

hann

el)

Inte

l PR

O/W

irel

ess

2200

BG

LA

N

Wei

ght (

kg)

1.54

kg

1.75

Dim

ensi

ons(

HxW

xD)

in m

m32

4 x

220

x 23

- 2

4.9

mm

25.4

- 3

3 x

306

x 24

7

Bat

tery

Li-

Ion;

9 c

ell b

atte

ry 1

0.8

V, 6

000

mA

hL

i-Io

n,1s

t bat

tery

: up

to 5

h 1

st +

2nd

bat

tery

: up

to 8

h 3

0 m

in (

Mob

ile M

ark

2002

) se

cond

bat

tery

su

ppor

ted

Tab

let D

ock

3x U

SB p

orts

(2.

0), 1

0/10

0/10

00 B

ase-

T E

ther

net (

RJ-

45),

pow

er s

uppl

y, S

tero

line

-out

, DV

D

driv

e or

DV

D/C

D-R

/RW

com

bodr

ive,

VG

A, I

EE

E13

94

LC

D v

iew

able

outd

oor

/ ind

oor

Spec

ial f

eatu

res

Port

Rep

licat

or

Tab.

1:

Par

amet

ry ta

blet

PC

(ST

YLIS

TIC

ST5

011)

a n

oteb

ooku

(LI

FE

BO

OK

S70

10)

238

Charakteristika měření Stav komunikace

Testování komunikace na vzdálenost 10 m Ano

20 m Ano

30 m Ano

40 m Ano

50 m Ano

60 m Ano

70 m Ano

80 m Ano

90 m Ano

100 m Ano

110 m Ne

120 m Ne

130 m Ne

Komunikace přes překážku – betonová zeď – 5 m Ano

- dvě betonové za sebou – 5 m Ne

V lese – vzdálenost – 20 m – viditelnost není Ano

V lese – vzdálenost – 30 m – viditelnost není Ano

V lese – vzdálenost – 40 m – viditelnost není Ano

V lese – vzdálenost – 50 m – viditelnost není Ano

V lese – vzdálenost – 60 m – viditelnost není Ano

V lese – vzdálenost – 70 m – viditelnost není Ano

V lese – vzdálenost – 80 m – viditelnost není Ano

V lese – vzdálenost – 90 m – viditelnost není Ano

V lese – vzdálenost – 100 m – viditelnost není Ano

V lese – vzdálenost – 110 m – viditelnost není Ne

Tab. 2: Charakteristika měření

4. Ověřování GPRS komunikace

V rámci dostupných možností bylo otestováno připojení k Internetu. Za tímto účelem byly využiti operátoři Eurotel a Oskar (dnes O2 a Vodafone). S připojením nebyly v podstatě žádné problémy, spojení bylo stabilní a dosahovalo garantovaných hodnot při standardní kvalitě dostupného signálu GSM sítí.

Testování komunikace totální stanice s počítačem podle navrženého řešení nebylo testováno z důvodu dalšího nutného vytvoření aplikace pro mobilní telefon za účelem komunikace s totální stanicí. Testování přenosu dat z notebooku na jiné zařízení (např. tabletPC) je neodůvodněné, protože stejným způsobem byl otestován přenos dat prostřednictvím WiFi sítě.

239

5. Propojení totální stanice s počítačem

Propojení měřického přístroje s počítačem, ať už klasickým notebookem nebo jiným zařízením, pomocí kabeláže, lze zajistit např. pomocí USB kabelu (spojující USB konektory), nebo pomocí standardního sériového kabelu (spojující RS 232 konektory).

Obr. 4: Propojovací kabel USB - RS 232

Obr. 5: Zaměření a zpracování měřeného bodu v tabletPC

Klasickým případem, který je a bude stále častější, je využití redukce USB-RS 232 (viz obr. 4). Důvodem je doznívající podpora sériových portů u mobilních periférií a nástup novějšího a výkonnějšího standardu USB. Naproti tomu většina totálních stanic disponuje především sériovými porty RS 232, které slouží ke komunikaci s počítačem.

6. Testování měření a přenosu souřadnic

Testování a ověřování komunikace v terénu probíhalo v několika etapách. První fáze proběhla na zařízeních zapůjčených firmou Fujitsu-Siemens (FSC). Toto ověřování, podrobněji viz část „Pilotní testování komunikace mezi mobilními zařízeními“, probíhalo na přelomu dubna a května 2004 a bylo zaměřeno především na ověření přenosu dat bez mezi-zařízeními, bez zařazení totální stanice.

Další fáze ověřování proběhla koncem srpna 2004 již s využitím simulování měření pomocí totální stanice značky Geodimeter. Testování probíhalo ve spolupráci s firmou Geoline.

240

K testování byla použita tato zařízení:

· Notebook FSC Lifebook S 7010.

· TabletPC FSC Stylistic ST 5011.

· Totální stanice Geodimeter 420 s příslušenstvím.

· Kabel USB s redukcí USB -> RS 232.

Při tomto testování byly ověřeny pracovní činnosti měřické čety. Šlo především o měření rajónu polární metodou s orientací na stanovisku. Měření probíhalo v místní soustavě, ovšem byla ověřena i metoda připojení se na body se známými souřadnicemi S-JTSK a měření přímo v této souřadnicové soustavě.

Obr. 6: Příprava měření na stanovisku

7. Podrobné měření metodou GPS

Měřické práce jsou úměrné současným technickým možnostem sběru geodetických informací v terénu, které se převážně provádí souřadnicovou lokalizací podrobných bodů. Začíná se uplatňovat v podrobném měření i metoda GPS (global positron systems), která se ještě více uplatnila po dobudování permanentní sítě stanic GPS na celém území ČR a zavedení této služby v reálném čase.

CZEPOS (Česká permanentní síť pro určování polohy) je síť permanentních stanic GPS umožňující uživatelům přesné určení pozice na území České republiky s využitím bezdrátové datové komunikace.

Uplatnění sítě permanentních bodů je v zeměměřictví a katastru nemovitostí důležité např. pro zaměřování nebo vytyčování vlastnických hranic, určování souřadnic geodetických bodů, tvorbu geometrických plánů a mapování.

Souřadnice stanic jsou vztaženy k referenčnímu bodu stanice, který je definován jako průsečík horní plochy desky anténní konstrukce se svislou osou otvoru, který je v desce vyvrtán. Souřadnice jsou určovány v systémech:

• ETRS (European Terrestrial Reference System, epocha souřadnic 1989.0) byly určeny připojením na body DOPNUL. Jedná se o předběžné souřadnice, přesné souřadnice budou určeny z dlouhodobých měření.

• S-JTSK byly určeny pomocí měření GPS na okolních trigonometrických bodech a transformací pomocí lokálního transformačního klíče.

241

Pro jednofrekvenční přijímače je možné využít DGPS (diferenční GPS), která poskytuje přesnost určení polohy do 10 cm. S výhodou se používá pro navigaci, geografické informační systémy GIS a pro katastr. Služba poskytuje uživatelům korekce v reálném čase. Pro využívání služby DGPS postačí jednoduchý a relativně levnější jednofrekvenční přijímač GPS schopný přijímat a zpracovávat DGPS korekce v reálném čase. Pro příjem DGPS korekcí ze zvolené stanice CZEPOS je zapotřebí mobilní internetové připojení GPRS (DGPS korekce jsou přijímány přes síťový protokol NTRIP).

Pro dvojfrekvenční aparatury GPS, které jsou schopné přijímat a zpracovávat RTK korekce, je možné využívat služby jež dosahují centimetrové přesnosti. Dále je nutné mobilní internetové připojení GPRS (korekce jsou přijímány přes síťový protokol NTRIP).

Služba RTK (Real Time Kinematics) slouží pro určení polohy bodů v dostatečné blízkosti stanice CZEPOS. Maximální přípustná vzdálenost stanoviště od stanice závisí na parametrech aparatury udaných výrobcem (obvykle desítky km).

Služba RTK - PRS (Pseudoreferenční stanice) pracuje na principu zasílání informace o pozici aparatury (NMEA zprávu) do řídícího centra, na základě které obdrží korekce z pseudoreferenční stanice. Jedná se o tzv. virtuální stanici umístěnou cca. 5 km od pozice uživatele. Korekční data z této stanice jsou systémem vygenerována na základě síťového řešení ze všech stanic CZEPOS.

Služba RTK - FKP (Flächenkorrekturparameter) aparatura opět zašle do řídícího centra NMEA zprávu, na základě které obdrží korekce ze zvolené stanice CZEPOS doplněné o plošné parametry FKP, které systém generuje na základě síťového řešení ze všech stanic CZEPOS.

Pro velmi přesné určení polohy stanoviště, tj. s centimetrovou až milimetrovou přesností, je pozice vypočtena až po skončení měření (Postprocessing) na základě dat stažených z webových stránek CZEPOS. Data lze stáhnout pro zadaný interval měření ve standardním formátu RINEX (Receiver Independent Exchange) buď z konkrétní zvolené stanice CZEPOS nebo z virtuální stanice o zadaných souřadnicích (tzv. virtuální RINEX vygeneruje systém CZEPOS na základě síťového řešení ze všech stanic CZEPOS). K využití je zapotřebí dvoufrekvenční aparatura GPS a vhodný zpracovatelský software.

Praktické využití sítě CZEPOS pro tvorbu geometrických plánů bylo ověřováno ve VÚGTK s ohledem na polohovou přesnost, a to na úlohách rozdělení pozemku na dvě části a vytyčení hranice parcely původního pozemkového katastru.

V rámci ověření přesnosti metody GPS pro určení podrobných bodů bylo provedeno měření jednak totální stanicí a jednak metodou GPS. Bylo provedeno geodetické měření totální stanicí pro oddělení části pozemku a výsledné souřadnice sloužily jako etalon pro porovnání přesnosti určené metodou GPS. Transformační klíč byl určen jako lokální pro danou oblast a byl zpracován softwarem VÚGTK. Polohová odchylka stanovisek dvojího měření, tj. určenou GPS a geodetickou metodou, nepřesáhla 5 cm.

Pro vlastní měření, již dříve kolíky označených lomových bodů parcely, byla použita metoda postprocessingu a jednofrekvenční aparatura, která je schopná pracovat až do vzdáleností 20 km od referenčního bodu stanice CZEPOS. Výhody měření pomocí

242

GPS byly v tomto případě zjevné vzhledem k tomu, že terén byl velmi složitý, těžko přístupný, ale otevřený, a proto byl přijímací signál rychle dostupný na každém lomovém bodu parcely. Výsledky měření byly získány po měření přímo v terénu, kde měla měřická skupina k dispozici notebook a SW pro zpracování korekcí a možnost připojení na Internet.

Výsledkem měření bylo porovnání přesnosti metody geodetické a metody pomocí GPS a bylo konstatováno:

• obě měření byla srovnatelná se střední souřadnicovou chybou na jednotlivých bodech do ± 0,14 m, tj. odpovídala požadované střední chybě souřadnic,

• data měření byla příznivější k metodě GPS vzhledem k tomu, že terén byl značně členitý a bez souvislého porostu,

• velkou výhodou je možnost výpočtu souřadnic přímo v terénu, podmínkou je připojení na CZEPOS pomocí Internetu.

Metoda podrobného měření pro zpracování geometrického plánu pomocí GPS aparatury byla ve VÚGTK dopracována do systému mobilního zpracování naměřených dat. Služba na serveru VÚGTK pracuje po založení projektu na serveru tak, že přijímá měření prostřednictvím mobilního telefonu ve formátu GML a souřadnicovém systému WGS 84, které se před uložením do databáze DIKAT na sousedním serveru přetransformuje do S-JTSK a uloží do databáze DIKAT.

Transformace probíhá na základě změřených rovinných souřadnic a výšek. K výpočtu jsou použity vyrovnávací tabulky a datum měření (vzhledem k tomu, že se evropská deska pohybuje). Přesnost této transformace je pak charakterizována střední kvadratickou odchylkou 0,05 m v poloze a 0,10 m ve výšce. Služba funguje též samostatně, kdy zaslaný GML dokument v souřadnicovém systému WGS 84 se přetransformuje do S-JTSK bez uložení do databáze.

Vzhledem k ukládání kódů k jednotlivým objektům a jejich číslování je možno spustit proces systému DIKAT pro zpracování geometrických plánů tak, aby na základě těchto kódů byly sestrojeny jednotlivé objekty (budovy, cesty…) a tak se usnadnila konstrukce objektů.

8. Navržené řešení pro bezdrátový přenos dat

Pro potřeby geodetické práce v terénu se momentálně jeví jako vhodné využít bezdrátových technologií k přenosu souřadnic z geodetického přístroje (teodolit, totální stanice, stanice GPS) do počítače geodeta (zeměměřiče). Ten by pracoval s aktuálními naměřenými souřadnicemi přímo v terénu. Z těchto souřadnic se vytvoří zákres situace v terénu, terénní úpravy apod. formou ZPMZ. Tyto úkony by geodet prováděl na speciálním zařízení - tabletPC, které by disponovalo prostředky pro bezdrátovou komunikaci. Pro bezdrátový přenos dat (souřadnic) se pro kratší vzdálenosti jeví jako nejvhodnější a nejpřístupnější WiFi komunikace, pro větší vzdálenosti potom GPRS. Komunikační schéma ukazuje obr. 7 [82].

243

Obr. 7: Schéma navržené komunikace – přenášení dat z geodetického přístroje do tabletu

Z obrázku jsou zřejmé dva způsoby komunikace:

1) Prostřednictvím WiFi - vhodná především pro kratší vzdálenosti (komunikace mezi tabletem a notebookem v terénu).

2) V GSM síti - omezeno pouze dostupností signálu příslušného GSM operátora (připojení k internetu).

Způsoby komunikace byly ověřeny včetně možností kreslení ZPMZ přímo v terénu pomocí prostředků aplikace DIKAT. První zkušenosti ukázaly na potíže s kvalitními obrazovkami tabletů PC a nutnost vhodného stanovení barev a tloušťky kreslených elementů. Jako vhodný se ukázal systém přenosu dat do kanceláře a kreslení ZPMZ v centru na základě on-line zobrazování naměřených bodů.

244

245

Kapitola 5: ÚLOHA NÁČRTŮ V NOVÉM MAPOVÁNÍ A PŘI TVORBĚ GEOMETRICKÝCH PLÁNŮMILAN KOCÁB, JANA ZAORALOVÁ

1. Úvod

Způsob mapování s cílem vytvořit novou mapu velkého měřítka je velmi nákladný proces a je značně náročný na čas. Hledat výrazné časové úspory a zrychlit proces mapování se snahou vytvořit kvalitnějších a hospodárnější postup je velmi složitý úkol.

Na celém procesu mapování topografickými metodami jsou nejdůležitější a nejnákladnější polní práce a kvalitní vyhotovení polního náčrtu.

Z historického hlediska je možno rozdělit sběr informací v terénu podle způsobu vyhotovení mapy, na technologie pro: a) mapy vyhotovené graficky a grafickou reambulaci map,b) mapy vyhotovené číselně (číselné měření zprostředkujících veličin pro kartografické

zpracování analogového mapového originálu),c) digitální mapy.

Informace o poloze podrobných bodů polohopisu jsou ukládány do záznamu podrobného měření (ZPMZ).

Vedle informací o polohovém určení podrobných bodů byly do polního náčrtu ukládány další informace (např. místní a pomístní názvy, popisná čísla domů, značky kultur, označení potoků, stav oplocení apod.), které nejsou součástí výsledné mapy.

V Rakousku-Uhersku, kam české země dříve patřily, byl patentem císaře Františka I. z roku 1817 založen tzv. stabilní katastr pro daňové a vojenské účely.

Mapování bylo prováděno metodou měřického stolu a před vlastním měřením se vyhotovovaly polní náčrty. Účelem polních náčrtů byla:

· identifikace obvodů parcel,· grafický přehled pro metodu z „velkého do malého“,· číslování lomových bodů parcel na kolíky i náčrty,· označování čísel domů,· doplňování jmen majitelů pozemků,· označování druhu kultur.Náčrt se kreslil černou tuží současně s kolíkováním lomových bodů obvodu parcel

na měřickém stolku orientovaném pomocí busoly. Náčrt dále obsahoval:· hranice vodních toků (modře) se šipkou ve směru toku a nápisem B (prudký

tok), T (pomalý tok),· cesty (hnědě) a jejich názvy,· hranice (čísla hraničníků),· domy (červeně) doplněny rozměry budov v sáhové míře a číslem popisným,· pole (bez barvy) jsou označeny písmem „a“ (acker),· louky (zeleně) s označením W (Wiese),· lesy (šedé v okrajích) s označením stáří lesa H.W. (Hochwald) vysoký les,

lesní průseky označeny K.G. (Kahles Gestein),

246

· popis (černě) parcely jsou popsány příjmením a jménem majitele, číslem majitelova domu a pojmenováním tratí.

Při grafické stolové metodě se polní náčrty s čísly lomových bodů parcel staly neoddělitelnou a nepostradatelnou součástí použité technologie.

Při revizi katastru se používaly indikační skici, které byly kopií katastrální mapy a sloužily pro práci v terénu, kde se do nich graficky doplňovaly naměřené hodnoty pro konstrukci změněných prvků mapy.

Podkladem polního náčrtu při číselném měření je měřická síť bodů vynesená z pravoúhlých souřadnic. Klad polních náčrtů (blokové, rámové) se určil podle měřítka náčrtu a formátu kvalitního papíru, na který se náčrt nakreslil.

Hlavním obsahem polního náčrtu podle Instrukce A z roku 1932 byly měřené konstrukční a kontrolní údaje a do náčrtu byly zapisovány smluveným způsobem. Do náčrtů se dále zapisovaly:

· názvy (osad, užívání budov, názvy ulic, náměstí, vodstvo, označení komunikací),

· značky kultur podle značkového klíče,· čísla listů vlastnictví (v kroužku),· jména přespolních vlastníků,· budovy (červenou barvou - rumělkou),· označí se sousední stykové náčrty,· strany měřických zápisníků příslušející k polnímu náčrtu,· číslo komise o místním šetření (Instrukce A),· stvrzovací doložka (datum, podpisy).

Výškopisný polní náčrt vyhotovovaný podle Instrukce pro technicko-hospodářské mapování započaté v roce 1961 se vyhotovoval na otisku náčrtu polohopisného. Terén se znázorňoval v náčrtu na základě přímého pozorování terénních tvarů. V náčrtu se vyznačilo:

· podrobné výškové body označené číslem (1–999),· příčné profily,· hřbetnice a údolnice a v rovinném území i způsob interpolace vrstevnic,· ostré hrany – plně,· technické šrafy ve směru spádnic,· relativní výšky,· skalní útvary a skupiny kamenů.

Aktualizace analogových map pro účely pozemkové evidence se prováděla geometrickým plánem, který obsahoval polní náčrt a výkaz výměr. Náčrt v geometrickém plánu obsahoval pro každé katastrální území:

· podkladovou katastrální mapu, · číselné údaje pro konstrukci změny a ověřovací míry (kontrolní),· připojení změn na nezměněné okolí s vyznačením pevných bodů,· návrh označení dílů parcel,· vyjádření vlastníků, že se jejich hranice v přírodě nezměnily,· nový stav - červeně plně.

Polní náčrty vyhotovené při tvorbě digitální katastrální mapy (DKM) podle

247

„Katastrální vyhlášky“ z roku 2007 se vyhotovují samostatně pro zjišťování průběhu hranic a samostatně jako náčrty měřické.

Náčrty rozdělí katastrální území na mapovací části převážně po hranicích parcel. Velikost náčrtu se volí tak, aby obsahoval ucelené bloky parcel stejných vlastníků, kteří se pozvou v konkrétní den k provedení zjištění hranic jejich pozemků (v terénu). Každý náčrt má vlastní soupis nemovitostí. V náčrtu o zjišťování průběhu hranic se zobrazí:

· obsah stávající katastrální mapy,· parcely původních evidencí obsažené v souboru popisných informací (SPI)· hranice náčrtů,· zakreslí se všechny změny do mapy.

V měřickém náčrtu se na podkladě náčrtu o zjišťování hranic dále doplní prvky, které nejsou součástí mapy velkého měřítka:

· pomocné měřické body,· lomové body hranic parcel (označené jen kolíkem),· ploty (dřevěný, drátěný nebo živý plot) s označením, kterému vlastníkovi plot

patří,· ohradní zeď s označením, kterému vlastníkovi zeď patří,· označení orné půdy písmenem „r“,· označení nádvoří a dvora písmenem „d“.

V měřickém náčrtu se oměrné míry mohou vynechat, pokud jsou součástí měřického zápisníku [165]. Výsledný elaborát geodetického podrobného měření slouží k výpočtu souřadnic všech podrobných bodů, k jeho dostatečné kontrole a zpracování nové digitální mapy. Jeho součásti jsou:

· měřické náčrty a jejich přehled,· zápisníky měření nebo seznam souřadnic z podrobného měření,· protokoly o výpočtu souřadnic bodů,· výsledná databáze bodů.

2. Zpracování digitálních náčrtů

Polní náčrty nadále zůstávají jako povinný dokument pro zjišťování průběhu hranic pozemků, podrobné měření polohopisu a pro náčrty, které jsou součástí geometrických plánů a vytyčování pozemků.

VÚGTK vyvinul pro katastrální mapování a tvorbu ZPMZ novou technologii a SW pro tvorbu polních náčrtů, která se skládá z:

• rychlé (přibližné) vektorizace původní mapy,• doplnění čísel listů vlastnictví z databáze souboru popisných informací katastru,• rozdělení lokality na bloky náčrtů po samostatných *.DGN souborech,• editace digitálního náčrtu na základě výsledků zjišťování změn průběhu hranic,• automatické očíslování podrobných bodů v náčrtu zjišťování průběhu hranic

a používání těchto čísel při podrobném měření,• vypočtené souřadnice podrobných bodů (z totální stanice) se načtou do databáze

bodů se stejnými čísly jako nepřesný grafický soubor,• kresba polního náčrtu se upraví (edituje) automaticky na základě změny v poloze

248

– body určené z měření. Z „nepřesné“ polohy v náčrtu do „přesné“ naměřené polohy se bod přesune na základě změny souřadnic z databáze. Souřadnice bodu v náčrtu se nahradí souřadnicemi z měření v terénu, které jsou uloženy v relační databázi přiřazené podle stejného čísla a bod změní svoji polohu. Změna polohy bodů automaticky vyvolá změnu v kresbě digitálního náčrtu. Pokud bylo použito jiné číslo bodu při měření, provede se po zobrazení bodu do náčrtu ruční editace kresby.

• náčrty (samostatné soubory) se spojí do jednoho souboru měřené lokality a přiřadí se atributy prvků mapy do formy a struktury digitální katastrální mapy dle státního standardu.

3. Rozdělení území na samostatně navazující náčrty

Náčrty mají pokrýt celé mapované území a po jejich vyhotovení se provede kontrola krytí, tj. jestli všechny parcely jsou na náčrtech. Spolu s náčrtem se vytváří soupis nemovitostí. Každá parcela je v soupisu uvedena pouze jednou, a to i v případech, kdy se jedná o parcelu přes několik náčrtů. Samotný náčrt je výřezem mapy uloženým do samostatného souboru. Ke každému typu náčrtu je možné vyhotovit jeho tiskovou podobu, která odpovídá „návodům pro obnovu“ [79].

Je možné vytvářet náčrty blokové - v měřítkách 1 : 500, 1 : 1000 nebo 1 : 2000, kde rozměr náčrtu limituje použitá tiskárna - a náčrty rámové s možnostmi poloviny rámu na délku a výšku ve shodných měřítkách.

Kresba se ořízne dle nastavení oblastí náčrtu (obr. 1) a uloží do samostatného souboru pod číslem náčrtu.

Obr. 1: Tvorba náčrtů

249

3.1 Podkladový náčrt

Podkladový náčrt se tvoří pro tiskový výstup a je to zvětšenina katastrální mapy s doplněním právních vztahů z map dřívějších evidencí. Vytvořený náčrt upravíme, doplníme sousedními náčrty a formálními náležitostmi. Pro zjišťování hranic pozemků vyhotovíme jeho tiskovou podobu.

Obr. 2: Podkladový náčrt

Obr. 3: Tisková podoba podkladového náčrtu

3.2 Náčrt zjišťování hranic pozemků

Vyhotovuje se na podkladě zjišťování hranic v terénu. Při založení výkresu se z podkladového náčrtu převedou listy vlastnictví, čísla popisná, mimorámové údaje, mapový list a severka. Zjištěné informace se pomocí kopírování elementů s potřebnými atributy a příznaky nakreslí do náčrtu ZPH, a to dle zásad pro obnovu operátu [80].

250

Obr. 5: Detail náčrtu zjišťování hranic pozemků

Obr. 4: Náčrt zjišťování hranic pozemků

251

Z náčrtu pro zjišťování hranic můžeme vytvořit tiskový výstup.

Obr. 6: Detail tiskové podoby náčrtu zjišťování hranic pozemků

3.3 Měřický náčrt

Měřický náčrt se vytváří automaticky z náčrtu zjišťování hranic pozemků v systému MicroGEOS Nautil a doplní se čísla bodů na hranici pozemkových úprav. Pro měření se dále doplní podrobné body a měřická síť [79].

Obr. 7: Měřický náčrt

252

Obr. 8: Tisková podoba měřického náčrtu

Po vyhotovení měřických náčrtů, načtení vypočtených souřadnic podrobných bodů do databáze a vyhotovení výkresu přehledu čísel bodů, můžeme vytvořit výkres SGS (srovnávací grafický soubor), což je automatické překreslení náčrtů do jednoho výkresu.

Obr. 9: Srovnávací grafický soubor

253

3.4 Zpracování výsledného operátu

Po kontrole SGS s SPI program MicroGEOS Nautil se vytvoří koncept mapy „KON“. Pokud s konceptem souhlasíme, vytvoří se automaticky konečný grafický soubor SGS a srovnávací sestavení obnoveného operátu [79].

Pokud máme speciální požadavky na sloučení nebo rozdělení parcel, či číslování nově vzniklých parcel, můžeme tyto požadavky zadat do SGS výkresu formou změněné kresby, případně můžeme systémem MicroGEOS Nautil přečíslovat celé katastrální území. Výsledná digitální katastrální mapa se uloží do databáze MGEO, odkud se ve formě výměnného formátu VFK přenese do nového stavu ISKN.

254

255

Kapitola 6: ZPRACOVÁNÍ GEOMETRICKÝCH PLÁNŮ PROSTŘEDNICTVÍM WEBOVÉ APLIKACE TOMÁŠ CAJTHAML, MILAN KOCÁB

1. Úvod

Výsledkem testování různých postupů pro zpracování geometrického plánu bylo i vyvinutí nové technologie ve VÚGTK pro zpracování geometrického plánu webovými prostředky. Výzkum této aplikace završil pokusy o uplatnění IT technologií v zeměměřictví na praktické ukázce, která využívá mobilního mapování, standardizuje proces tvorby GP a zpřístupňuje geodata on-line ze serveru VÚGTK pro dálkový způsob zpracování změnové dávky a přímé aktualizace databáze. Tato aplikace byla přihlášena do soutěže organizované Komorou geodetů a kartografů (Zeměměřická komora) ve spolupráci s ČÚZK a Českým svazem geodetů a kartografů a odborná porota jí udělila 1. místo v soutěži o technické dílo roku 2006. Stejné umístění získala aplikace i u zeměměřické veřejnosti.

Webová aplikace pro zpracování geometrického plánu a výměnného formátu geometrického plánu obsahuje zcela nový způsob kreslení geometrického plánu přímo na webu. Současně je možné využívat stávající již zpracovaná data s pomocí DGN souborů (např. z DIKATu), které jsou kresleny v prostředí klasických „desktopových“ aplikací [82].

Webovou aplikaci je možné chápat jako klasickou „desktopovou“ aplikaci, jejíž funkcionalita je přenesena do síťového prostředí (internetu, intranetu). Vytvoření webové aplikace souvisí s vývojem internetových technologií. Nejde tedy v žádném případě o statické „webové stránky“. Nejde úplně ani o další generaci webových technologií na bázi skriptů a dynamických HTML stránek, kdy je možné si představit na straně serveru skripty, které vykonávají programový kód (např. technologie ASP, PHP 4). V současnosti je snaha přidělit zátěž i klientské části – internetovému prohlížeči – a současně vykonávat kód na straně serveru.

Jedná se v podstatě o rozvinutí předchozí technologie, která na základě standardizace – využití např. Javascriptu, SVG na straně klienta, komunikace v XML mezi serverem a klientem, aplikační funkčnosti na straně serveru – tvoří univerzální prostředí implementovatelné formou webové aplikace, kterou máme na mysli v této kapitole. Příkladem takové technologie je AJAX (Asynchronous Javascript And XML) a vůbec technologie, které mohou být označovány jako Web 2.0.

S vývojem hardware a informačních systémů dochází ke stále větší potřebě univerzálněji vytvářených aplikací. V současnosti používané technologie HTML, URL, HTTP jsou svým způsobem omezeny. Snahou je najít taková řešení, která by prostřednictvím nových nástrojů vytvořila aplikace poskytující větší funkčnost a dala webu nový rozměr. Navrhované technologie, mezi které patří AJAX (Asynchronous JavaScript and XML) nebo různé specifikace založené na jazyce XML vedoucí k sémantickému webu, vytváří novou generaci webových aplikací.

256

AJAX je technologie, která slouží k vytvoření interaktivní, uživatelsky přívětivější webové aplikace s využitím Javascriptu na straně klienta a zajištění asynchronní komunikace klient – server na bázi jazyka XML. Výhodou této technologie je odstranění nutnosti znovunačtení a překreslení celé stránky při každé operaci - požadavků, které jsou nutné u klasického modelu statických HTML stránek. Takto vytvořená aplikace může být v podstatě plnohodnotnou aplikací se složitou vnitřní logikou.

2. Postup zpracování dat geometrických plánů

Vstupní data v komprimované podobě předá uživatel prostřednictvím načtení souborů, je zjištěn jejich obsah a rozbalen archiv. Navržený systém zpracovává tyto tři varianty vstupních katastrálních dat:

1) DKM – digitální katastrální mapa.

TXT soubor – nové souřadnice - měřené.

DGN – výkres s návrhem GP – budoucí stav (VKM) – obsahuje pouze nové

a rušené prvky.

NVF – pro konkrétní případ z ISKN.

2) KM-D – katastrální mapa v digitální formě.

TXT soubor – nové souřadnice - měřené.

DGN – výkres s návrhem GP – budoucí stav (VKM) – obsahuje pouze nové

a rušené prvky + měřená data ostrá (před transformací, případnou úpravou).

VKM – případně i VFK.

3) Souvislé zobrazení.

Technologie naprosto shodná s ad 1), NVF obsahuje v tomto případě však jen elementy SPI.

Variantní zpracování v podobě kresebného editoru „Kreslení GP“ nahrazuje kompletně tvorbu změnové kresby v DGN.

Poznámky:

a) NVF – nový výměnný formát katastrálního území, celé katastrální území, příp. jeho část.

b) TXT soubor – uvedeny nové souřadnice měřených bodů pro všechny verze zpracovávaného GP z různých podkladů (DKM, KM-D, souvislé zobrazení – SS v S-JTSK) - výjimkou je verze KM-D, kdy bude tento SS doplněn ze seznamu souřadnic v souřadnicovém systému stabilního katastru (S-SK) – Štěpán, Gusterberg, nutné pro napojení na VKM.

c) DGN soubor – je třeba udělat definici struktury – zřejmě jako v DIKATu, donutit uživatele dodržovat tato pravidla - bude tedy obsahovat jen a pouze novou a rušenou kresbu.

d) V kresbě musí být použity pouze liniové prvky, elementy budou rozpoznávány dle barvy a atributu + 144, nový element bez atributu.

e) DGN v KM-D – opět nová a rušená kresba + navíc specifikovat na webu k p.č. a šipkám doplňkové informace – doplňování parID.

257

Průběh zpracování dat v projektu probíhá v tomto sledu:

1) Kontrola metainformací.2) Načtění (upload) dat.3) Rozbalení souborů.4) Kontrola úplnosti podkladů - soubory.5) Import všech podkladů a případná kontrola v rámci importu, chyby vrátí přehledně

uživateli.6) Založení nového projektu.7) Návrh budoucího SPI.8) Variantní tvorba kresby v „Kreslení GP“ a uložení výsledku na server.9) Konečná úprava ve formuláři:

· Editaci bodů, rušení bodů a vytváření bodů. · Doplnění BPEJ - BPEJ seznam.· Nadefinování nového stavu (druh, parcelní číslo, výměra, pododddělení)

a vytvoření vazeb mezi dosavadním a navrhovaným stavem včetně editace.10) Vygenerování výsledného NVF pro import do ISKN - na pozadí je vytvořen NVF

pro všechny verze projektu [12].11) Odeslání potvrzení o zpracování, vygenerování výstupů, které jsou k dispozici ke

stažení.12) Možnost kontroly průběhu všech činností formou protokolů a odstranění případných

nedostatků.

Obr. 1: Návrh zpracování dat geometrického plánu v prostředí webové aplikace

258

3. Architektura aplikace

Webová aplikace pracuje v rámci projektů, kdy jeden projekt je vytvořen pro jeden geometrický plán. Registrovaný uživatel vyplněním povinných položek projektu a importem podkladů (VFK z katastrálního pracoviště a TXT soubor s měřenými souřadnicemi podrobných bodů) v komprimované formě založí projekt. Dále je mu umožněno pracovat se vstupními daty v editoru „Kreslení GP“. V něm je nutné vytvořit tzv. změnovou kresbu, tj. kresbu nového a rušeného stavu. Tento editor respektuje strukturu geodat katastru nemovitostí společně s kartografickou prezentací jednotlivých elementů podle aplikačních nadstaveb MicroGEOS nebo DIKAT®. Vytvořenou změnovou kresbu je nutné opět importovat prostřednictvím webové aplikace do projektu. Tím je k dispozici navržený stav. Pomocí formulářů webové aplikace je nutné posléze doplnit vazby mezi dotčenými a nově vznikajícími parcelami. K novým parcelám uživatel ještě doplní její atributy (druh a využití pozemku, způsob určení výměry) a přiradí BPEJ kódy. Projekt je zpracován a uživatel má k dispozici výsledný VFK soubor se změnovou dávkou pro vstup do ISKN a pro předání na katastrální pracoviště.

Veškerá data jsou ukládána na server a importována do databáze. Všechny zásadní postupy jsou protokolovány, tzn. že uživatel má k dispozici protokoly, které jej informují o případných problémech. Tím je zaručeno postupné zpracování projektu, uživatel může změnit jím zadané údaje (změnovou kresbu, atributy parcel) a opakovat vybrané činnosti. Webová aplikace je doplněna množstvím dokumentace a vzorových příkladů.

Z vývojových důvodů je k dispozici také varianta projektu, kdy změnová kresba je importována již přímo na importovaných podkladech v DGN souboru. Tato varianta může sloužit všem uživatelům, kteří využívají DIKAT, MicroGEOS nebo jiné aplikace, které podporují DGN formát. Funkcionalita v tomto případě je plně zachována.

Obr. 2: Příklad webové aplikace VÚGTK pro zpracování geometrického plánu v prostředí internetu

259

Z technického pohledu bylo nutné zajistit dostupnost řešení pro nejširší platformy. Webová aplikace je zpracována v prostředí ASP.NET 2.0 a zajišťuje tak dostupnost v prohlížečích, jakými jsou Internet Explorer 6 a 7, Mozilla Firefox 2 a Opera 9. Editor změnové kresby „Kreslení GP“ je vytvořen na platformě Java™, což opět zaručuje dostupnost v prostředí nejen Windows, ale i v OS Linux, Mac apod. Zajímavostí je spuštění „Kreslení GP“ technologií Java Web Start. První spuštění aplikace probíhá on-line po síti (klient musí disponovat OS s nainstalovaným JRE 1.5 nebo 1.6), přičemž při dalším spuštění má uživatel na výběr, zda spustí tuto aplikaci lokálně či síťově. Tímto způsobem je v podstatě zajištěna i aktualizace editoru. Ukázky a podrobněji popsanou webovou aplikaci lze nalézt v [10], [12] a především v rámci samotné webové aplikace [180].

Aplikace se sestává ze dvou modulů: (viz obr. 2)

1) Webová aplikace pro správu a zpracování geometrického plánu a konverze do výměnného formátu katastru (VFK).

2) Editor pro vytvoření změnové kresby geometrického plánu prostřednictvím webové aplikace.

Obr. 3: Aplikační schéma - je začleněn i editor pro tvorbu grafiky

260

Hlavní etapy zpracování geometrického plánu (GP) on-line:

1) Import podkladů do databáze, tzn. výměnného formátu (VFK) dat katastru nemovitostí získaných z ISKN na katastrálním úřadu (možné použít samostatně vydávaný soubor BPEJ) a TXT se seznamem souřadnic měřených bodů nového GP.

2) Po importu uvedených souborů na server následuje import uvedených souborů do editoru dostupného na adrese http://ww.jlabs.cz/Teodolit/ pro doplnění změnových dat SGI.

3) Uložení změnové kresby prostřednictvím webového editoru do databáze na serveru. Je k dispozici protokol, který slouží k odhalení patřičných chyb v kresbě.

4) Doplnění vazeb mezi parcelami prostřednictvím dialogu na kartě „webové aplikace“.

5) Doplnění atributů parcel prostřednictvím dialogu na kartě „webové aplikace“.6) Doplnění BPEJ parcel prostřednictvím dialogu na kartě „webové aplikace“.7) Export geometrického plánu do VFK a převzetí GP uživatelem.

4. Zpracování projektu

4.1 Práce s projekty

Je možné se seznámit s příklady zpracování projektů nebo založit vlastní nový projekt. Projekty lze mazat (zneplatnit). Z této, do jisté míry základní stránky, jsou zabezpečeny odkazy na další stránky týkající se jak založení nového projektu, tak vlastní práce s projektem.

Obr. 4: Formulář pro založení nového projektu webové aplikace

4.2 Založení nového projektu

Povinné položky v tomto formuláři jsou označeny, veškerá vstupní textová pole jsou vylisována oproti textovým, numerickým a časovým hodnotám.

Založení nového projektu se děje importem zazipovaného souboru (*.zip) a vyplněním požadovaných dat. Zazipovaný soubor obsahuje soubory VFK (*.vfk) a TXT (*.txt). Jiné sobory není možné ukládat na server. Výběr tohoto souboru zajistíme vybráním dat pomocí tlačítka „Procházet“.

261

Obr. 5: Založení nového projektu

4.3 Formulář projektu

Otevření projektu se děje poklepáním na tlačítko „otevřít“ daného, již založeného, projektu. Poté se objeví nový formulář pro správu projektu:

Obr. 6: Grafická podoba každého projektu slouží k vlastní práci s projektem

262

4.4 Zpracování kresby

4.4.1 Nutné předpoklady pro zpracování kresby

Korektní přenesení pokladových dat na server a další zpracování je možné pouze za předpokladu, že předchozí krok – zaslání vstupních dat – proběhl bez problémů. To zjistíme při pohledu do tabulky otevřeného projektu – řádek „Upload podkladů“, kde v kladném případě je uvedeno ve sloupečku „stav“ – „OK“. Viz obrázek výše. V případě neúspěšného pokusu je k dispozici ke stažení nebo otevření protokol, který popisuje závady vstupních dat. Export zajišťuje aplikace na serveru, takže se děje bez zásahu uživatele, který ji prakticky nemůže ovlivnit, nicméně i zde může dojít k problémům. Opět stav „OK“ znamená, že je k dispozici kresba GP pro stažení pro editor „Kreslení GP“, v opačném případě je k dispozici protokol s chybovými hlášeními.

4.4.2 Zpracování změnové kresby

Nejprve je nutné stáhnout klepnutím na odkaz „Kresba“ soubor *.vkm a uložit pro zpracování na lokálním počítači. Poté je nutné spustit program pro editaci kresby přímo z webové adresy www.jlabs.cz/Teodolit/. Do této aplikace načíst stažený soubor *.vkm a připravit změnovou kresbu (nové elementy, elementy ke zrušení).

Obr. 7: Základní grafické uživatelské rozhraní editoru „Kreslení GP“

Editor umožňuje zkalibrovat monitor, pak bude měřítko odpovídat centimetrům na monitoru. V pravém panelu je možné určit, co chcete zobrazit a co nikoli. Ke kresbě a vkládání textů a značek slouží levý panel, editace kresby je indikována šedým pozadím kresby (viz obr. 7, 8).

263

Obr. 8: Editace kresby je indikována vyšedlým pozadím

Pro zrušení kresby je nutné vybrat objekt k editaci (tlačítko s papírem a tužkou) a zrušit červeným tlačítkem mínus. Tlačítkem plus se zrušený objekt stane opět platným (viz obr. 9).

Obr. 9: Kresba linií je umožněna pouze jako vytvoření spojnic již známých bodů

Linie jsou vázány pouze na měřené body, které jsou vstupem z katastrálního pracoviště nebo jsou naměřeny přímo v terénu zeměměřičem. Vždy se vysvítí bod, který je v blízkosti kurzoru a po potvrzení se přidá k linii. Značky a texty je možno vložit i mimo body stisknutím klávesy „Ctrl“ a následným potvrzením.

264

Obr. 10: Značky a texty je možné vkládat libovolně na rozdíl od liniové kresby

Hotovou kresbu je nutno uložit do souboru *.vkm a uploadovat do webové aplikace.

Obr. 11: Přiřazení parcelního čísla parcele

4.5 Doplnění dalších atributů parcel a vazeb

4.5.1 Doplnění vazeb mezi parcelami prostřednictvím dialogu

Následuje definice vazeb mezi dotčenými a novými parcelami, případně další doplňující údaje:

265

Obr. 12: Vytvoření vazeb mezi parcelami dosavadního a nového stavu

4.5.2 Doplnění atributů parcel prostřednictvím dialogu

Poté je možné přistoupit k doplnění atributů parcel:

Obr. 13: Doplnění druhů a způsobu využití pozemků a identifikace určení výměry

266

4.5.3 Doplnění BPEJ a export geometrického plánu do NVF(VFK)

Závěrečná fáze obsahuje přiřazení BPEJ kódů k parcelám:

Obr. 14: Doplnění BPEJ kódu vázaných k parcelám nově navrženého stavu

4.6 Stažení výsledného souboru dat VFK

Závěrečná fáze spočívá v potvrzení BPEJ, kdy dojde k vygenerování VFK formátu a následně je uživatel přesměrován na hlavní stránku projektů. Zde je k dispozici ke stažení výsledný VFK formát - pokud je vše v pořádku. V opačném případě je opět k dispozici chybový protokol - místo tlačítka pro otevření projektu – lze stáhnout výsledný soubor v NVF. Výsledný VFK formát je předáván na katastrální úřad, který ho importuje do ISKN jako změnovou dávku.

Obr. 15: Stav úspěšného zpracování projektu je indikován textem „OK“ ve sloupečku stav a výsledný NVF je k dispozici ke stažení

267

5. Důsledky využívání webové aplikace

Představené řešení může být do budoucna základem pro zpracování několika postupů a řešení. Jako příklad nasazení takovýchto služeb v současnosti uveďme např. mailové klienty Google, příp. Seznam, které implementují obdobné technologie. Dochází tak ke kompletnímu přenosu aplikací do internetového prostředí. Řešení může sloužit nejen pro zpracování geometrického plánu, ale i pro zpracování ZPMZ (záznamu podrobného měření změn). Pro tento druh aplikací je nutné aplikaci dále rozšířit, otestovat, včetně zátěžových a bezpečnostních testů.

Výrazným zlepšením datové komunikace mezi katastrálními pracovišti a externími odběrateli dat by byla možnost elektronickým způsobem specifikovat výběrovou podmínku a seznam datových skupin, které požaduje zpracovatel geometrického plánu. Jedná se o možnost nadefinovat v datovém souboru ISKN polygon pro výběr prvků nezbytných pro zpracování zakázky.

Jedním z možných řešení tohoto problému je zřízení internetové (webové) služby. Výsledkem tohoto řešení by byl XML dokument zaslaný uživateli. Lépe řečeno, jde o službu, která na základě výměny XML dokumentů dokáže komunikovat s dalšími segmenty v prostředí internetu. Řešení tedy vyžaduje doplnění a úpravy na straně ISKN a vytvoření webové XML služby.

Je zřejmé, že poskytování výstupů prostřednictvím Internetu je vázáno na propustnost sítí, a proto bude zpočátku jen pro změnové dávky menších zákazníků. Další rozvoj souvisí s vývojem a penetrací síťového prostředí a technologií s tím spojených. Kapacitně objemnější dávky lze také řešit tradičním postupem.

Importní dávky do ISKN zpracované zhotovitelem geometrického plánu, by měly být zasílány také prostřednictvím Internetu s využitím elektronické podatelny resortu ČÚZK, spolu s výměnným formátem NVF (VFK) a doprovodnou dokumentací v rastrové podobě (náčrty, výpočetní protokoly apod.).

Zpracování výměnného formátu dat geometrického plánu mezi oprávněným zeměměřičem a ISKN je proces velmi obtížný s ohledem na velké množství variant možných při zpracování měření v rozsáhlých lokalitách. Proto je výhodné vytvoření on-line webové aplikace pro zpracování výměnného formátu z dat geometrického plánu (jak popisuje tato kapitola) a až poté, prostřednictvím navržené služby, zaslání dat do ISKN.

Společnými vlastnostmi výměnných formátů je poskytování dat po celých jednotkách katastrálních území nebo po jejich částech. To je vlastnost všech výměnných formátů. Výhodou XML formátu jsou především tyto vlastnosti:

• nezávislost na platformě,• syntaxe značkovacího jazyka,• otevřenost a průhlednost,• validace – kontrola syntaxe XML dokumentů, relativně snadno čitelných pro člověka

i pro stroje,• mnohonásobně vyšší využitelnost uložených dat,• odkazy na další XML dokumenty např. s určením parametrů pro zobrazení,

transformace apod.

268

Největší využití XML je zřejmě při použití webových služeb (na bázi tohoto jazyka komunikují a přenášejí informace) jako nástroje interoperability – jako klasický výměnný formát, který dokážou zpracovat klasické desktopové aplikace. V současné době vydává ČÚZK data katastru ve formátu VFK v klasické textové podobě, na což jsou připraveny i nástroje umožňující privátní sféře zpracovat data katastru nemovitostí. V této podobě je zřejmě tento formát naprosto dostačující i s přihlédnutím na tradici v našich zemích. Další rozvoj webových služeb v budoucnu si ovšem vyžádá revizi tohoto formátu, standardizaci a orientaci k některým z naznačených směrů na základě XML metajazyka (GML, LandXML nebo dalších XML souvisejících specifikací).

Největší perspektivu vidí autoři v nasazení pro vstup geometrických plánů do ISKN. Řešení by fungovalo jako nástroj ke komunikaci mezi odpovědnými geodety a pracovníky katastrálních pracovišť (vkládání dat do ISKN). Tzn., že odpovědný geodet by měl k dispozici webovou aplikaci, ve které by za použití elektronických certifikátů (disponovali by jimi pouze odpovědné osoby) byla zajištěna bezproblémová autorizace a autentifikace, jak ji známe např. z elektronického bankovnictví. Webová aplikace by umožnila odpovědným osobám přijímat na katastrálních pracovištích geometrické plány včetně protokolování a validace dat v nové, rychlejší a flexibilnější formě.

6. Závěr

Zpracování naměřených dat a dat poskytnutých z ISKN (SGI a SPI) ve VFK prostřednictvím web aplikace umožňuje dálkovým způsobem zpracovávat data geometrického plánu bez toho, aby si uživatelé pořizovali nákladné SW aplikace pro jednoduchou kresbu geometrického plánu.

Výrazným zlepšením datové komunikace mezi katastrálními pracovišti a externími odběrateli dat by byla možnost prostřednictvím webu specifikovat výběrovou množinu pro zpracování GP a seznam datových skupin, které požaduje zpracovatel geometrického plánu. Jedná se o možnost nadefinovat v datovém souboru ISKN polygon pro výběr prvků nezbytných pro zpracování zakázky.

Jedním z možných řešení tohoto problému je zřídit internetovou (webovou) službu. Výsledkem tohoto řešení by byl XML dokument zaslaný uživateli. Řešení tedy vyžaduje doplnění a úpravy na straně ISKN a vytvoření webové XML služby [11].

Je zřejmé, že poskytování výstupů prostřednictvím Internetu je vázáno na propustnost sítí, a proto bude zpočátku jen pro změnové dávky menších zákazníků. Kapacitně objemnější dávky lze také řešit tradičním postupem.

Importní dávky do ISKN, zpracované zhotovitelem geometrického plánu by měly být zasílány také prostřednictvím Internetu s využitím elektronické podatelny resortu ČÚZK, spolu s výměnným formátem NVF (VFK) a doprovodnou dokumentací v podobě výměnného formátu (náčrty, výpočetní protokoly apod.).

269

DOSLOV

Tématiky představené v jednotlivých oddílech této knihy dokumentují odlišné aspekty využití geografických informací v současném období rozvoje informační společnosti. Jedná se o rozsáhlý a strukturovaný materiál, který je založen na interdisciplinárním základním a aplikačním badatelském výzkumu v oblasti moderních geoinformačních technologií. Čtenář nalézá informace o jejich využití v oblasti geodézie, kartografie a mapování, státního katastru, geoinformatiky - zejména geografických informačních systémů, navigace a dalších moderních trendů. Monografie podává nejen přehled o současném stavu řešení výše uvedených oblastí, ale nastiňuje i budoucí směry a trendy, kterými se bude oblast geoinformačních technologií a služeb ubírat v nejbližší i vzdálenější budoucnosti. Jistě zajímavé bude srovnání názorů řešitelů všech projektů, jejichž výsledky jsou v knize komentovány, se skutečnou situací v oblasti geoinformatiky v ČR a EU v horizontu několika let. Rozvoj bude souviset nejen s dalším technologickým pokrokem v oblastech mobilního mapování, tvorby senzorických sítí, geodetického mapování a správě katastru, ale také s budováním národní geoinformační infrastruktury, kterou odstartoval projekt INSPIRE.

Kromě správy dat, zajištění harmonizace a interoperability dat a informací bude z hlediska uživatelů také velmi významná oblast vizualizace. Většina uživatelů očekává komplexní, pravdivou, kartograficky kvalitní, ale také rychlou, informaci předávanou pomocí digitálních map, které budou reagovat na jednotlivé individuální požadavky. Mapy budou interaktivní a přístupné po internetu nebo prostřednictvím Webových mapových služeb. Autoři monografie vidí budoucnost i v další, slibně se rozvíjející oblasti „Ubiquitous“ mapování, tedy mapování pro každého, kdekoliv, kdykoliv, za využití všech dostupných ICT prostředků a nástrojů.

I přes silný multidisciplánární obsah a vzájemně výhodnou spolupráci mezi geoinformační oblastí a dalšími obory, zůstane hlavní podstata problematiky pevně zakořeněna v geovědních oborech. Napříč všemi prezentovanými projekty se jako červená nit táhne společná snaha o výslednou prezentaci v podobě mapového výstupu, který i přes narůstající různorodost zůstane primárním nástrojem, jehož pomocí prezentujeme, využíváme a snažíme se pochopit geografická data.

Prezentovaná publikace rozhodně nepokrývá celou oblast a možnosti využití geografických dat v informační společnosti. Hlavní důraz je kladen na problematiku, v níž jednotlivé spolupracující organizace již dlouhodobě působí a jsou vědecky činné. Řada dalších vědeckých disciplín je schopna poskytnout odlišné úhly pohledu a zajímavý potenciál pro začlenění geografických informací do širšího proudu aplikací v informační společnosti. Následné vědecko-výzkumné úsilí a spolupráce se specialisty v dalších oblastech se jeví jako klíčová pro budoucí rozvoj oboru i ve směrech, které nebyly v předložené publikaci řešeny.

LITERATURA

[1] ABOL, V.V.; BERMIŠEV, A.A.; ITIN, P.G.; LAPŠIN, P.G. Mobile Diagnostic Laboratroy for Testing of User’s GPS/GLONASS Receivers. In 12th Saint Petersburg International Conference on Integrated Navigation Systems, St. Peterburg 23.-25.5.2005. ISBN 5-900780-59-7.

[2] ARCADATA PRAHA. Přístup z WWW: http://www.arcdata.cz[3] BEAMAN, R.; CONN, B.: /Automated geoparsing and georeferencing of Malesian

collection locality data/. Telopea. 2003, roč. 10, č. 1, s. 43-52.[4] BLASER, A. Geo-Spatial Sketches: Technical report. Orono: University of Maine, 1998.

129 s. Přístup z WWW: http://www.spatial.maine.edu/~abl/pub/SketchingReport.pdf [5] BRÁTOVÁ, K.; KONEČNÝ, M. Legal aspects of GI Access in CR Public Administration

(with respekt to EU projects). Electronic Journal of Polish Agricultural Universities, 8, 2, od s. 145-153, 9 s. ISSN 1505-0297. 2005.

[6] BURNHILL, P.; MEDECKYJ-SCOTT, D. /A sense of place – Developing a Gazetteer Service /[on-line]. Edinburgh, 2002 [cit. 26. září 2007]. Přístupný na WWW: http://www.oclcpica.org/content/1111/pdf/PeterBurnhillDavidMScott.pdf

[7] BUTTENFIELD, B.P. Scientific Visualization for Environmental Modeling: Interactive and Proactive Graphics. In GIS and Environmental Modeling: Progress and Research Issues. Goodchild: M.F., et al., eds. Fort Collins, CO: GIS World Books, 1996, pp. 463-468.

[8] CADUFF, D. Sketch-Based Queries In Mobile GIS-Environments: Thesis. Orono: University of Maine, 2002. Přístup z WWW: http://www.library.umaine.edu/theses/theses.asp?Cmd=abstract&ID=SIE2003-001

[9] CAJTHAML, T. Analýza dostupných datových zdrojů v ČR: Výzkumná práce. Zdiby: VÚGTK, 2004. 17 s.

[10] CAJTHAML, T. Vývoj zpracování geometrického plánu v prostředí Internetu. In Talich, Milan (ed.). 1st International Trade Fair of Geodesy, Cartography, Navigation and Geoinformatics GEOS 2006: Conference Proceedings, Prague, 1th-2th March 2006. Zdiby: VÚGTK, 2007, s.48. ISBN 80-85881-26-8.

[11] CAJTHAML, T.; KOCÁB, M. Metainformační systém, založený na standardech Konsorcia OGC. In TALICH, Milan (ed.). 1st International Trade Fair of Geodesy, Cartography, Navigation and Geoinformatics GEOS 2006: Conference Proceedings, Prague, 16th-18th March 2006. Zdiby: VÚGTK, 2007, s.37. ISBN 80-85881-25-X.

[12] CAJTHAML, T.; KOCÁB, M. Zpracování výměnného formátu geodat ISKN pomocí webové aplikace. In Talich, Milan (ed.). 1st International Trade Fair of Geodesy, Cartography, Navigation and Geoinformatics GEOS 2006: Conference Proceedings, Prague, 16th-18th March 2006. Zdiby: VÚGTK, 2006, s.50. ISBN 80-85881-25-X.

[13] CAJTHAML, T.; KOCÁB, M.; ZAORALOVÁ, J. Vývoj a údržba systému MicroGEOS SM 5 a podpora jeho uživatelů: Výzkumná zpráva č. 1073. Zdiby: VÚGTK, 2004. 39 s.

[14] CZEPOS - Česká síť permanentních stanic pro určování polohy. Přístup z WWW: http://czepos.cuzk.cz

[15] ČECHUROVÁ, M; VEVERKA, B. Software MATKART - současný stav a vývojové trendy. Kartografické listy. 2007, č. 15, s. 34-40. ISBN 80-89060-10-8, ISSN 1336-5274.

[16] Český úřad zeměměřický a katastrální (ČÚZK). Přístup z WWW: http://www.cuzk.cz[17] ČNS - Správa České státní nivelační sítě. Přístup z WWW: http://nivelace.cuzk.cz[18] ČSN 730415 - Geodetické body / Účinnost od: 01.leden 1980. - Praha: ÚNM, 1979. 16 s.[19] Global Positioning Systém Standard Positioning Service Performance Standard. October

2001. In Departament of Defense USA. Přístup z WWW: http://gps.afspc.af.mil/gpsoc/documents/GPS_Signal_Spec.pdf

[20] DATAZ - Databáze trigonometrických a zhušťovacích bodů. Přístup z WWW: http://dataz.cuzk.cz

[21] DBU (Deutsche Bundesstiftung Umwelt). Přístup z WWW: http://www.dbu.de. [22] DT Metadata : Draft Implementing Rules for Metadata. CENIA [online]. 2007 [cit.

13. srpna 2007]. Přístup z WWW: http://www.cenia.cz/web/www/web-pub2.nsf/$pid/CENEBFJHBHDF/$FILE/draftINSPIREMetadataIRv2_20070202.pdf

[23] Dublin Core Metadata Element Set, version 1.1:ISO Standard 15836-2003 (February 2003). Přístup z WWW: http://www.niso.org/international/SC4/n515.pdf

[24] FRANCICA, J. MetaCarta, Inc. - Geographical Text Searching (Mar 11, 2004). – In Directions Magazine. [on-line]. Přístup z WWW: http://www.directionsmag.com/editorials.php?article_id=531&trv=1

[25] FRANK, A.U. (ed). PANEL GI kompendium: Průvodce světem geoinformaci a geografických informačních systémů. Vienna: European Communities, 2000. 140 s. ISBN 3-901716-22.

[26] Gazetter. In Wikipedia, the free encyclopedia [online]. [cit. 4. září 2007]. Přístup z WWW: http://en.wikipedia.org/wiki/Gazetteer

[27] Geodetická observatoř Pecný. Přístup z WWW: http://pecny.asu.cas.cz/[28] Geodetické referenční systémy v České republice: Vývoj od klasických ke geocentrickým

souřadnicovým systémům / Kolektiv autorů. 1. vyd. Zdiby: VÚGTK 1998. 186 s. ISBN 80-85881-09-8.

[29] The Getty Thesaurus of Geographic Names® On-Line. [cit. 1. října 2007]. Přístup z WWW: http://www.getty.edu/research/conducting_research/vocabularies/tgn/index.html

[30] GDAL (Geospatial Data Abstraction Library). Přístup z WWW: http://www.gdal.org[31] GNU (GNU’s Not Unix). Přístup z WWW: http://www.gnu.org[32] GRASS GIS (Geographic Resources Analysis Support Systém GIS). ). Přístup z WWW:

http://grass.itc.it[33] Guidelines for the Construction, Format, and Management of Monolingual Controlled

Vocabularies, ANSI/NISO Z39.19-2005. Bethesda, NISO Press, 2005. 172 p. ISBN 1-880124-65-3. Přístup z WWW: http://www.niso.org/standards/resources/Z39-19-2005.pdf

[34] GUTH, J. (ed.). Praktické a metodické poznámky ke klasifikaci biotopů při mapování biotopů pro soustavy NATURA 2000 a Smaragd. Praha: AOPK ČR, 2002. 11 s. Přístup z WWW: http://www.nature.cz/publik_syst2/files08/Prakticke_metodicke_poznamky.pdf

[35] HALIŠKOVÁ, I. Přenos geografických informací pomocí telekomunikačních prostředků: Diplomová práce. Brno: Masarykova univerzita, 2007.

[36] HASSIN, B. Mobile GIS: How to Get There From Here (2004). Přístup z WWW: http://lbs360.directionsmag.com/LBSArticles/Mobile%20GIS.pdf

[37] HERBERT, D. Study drawings in architectural design: Applications of CAD systems. In Integrating Computers into the Architectural Curriculum [ACADIA Conference Proceedings] Raleigh (North Carolina / USA) 1987, pp. 157-168. Přístup z WWW: http://cumincad.scix.net/cgi-bin/works/Show?cd8d

[38] HITCHCOCK, A.; PUNDT, H.; BRINKKOTTER-RUNDE, K.; STREIT, U. Data acquisition tools for geographic information systems. In Geographical Information Systems International Group (GISIG) (Ed.), Proceedings of the 13th WELL-GIS Workshop on technologies for land management and data supply, RS and GPS Research and Education, June 13, 1996, Budapest, Hungary. 3rd session: GIS and Global Positioning System. 8 s. Přístup z WWW: http://www.gisig.it/wellgis.www/Budap.htm

[39] HORÁK, P. a kol. Návrh architektury serverového systému MobilDat. In Informační systémy v zemědělství a lesnictví : XIII. ročník evropské konference, 15.-16. května 2007 Praha.

[40] HORÁK, P.; KUBÍČEK, P.; STACHOŇ, Z.; ZBOŘIL, J. Návrh architektury serverového systému MobilDat. In Informační systémy v zemědělství a lesnictví: Sborník příspěvků. Praha : Česká zemědělská univerzita v Praze, 2007. 5 s. ISBN 978-80-213-1643-0.

[41] HORÁK, P.; KUBÍČEK, P.; STACHOŇ, Z.; STANĚK, K.; ZBOŘIL, J.. Podpora mobilního lesnického mapování prostřednictvím náčrtů. In Informační systémy v zemědělství a lesnictví. 2006. vyd. Praha, 2006. ISBN 80-213-1494-X.

[42] HŘEBÍČEK, J.; KONEČNÝ, M. Introduction to Ubiquitous Cartography and Dynamic Geovisualization with Implications for Disaster/Crises Management. In The Geospatial Web: How GeoBrowsers, Social Software and the Web 2.0 are Shaping the Network Society. vyd. první. London : Springer, 2007. od s. 209-214, 6 s. Advanced Information and Knowledge Processing. Edited by: Arno Scharl and Klaus Tochtermann. ISBN 978-1-84628-826-5.

[43] CHARVAT, K; GNIP, P.; HORAK, P.; DVORAK, P.; VANIS, P.; KOCAB, M. NavLog New Concept For Navigation And Logistic. In 4th World Congress Conference, Proceedings of the 24-26 July 2006 (Orlando, Florida USA) Publication Date 24 July 2006. - Přístup z WWW: http://asae.frymulti.com/abstract.asp?aid=21961&t=2

[44] CHARVAT, K.; HOLY, S. Mobile GIS support for remote sensing data interpretation In ForestSAT Symposium Heriot Watt University, Edinburgh, August 5th-9th of August 2002. 6 p. Přístup z WWW: http://www.lesprojekt.cz/stazeni/mobile_support_foresat.pdf

[45] CHARVAT, K.; KOCAB, M.; VALDOVA, I.; CAJTHAML, T.; KONECNY, M.; STANEK, K.; HOLY, S.; KAFKA, S. Geospatial Web Data Sharing in Agriculture. In EFITA/WCCA2005 Joint Konference, The 5th Conference of the European Federation for Information Technology in Agriculture, Food and Environment and The 3rd World Congress on Computers in Agriculture and Natural Resources, July 25 - 28, 2005 Vila Real, Portugal, s. 669-674. Přístup také z WWW: http://www.efita.net/apps/accesbase/dbsommaire.asp?d=5828&t=0&identobj=ynx0cOPN&uid=57305290&sid=57&idk=1

[46] CHARVÁT, K.; KOCÁB, M.; VALDOVÁ, I.; CAJTHAML, T.; KONEČNÝ, M.; STANĚK, K.; HOLÝ, S.; KAFKA, Š. Geospatial Web Data Sharing in Agriculture. In Informační systémy v zemědělství a lesnictví: e-collaboration: XI. ročník evropské konference, Praha - Česká zemědělská univerzita 16.-18. května 2005.

[47] CHARVÁT, K.; KONEČNÝ, M.; KOCÁB, M.; HOLÝ, S.; STANĚK, K.; DVOŘÁK, P.; KAFKA, Š. Wirelessinfo - první české virtuální výzkumné a inovační centrum se zaměřením na GIS. GEOinfo. 2005, roč.11 [Ročenka], s.48-50. ISSN 1212-4311. Přístup také z WWW: http://www.cdesign.cz/h/Casopis/AR.asp?ARI=101001

[48] CHEN, Peter P. The Entity-Relationship Model - Toward a Unified View of Data. In ACM Transactions on Database Systéme. 1976, vol.1, no.1, pp. 1-36. ISSN:0362-5915. Přístup také z WWW: http://portal.acm.org/citation.cfm?id=320440

[49] Information and Service System for European Coordinate Reference Systems – CRS. Přístup z WWW: http://crs.bkg.bund.de/crs-eu/

[50] Information Retrieval (Z39.50): Application Service Definition and Protocol Specification, ANSI/NISO Z39.50-2003. Bethesda: NISO Press, 2003. 267 p. ISSN1041-5653. Přístup z WWW: http://www.loc.gov/z3950/agency/Z39-50-2003.pdf

[51] Inspire - INfrastructure for SPatial InfoRmation in Europe. Přístup z WWW: http://inspire.jrc.it

[52] IPTC Web: Information Interchange Model IIM. Přístup z WWW: http://www.iptc.org/IIM/[53] ISO – International Organization for Standardization [online]. Geneva, 2007. Přístup z

WWW: http://www.iso.org/iso/home.htm [54] ISO – ISO Standard [online]. International Organization for Standardization, 2007 [cit. 1.

října 2007]. Přístup z WWW: http://www.iso.org/iso/iso_catalogue.htm[55] ISO 19106: 2004: Geographic information – Profiles. In International Organization for

Standardization. Přístup z WWW: http://www.iso.org/iso/iso_catalogue/catalogue_tc/catalogue_detail.htm?csnumber=26011

[56] ISO 19115: 2003: Geographic information – Metadata. In International Organization for Standardization. Přístup z WWW: http://www.iso.org/iso/iso_catalogue/catalogue_tc/catalogue_detail.htm?csnumber=26020

[57] ISO19115 / ISO19119: Application Profile for CSW 2.0. Přístup z WWW: http://portal.opengeospatial.org/files/?artifact_id=6495

[58] ISO 19119: 2005 / PDAM 1, Geographic Information – Services. In International Organization for Standardization. Přístup z WWW: http://www.iso.org/iso/iso_catalogue/catalogue_tc/catalogue_detail.htm?csnumber=39890

[59] ISO 19139: 2007, Geographic information - Metadata - Implementation specification. In International Organization for Standardization. Přístup z WWW: http://www.iso.org/iso/iso_catalogue/catalogue_tc/catalogue_detail.htm?csnumber=32557

[60] JAKOBSSON, A. User requiremens for mobile topographic maps / Report of GiMoDig Project. Helsinki: National Land Survey of Finland,, 2002. 93 p. Přístup z WWW: http://lib.tkk.fi/Diss/2006/isbn9512282062/article5.pdf

[61] KAFKA, Š. Charakteristika webových služeb pro přístup k datům, jejich výhody a nedostatky (Management geografických informací a znalostí – II. Národní program výzkumu TP2 – Informační společnost), Praha: Akademie věd ČR, 2004.

[62] KESSLER, G.C. An Overview of TCP/IP Protocols and the Internet [16.1.2007]. Přístup z WWW: http://www.garykessler.net/library/tcpip.html

[63] KLIMENT, V. Katastr nemovitosti pro každého. Od pozemkové knihy a obecného zákoníku občanského ke katastru nemovitosti a aktuální úpravě právních vztahů k nemovitostem v českém právu. Zdiby: VÚGTK, 2007. 114 s. ISBN 978-80-85881-27-1.

[64] KOCÁB, M. Geografické informační systémy a katastr nemovitostí (GIS a KN). In Výroční zpráva za rok 2002. Zdiby: VÚGTK, 2003, s.8-24. Přístup také z WWW: http://www.vugtk.cz/odis/sborniky/vz02/giskn.htm

[65] KOCÁB, M. Geografické informační systémy a katastr nemovitostí. In 50 years of the Research Institute of Geodesy, Topography and Cartography: Jubilee Proceedings 1954-2004. Zdiby - Prague: VÚGTK, 2005, s.285-294. ISBN 80-85881-223-3.

[66] KOCÁB, M. Geographical Information Systems and Cadaster of Real Estates. In 50 years of the Research Institute of Geodesy, Topography and Cartography: Jubilee Proceedings 1954-2004. Zdiby - Prague: VÚGTK, 2005, s.151-160. ISBN 80-85881-223-3.

[67] KOCÁB, M. Katastr nemovitostí v digitální formě pro potřeby měst a obcí. In HOJDAR, Josef; FENDEL, Elfriede (ed.). 3. konference Městské informační systémy, Praha 1.-4. 10. 2002, hotel Pyramida: Sborník abstraktů příspěvků = 23. Urban Data Management Symposium. Praha: 2002, s.142.

[68] KOCÁB, M. Legislativní rámec datových zdrojů, příspěvek na seminář projektu EU NATURE-GIS Údaje o ochraně životního prostředí v geodatech státní správy, 16.2.2005 VÚGTK, Zdiby. Zdiby: VÚGTK, 2005.

[69] KOCÁB, M. Napravlenija issledovanij NIIGTK v oblasti GIS i kadastra nedvižimostej. In Novi technolohiji v geodeziji ta zemlevporjakuvanni: Naukovo-praktyčna konferencija: Tezy dopovidej. Užhorod: UžNU, 2006, s.11-12.

[70] KOCÁB, M. Návrh technologie digitalizace katastrálních map v sáhovém měřítku. In KOCÁB, M. Výzkumné a vývojové aspekty modernizace ISKN: Výzkumná zpráva č. 981. Zdiby: VÚGTK, 1997, 5 s.

[71] KOCÁB, M. Nový výměnný formát dat katastru nemovitostí. IT CAD. 2002, roč.12, č.5, s.8-9. ISSN 1802-6168.

[72] KOCÁB, M. Nový výměnný formát dat katastru nemovitostí a pozemkové úpravy. Pozemkové úpravy. 2002, č.41 (Září), s. 12-14.

[73] KOCÁB, M. Primeněnie GPS dlja inventarizaci nedvižimogo kuľturního naslědija ČR. In Zbirnyk naukovych dopovidej IV Mižnarodnoho naukovo-techničnoho sympoziumu Geoinformacijnyj monitorynh navkolyšňoho seredovyšča, GPS ta GIS technologiji 6.-12 veresňa 1999, Alušta (Krym). Ľviv: LAGT, 1999, s.4-9.

[74] KOCÁB, M. Transformation du cadastre fonciér en République Tchéque en forme digital. In HARTS; OTTENS; SCHOLTEN (ed.). Proceedings of Fifth European Conference and Exhibition on Geographical Information Systems EGIS/MARI ’94 Conference, Paris, France 29.3.1994. Vol. 2. Utrecht/Amsterdam: European GIS Foundation, 1994, s.1540-1547.

[75] KOCÁB, M. Tvorba a aktualizace digitální katastrální mapy. In Zbirnyk naukovych dopovidej III Mižnarodnoho naukovo-techničnoho sympoziumu Geoinformacijnyj monitorynh navkolyšňoho seredovyšča, GPS ta GIS technologiji 7.-13 veresňa 1998, Alušta (Krym): Zbirnyk materialiv. Ľviv: LAGT, 1998, s.21-25.

[76] KOCÁB, M. Ústřední evidence kulturních památek a jejich územní identifikace: Etapová výzkumná zpráva č.982/97. Zdiby: VÚGTK, 1997. 24 s.

[77] KOCÁB, M. Závěrečná výzkumná zpráva o realizaci projektu Ústřední evidence kulturních památek a jejich územní identifikace. Zdiby: VÚGTK, 1998. 21 s.

[78] KOCÁB, M. a kol. Implementace nových modulů do grafického systému do MicroGEOS. In KOCÁB, Milan. Výzkumné a vývojové aspekty modernizace ISKN: Výzkumná zpráva č. 981: Příloha 2. Zdiby: VÚGTK, 1997, 55 s.

[79] KOCÁB, M. a kol. Zajištění dalšího vývoje grafického systému MicroGEOS a programů na podporu digitalizace SGI KN: Zpráva o řešení projektu: Výzkumná zpráva č. 1000. Zdiby: VÚGTK, 2000. 7 s.

[80] KOCÁB, M.; ABENDROTHOVÁ, A.; HEJPLÍK, V.; KŘENEK, J.; SEHNAL, J.; SVATÝ, J.; VANIŠ, P.; VONDRUŠKA, P.; ZEMAN, P.; ZMEŠKAL, K.; ŽOFKA, S. Informační systém MicroGEOS Map a Micro GEOS Vektor pro obnovu katastrálního operátu: Výzkumná zpráva č. 1058. Zdiby: VÚGTK, 2003. Nestr.

[81] KOCÁB, M.; CAJTHAML, T. Novaja forma gosudarstvennoj karty Češskoj Respubliky masštaba 1:5000. In IX Mižnarodnyj naukovo-techničnyj simpozium Geoinformacijnyj monitorynh navkolyšňoho seredovyšča, GPS ta GIS technologiji 6.-11 veresňa 2004, Alušta (Krym): Zbirnyk materialiv. Ľviv: LAGT, 2004, s.60-63.

[82] KOCÁB, M.; CAJTHAML, T.; VANIŠ, P.; ZAORALOVÁ, J. Studie nových trendů vývoje mapování a katastru: Výzkumná zpráva č. 1070. Zdiby: VÚGTK, 2004. 44 s.

[83] KOCÁB, M.; DRBAL, A. Mesto kartografirovanija v geoinformacionnych technologijach. In IX Mižnarodnyj naukovo-techničnyj simpozium Geoinformacijnyj monitorynh navkolyšňoho seredovyšča, GPS ta GIS technologiji 6.-11 veresňa 2004, Alušta (Krym): Zbirnyk materialiv. Ľviv: LAGT, 2004, s. 53-60.

[84] KOCAB, M.; DRBAL, A. Vozobnovlěnie sobstvenničeskich granic zemel’nych učastkov v procese restituci v Češskoj Respublike posle 1991 goda. In XII Mižnarodnyj naukovo-techničnyj simpozium Geoinformacijnyj monitorynh navkolyšňoho seredovyšča, GPS ta GIS technologiji 10 - 15 veresňa 2007, Alušta (Krym): Zbirnyk materialiv. Ľviv: LAGT, 2007, s. 38-47.

[85] KOCÁB, M.; DRBAL, A.; KŘENEK, J. Organizacija zemlemirnoji i kadastrovoji služby v Čes’kij Respublici. Visnyk geodeziji ta kartografiji. 2006, č.4, s. 12-21.

[86] KOCÁB, M.; KŘENEK, J.; VALDOVÁ, I.; ZAORALOVÁ, J. Využití digitálních dat katastru nemovitostí ČR pro zpracování pozemkových úprav. In XI. Miedzynarodowe Dni Geodezji, Polanczyk, 9.-10. 6. 2005. Warszawa: Stowarzyszenie Geodetów Polskich, 2005. Sesja II, referat 3, s.1-6. ISBN 83-920594-1-7.

[87] KOCÁB, M.; PRAŽÁK, J. Nové programové prostředky VÚGTK pro přepracování katastrálních map do digitální formy. Geodetický a kartografický obzor. 1999, roč.45/87, č.10, s. 247-249. ISSN 0016-7096.

[88] KOCÁB, M.; PRAŽÁK, J.; ROUBÍK, O.; VANIŠ, P. Systém opatření v hydrologických povodích ke snížení škodlivých následků povodní: rozvoj aplikace GIS. Zdiby: VÚGTK, 2003. 45 s.

[89] KOCÁB, M.; PRAŽÁK, J.; SOUKUP, L.; ZAORALOVÁ, J. Nový systém pro práci s rastry katastrálních map: Výzkumná zpráva č. 1079. Zdiby: VÚGTK, 2005. 25 s.

[90] KOCÁB, M.; VALDOVÁ, I. Současné možnosti přenosu formátů dat do ISKN. Pozemkové úpravy. 2005, č.53 (Září), s.11-12.

[91] KOCÁB, M.; VALDOVÁ, I. Zpracování digitálních náčrtů pro vyhotovování pozemkových úprav. Pozemkové úpravy. 2005, č.52 (Červen), s.10-13.

[92] KOCÁB, M.; VILÍM, D. Ústřední evidence kulturních památek a jejich územní identifikace: Závěrečná výzkumná zpráva o realizaci projektu. Zdiby: VÚGTK, 1998. 21 s.

[93] KOCÁB, M.; ZAORALOVÁ, J.; ROUBÍK, O. Začlenění historických mapových děl do systému DIKAT-P pro upřesnění podrobné lokalizace nemovitých kulturních památek: Závěrečná výzkumná zpráva. Zdiby: VÚGTK, 2003. 53 s.

[94] KOEHLER, H. Formats and Metadata in Mobile Information and News Data Services [online]. 2005 [cit. 2. července 2007]. Přístup z WWW: http://www.newssummit.org/2005/presentations/metadata_minds.pdf

[95] KONEČNÝ, M,; STANĚK, K.; FRIEDMANNOVÁ, L. Adaptabilní mapy pro krizový management. Kartografické listy. 2007, č. 15, s. 41-50, 127 s. ISSN 1336-5274.

[96] KONEČNÝ, M.; ORMELING, F. J.; TIKUNOV, V. S. Atlas Information Systems and Geographical Names Information Systems as contribuants to Spatial Data Infrastructure. Proceedings the 5th International Symposium on Digital Earth. Berkeley: Projekt Digital Earth, 2007. s. 20-28.

[97] KONEČNÝ, M.; BANDROVA, T. Mapping of Nature Risks and Disasters Purposes. Cartography and Geoinformation (Zagreb). 2006, č. 6, s. 4 -12. ISSN 1333-896X. 2006.

[98] KOSTELECKÝ, J. Referenční souřadnicové systémy ICRS, ITRS a ETRS-89, jejich definice a realizace. Geodetický a kartografický obzor. 1998, roč.44/86, č.10, s.213-223. ISSN 0016-7096.

[99] KOTAL, M.; PRAŽÁK, J. Mapování 2. Praha: Geodetický a kartografický podnik, 1990. 286 s.

[100] KRAAK, M., J.; BROWN, A. (ed.). Web Cartography developments and prospects. London: Taylor and Francis, 2001. 213 p. ISBN 0-7484-0869-X.

[101] KUBÍČEK, P.; STANĚK, K. Dynamic visualization in emergency management. Proceedings of First international conference on cartography and GIS. Sofia : Sofia Univerzity, 2006, s. 40-41. ISBN 954-724-028-5.

[102] KUBÍČEK, P.; KONEČNÝ, M.; STANĚK, K.; CHARVÁT, K.; KOCÁB, M. MobilDat - Mobile Data Visualisation And Updating. Sborník „4th World Congress on Computers in Agriculture“. Orlando : WCCA, 2006, s. 61-67. ISBN 1-892769-5.

[103] LIKEŠ, J.; MACHEK, J. Počet pravděpodobnosti. Praha: SNTL, 1982. 160 s.[104] LÖW, J., a kol. Rukověť projektanta místního územního systému ekologické stability

(metodika pro zpracování dokumentace): Doplněk. Brno, 1995. 179 s.[105] LOWER, M. et al. Metadata [online]. 2004 [cit. 2. července 2007]. Přístup z WWW: http://

adl.brs.gov.au/mapserv/landuse/docs/Lower%20Murray%20Luse%202004%20Metadata.pdf

[106] MADĚRA, P.; ZIMOVÁ, E. (eds.). Metodické postupy projektování lokálního ÚSES. Brno: Ústav lesnické botaniky, dendrologie a typologie LDF MZLU v Brně a Löw a spol., 2005. 1 CD-ROM.

[107] McEACHREN, A. Some Truth with Maps. Association of American Geographers, Washington, 1994, 129 pp.

[108] Metadata Thesauri [online]. CGIAR Consortium for Spatial Information (CGIAR-CSI). [cit. 1. října 2007]. Přístup z WWW: http://csi.cgiar.org/metadata/Metadata_Thesauruses.asp

[109] MIČIETOVÁ, E., BOROŠ, R. Integrity and interoperability of GIS data model for water protection according to water framework directive. Meteorologický časopis. 2004, roč. 7, č. 1, s. 25-37.

[110] MIČIETOVÁ, E.; BOROŠ, R. Implementácia binárneho hierarchického kódovacieho systému hydrologických objektov a verifikácia jeho operačných možností. Meteorologický časopis. 2006, roč. 9, č. 1, s. 23-29.

[111] MIČIETOVA, E.;VALIŠ, J. NSDI in SR Current Condition, Current Condition, Technical Point of ViewTechnical Point of ViewIn. In BELA, Markus (ed.). FIG Workshop on eGovernance, Knowledge Management and eLearning, April 2006, Budapest, Hungary. Budapest, 2006, s. 155-167. ISBN 963-229-423-8. Přístupný na WWW: http://www.fig.hu/papers/155.pdf

[112] MIKLOŠÍK, F. Mapování. Brno: Vojenská akademie Ant. Zápotockého, 1976. 364 s.[113] MILLER, E.; WEIBEL, S. An introduction to Dublin Core [online]. 2000 [cit. 9. července

2007]. Přístup z WWW: http://www.xml.com/pub/a/2000/10/25/dublincore[114] Ministerstvo práce a sociálních věcí ČR. Přístup z WWW: http://www.mpsv.cz[115] MOELLERING, H. (ed.). Spatial database transfer standards: current international status. 1.

vyd. London International Cartographic Association, Elsevier Applied Science, 1991. 260 p. ISBN 185166677X.

[116] MOELLERING, H.; AALDERS, H.J.; CRANE, A. (ed.). World spatial metadata standards. 1. vyd. London: International Cartographic association, Elsevier Ltd., 2005. 710 p. ISBN 0-08-043949-7.

[117] Národní geoinformační infrastruktura České republiky: Program rozvoje v letech 2001 – 2005. Praha: NEMOFORUM, 2001. 9 s. Přístup z WWW: http://www.cuzk.cz/Dokument.aspx?PRARESKOD=999&MENUID=10350&AKCE=DOC:999-KONF

[118] Návod pro obnovu katastrálního operátu. Praha: ČÚZK, 1997. 37 s. [119] NGA GEOnet Names Server (GNS) [online]. In National Geospatial-Intelligence Agency.

Bethesda. [cit. 1. října 2007]. Přístup z WWW: http://earth-info.nga.mil/gns/html/[120] NEJEDLÝ, Z.; DRNOVCOVÁ, K. Semestrální práce z předmětu Programování 33. Přístup

z WWW: http://rsc.hyperlinx.cz/skola/cvut/pg33/index.html[121] Open Geospatial Consortium. Přístup z WWW: http://www.opengeospatial.org.[122] Open Source (Open Source Iniciative). Přístup z WWW: http://www.opensource.org[123] OGC® Sensor Web Enablement: Overview And High Level Architecture: White paper.

– 14 p. In Open Geospatial Consortium, 2006. Přístup z WWW: http://www.opengeospatial.org/pt/06-046r2

[124] OGC® Web Processing Service (WPS): Request for Public Comments. Přístup z WWW: http://www.opengeospatial.org/standards/requests/28

[125] OGC Web Service Common Specification. In Open Geospatial Consortium, 2005. Přístup z WWW: http://portal.opengeospatial.org/files/?artifact_id=20040

[126] Ohloh. Přístup z WWW: http://www.ohloh.net/projects/3860?p=PyWPS[127] OpenGIS® Cataloguing of ISO Metadata (CIM) Using the ebRIM profile of CS-W, OGC

2007-05-10. Přístup z WWW: http://portal.opengeospatial.org/files/?artifact_id=20596[128] OpenGIS® Catalogue Services Specification, ver. 2.0.2 Corrigendum 2 Release, OGC 2007-

02-07. Přístup z WWW: http://portal.opengeospatial.org/files/?artifact_id=20555[129] OpenGIS® Catalogue Services Specification 2.0.2 - ISO Metadata Application Profile. OGC

2007-05-02. Přístup z WWW: http://portal.opengeospatial.org/files/?artifact_id=21460[130] OpenGIS® Filter Encoding Implementation Specification, Version: 1.1.0, OGC 04-095,

2005-05-03. Přístup z WWW: http://portal.opengeospatial.org/files/?artifact_id=8340[131] OpenGIS® web services architecture, version 0.3. In Open Geospatial Consortium, 2003.

Přístup z WWW: http://portal.opengeospatial.org/files/?artifact_id=1320 [132] OpenGIS Location Services (OpenLS): Core Services [Parts 1 Directory Service]. Document

03-006r3, typ D-RFC. Přístup z WWW: http://www.opengeospatial.org/standards/olscore[133] OpenGIS Location Services (OpenLS): Core Services [Parts 1-5]. Document 03-006r3, typ

D-RFC. Přístup z WWW: http://www.opengeospatial.org/standards/olscore[134] OpenGIS Location Services (OpenLS): Core Services [Part 2 Gateway Service]. Document

03-006r3, typ D-RFC. Přístup z WWW: http://www.opengeospatial.org/standards/olscore[135] OpenGIS Location Services (OpenLS): Core Services [Part 3 Location Utility Service].

Document 03-006r3, typ D-RFC. Přístup z WWW: http://www.opengeospatial.org/standards/olscore

[136] OpenGIS Location Services (OpenLS): Core Services [Part 4 Presentation Service]. Document 03-006r3, typ D-RFC. Přístup z WWW: http://www.opengeospatial.org/standards/olscore

[137] OpenGIS Location Services (OpenLS): Core Services [Parts 5 Route Service]. Dokument 03-006r3, typ D-RFC. Přístup z WWW: http://www.opengeospatial.org/standards/olscore

[138] OpenGIS® Location Service (OpenLS) Implementation Specification: Core Services. Document 05-016, typ IS. Přístup z WWW: http://www.opengeospatial.org/standards/olscore

[139] OpenJUMP – The free, Java based and open source Geographic Information System for the World. Přístup z WWW: http://openjump.org/

[140] PAUKNEROVÁ, E.; TRYHUBOVÁ, P. INSPIRE and geoinformation infrastructure in the CR: Prezentace. In Internet ve státní správě a samosprávě, Hradec Králové, 3.-4.6.2006. - Zdiby: VÚGTK, 2006. 27 s. 1 CD-ROM.

[141] PAVLÍK, Z.; KÜHNL, K. Úvod do kvantitativních metod pro geografy. 1. vyd. Praha: SPN, 1982. 267s.

[142] Proposal for a Directive of the European Parliament and of the Council establishing an Infrastructure for Spatial Information in the Community (INSPIRE) [online]. COM(2004) 516 final, kód Rady 11781/04, 2004/0175 (COD).[cit. 2004-12-01]. Přístup z WWW: http://inspire.jrc.it/proposal/COM_2004_0516_F_EN_ACTE.pdf

[143] PECINA, O. Webová aplikace pro interakci s webovými službami: Bakalářská práce. Brno: Masarykova univerzita, 2004.

[144] PLEWE, B. GIS online: infromation retrieval, mapping, and the Internet. Santa Fe: OnWord Press, 1997. 311 p. ISBN 1-56690-137-5.

[145] PROJ (PROJ.4 - Cartographic Projections Library). Přístup z WWW: http://proj.maptools.org

[146] PUNDT, H. Field Data Collection with Mobile GIS: Dependencies Between Semantics and Data Quality. In Geoinformatica. 2002, vol. 6, no 4, pp. 363–380. Přístup z WWW: http://www.ingentaconnect.com/content/klu/gein/2002/00000006/00000004/05099730.

[147] PUNDT, H.; BRINKKOTTER-RUNDE, K. Visualization of spatial data for field based GIS. In Computers & Geosciences. 2000, vol. 26, no.1, pp. 51-56. Přístup z WWW: http://www.iamg.org/CGEditor/cg2000.htm.

[148] PUNDT, H.; KUHN, W. Dependencies between semantics and data quality - examples from the field of mobile geo computing. In 1st AGILE Conference 1998 in Enschede International Institute for Aerospace Survey and Earth Sciences (ITC), Enschede, The Netherlands. 7 pp. Přístup také z WWW: http://www.uniroma1.it/DICEA/AGILE.HTM.

[149] PyWPS (Python Web Processing Service). Přístup z WWW: http://pywps.wald.intevation.org.

[150] R (The R Project). Přístup z WWW: http://www.r-project.org[151] RAPANT, P. Úvod do geografických informačních systémů. Ostrava: VŠB-TUV, 2002. 110

s. Přístup z WWW: http://gisak.vsb.cz/livecd/texty/UGIS.pdf[152] RADA, R. Maintaining thesauri and metathesauri. International Classification. 1990, č. 17,

s. 58-164.[153] Removal of GPS Selective Availability (SA). 20.12.2006. Přístup z WWW: www.ngs.noaa.

gov/FGCS/info/sans_SA. [154] ROULE, M.; KOCÁB, M. La Plan Cadastral Informatise en République Tcheque. In JEC

Joint European Conference and Exhibition on Geographical Information. Netherlands Congress Centre The Hague, March 26-31, 1995: Proceedings. Volume 2. Basel: AKM Congress Service, 1995, s.99-105.

[155] ROULIN, C. Sub-thesauri as part of a metathesaurus. International Study Konference on Classification Research (5th: Toronto, 1991), Classification research for knowledge representation and organization. Elsevier, 1992, s. 329-336.

[156] RŮŽIČKA, J. Metadata pro prostorová data: Doktorská práce. Ostrava: Vysoká škola báňská - Technická univerzita Ostrava, Hornicko - geologická fakulta, Obor Geoinformatika, 2002. 164 s.

[157] SHI, W. ISSDQ 2007. Přístup z WWW: http://www.itc.nl/ISSDQ2007/proceedings/Keynotespeakers/Paper_John_Shi%5B1%5D.pdf

[158] STANĚK, K.; FRIEDMANNOVÁ, L.; KUBÍČEK, P. Decision Support Cartography for Emergency Management. ISPRS archives. Vol. XXXVI-4/V45. Osnabrueck : ISPRS, 2007, s. 1.

[159] TALHOFER,V. Základy matematické kartografie. Universita obrany, Brno, 2007. ISBN 978-80-7231-297-9.

[160] Terminologický slovník zeměměřictví a katastru nemovitosti. In Výzkumný ústav geodetický, topografický a kartografický – Terminologická komise ČÚZK. Přístup z WWW: http://www.vugtk.cz/termkom/indtk.html

[161] TRYHUBOVÁ, P. Data, data, data - poskytovatelé zdrojů geodat na Internetu z okruhu státní správy. Geoinformace. 2005, č.2, s. 18-25.

[162] TRYHUBOVÁ, P. Evropská směrnice INSPIRE. In ČEPEK, A.; LANDA, M.; PYTEL, J. Geoinformatics FCE CTU. [s.l.]: [s.n.], 2006, s.176-183. ISSN 1802-266. Přístup také z WWW: http://gama.fsv.cvut.cz/data/geowikicz/2006/05/12/geoinformatics-fce-ctu-2006-01.pdf

[163] uDig (The User-friendly Desktop Internet GIS). Přístup z WWW: http://udig.refractions.net/.

[164] VALDOVÁ, I.; DRBAL, A.; KARAVDIĆ, J.; ZAORALOVÁ, J. Vývoj postupů a metod při obnově katastrálního operátu a při vyhotovování geometrických plánů a součinnosti katastrálních úřadů s jejich vyhotoviteli: Analýza možnosti nových produktů firem ESRI, AUTODESK, INTERGRAPH a BENTLEY pro úkoly obnovy katastrálního operátu a zpracování geometrických plánů: Výzkumná zpráva č. 1090. Zdiby: VÚGTK, 2005. 98 s.

[165] VALDOVÁ, I.; KOCÁB, M. Digitální způsob vyhotovení záznamu podrobného měření změn - záznamu vytyčení hranice. In TALICH, Milan (ed.). 1st International Trade Fair of Geodesy, Cartography, Navigation and Geoinformatics GEOS 2006: Conference Proceedings, Prague, 16th-18th March 2006. Zdiby: VÚGTK, 2007, s.52. ISBN 80-85881-25-X.

[166] VANIŠ, P.; KOCÁB, M. Testování aparatur GPS pro navigační systémy a mobilní sběr geodat. In Talich, Milan (ed.). 1st International Trade Fair of Geodesy, Cartography, Navigation and Geoinformatics GEOS 2006: Conference Proceedings, Prague, 16th-18th March 2006. Zdiby: VÚGTK, 2007, s. 62. ISBN 80-85881-25-X.

[167] VEVERKA, B. Topografická a tematická kartografie 10. Vydavatelství ČVUT, Praha. 2004.

[168] VEVERKA, B.; ČECHUROVÁ, M. MATKART educational software. Uživatelský manuál a software. Web laboratoře digitálni kartografie katedry mapování a kartografie ČVUT, Praha, 2007. Přístup z WWW: http://www.GEOLAB.cz, www.fsv.cvut.cz.

[169] VIVONI, E.R.; CAMILLI, R. Real-time streaming of environmental field data. In Computers & Geosciences. 2003, vol. 29, no. 4, pp. 457-468. Přístup z WWW: http://www.iamg.org/CGEditor/cg2003.htm

[170] VO, M. C. et al. Mobile Digital Libraries for Geography education [online]. 2007 [cit. 2. července 2007]. Přístup z WWW: http://delivery.acm.org/10.1145/1260000/1255311/p511-vo.pdf?key1=1255311&key2=2039820911&coll=&dl=GUIDE&CFID=15151515&CFTOKEN=6184618.

[171] VOŽENÍLEK, V. a kol. Integrace GPS/GIS v geomorfologickém výzkumu. Olomouc: Univerzita Palackého, 2001, 185 s. ISBN 80-244-0383-8.

[172] VYHLÁŠKA č. 26/2007 Sb. ze dne 5. února 2007, kterou se provádí zákon č. 265/1992 Sb., o zápisech vlastnických a jiných věcných práv k nemovitostem, ve znění zákona č. 210/1993 Sb., zákona č. 90/1996 Sb. , a zákon č. 344/1992 Sb., o katastru nemovitostí České republiky (katastrální zákon), ve znění zákona č. 89/1996 Sb., ve znění vyhlášky č. 79/1998 Sb., vyhlášky č. 113/2000 Sb. a vyhlášky č. 163/2001 Sb. In Sbírka zákonů České republiky. Částka 21-40. Praha: Ministerstvo vnitra - tiskárna, 2007, s.118-206. ISSN 1211-1244. Přístup také z WWW: http://www.cuzk.cz/

[173] Výzkumný ústav geodetický, topografický a kartografický, v.v.i. Přístup z WWW: http://www.vugtk.cz

[174] Wikipedia: The Free Encyclopedia. Přístup z WWW: http://www.wikipedia.com[175] WILSON, D.L. GPS Horizontal Position Accuracy. 2.1.2007 Přístup z WWW: http://users.

erols.com/dlwilson/gpsacc.htm[176] World Gazetteer: population of cities and towns of the world [online]. [cit. 1. října 2007].

Přístup z WWW: http://www.world-gazetteer.com/[177] World Wide Web Consorcium (W3C). Přístup z WWW: http://www.w3.org/[178] ZAORALOVÁ, J.; KOCÁB, M. Práce s rastrovými mapami v systému MicroGEOS Nautil.

In TALICH, Milan (ed.). 1st International Trade Fair of Geodesy, Cartography, Navigation and Geoinformatics GEOS 2006: Conference Proceedings, Prague, 16th-18th March 2006. Zdiby: VÚGTK, 2007, s.53. ISBN 80-85881-25-X.

[179] ZIMOVÁ, R. Problematika koordinace geoinformací v České republice v mezinárodním kontextu: Doktorská práce. Praha: ČVUT, 2000. 107 s.

[180] Zpracování geometrického plánu. Přístup z WWW: http://www.geometrplan.cz

Doplňující literatura:

[181] ČADA, V. Geodetické základy státních mapových děl 1. poloviny 19. století a lokalizace do S-JTSK. In HISTORICKÉ MAPY. Zborník referátov z vedeckej konferencie. Bratislava : Kartografická spoločnost Slovenskej republiky, 2005. 15 s. Přístup z WWW: http://projekty.geolab.cz/gacr/a/files/cada.pdf

[182] ČADA, V. Robustní metody tvorby a vedení digitálních katastrálních map v lokalitách sáhových map: Habilitační práce. Plzeň; Praha: Západočeská univerzita - Stavební fakulta CVUT, 2003.

Autoři: RNDr. Karel Charvát, Ing. Milan Kocáb, MBA, doc. RNDr. Milan Konečný, CSc.,

RNDr. Petr Kubíček, CSc.

Název: Geografická data v informační společnosti

Vydal:Výzkumný ústav geodetický, topografický a kartografický, v.v.i.

Odvětvové informační střediskoÚstecká 98

250 66 Zdiby

Tel.: 284 890 375Fax: 284 890 056

E-mail: vugtk@vugtk.cz, odis@vugtk.czwww.vugtk.cz

Pro obálku této knihy byl použit výřez výškopisného plánu Prahy od Karla Kopistky z r. 1858 s vypuštěním popisu a dále s laskavým svolením Institutu městské informatiky hl. m. Prahy (IMIP) výřez barevné ukázky

vývoje mapového obrazu Prahy od r. 1842 do současnosti, kterou tento Institut zpracoval.

© VÚGTK, v.v.i. 2007