| CATEGORII DOCUMENTE |
| Demografie | Ecologie mediu | Geologie | Hidrologie | Meteorologie |
Inainte de a face orice analiza si de a obtine rezultate dintr-un GIS este necesar sa introducem datele. Acest lucru este dependent de un numar de factori, si anume: ce fel de date sunt necesare, cum vor fi utilizate si in ce format sunt stocate. Atunci cand se implementeaza un proiect GIS, una din cele mai importante sarcini este definirea intrebarilor care urmeaza sa fie puse si raspunsurile posibile, privitoare la datele de prelucrat si de obtinut. Aceste deziderate fiind odata cunoscute este preferabil ca datele necesare pentru atingerea lor sa fie cat mai putine. Urmatorul pas este de a vedea ce fel de date sunt disponibile, mai precis sub ce forma, si daca acestea trebuie sa fie digitizate prin mijloace proprii sau achizitionate de la un furnizor.
Digitizarea
Introducerea datelor cartografice nu este simpla. Daca datele disponibile sunt in forma analogica, cum ar fi harti pe suport de hartie sau fotograme ele trebuie convertite in forma digitala inainte de a fi importate in GIS. Sunt doua cai pentru a realiza aceasta conversie: digitizarea si scanarea.
Figura 3 Digitizorul sau tableta grafica
Procesul de digitizare consta in transformarea datelor grafice din format analogic in format digital. Aceasta actiune presupune existenta unui digitizor conectat la un calculator si prevazut cu un soft specializat. Digitizorul sau tableta grafica (figura 3) este o suprafata plana de diferite dimensiuni, care contine o retea foarte fina de fire si care realizeaza pozitionarea punctelor intr-un sistem de coordonate propriu, prin apasarea unor butoane de pe un cursor. Acesta este un dispozitiv prevazut cu o lupa in care sunt incastrate doua fire in forma de cruce. Cursorul se suprapune pe punctul care urmeaza a fi inregistrat, astfel incat incrucisarea firelor sa coincida cu acel punct. Butoanele de pe cursor au un rol foarte precis, apasarea lor producand o anumita actiune (marcarea unui punct, crearea unui nod, inchiderea unui poligon). Acestea sunt predefinite, adica prin program se stabileste rolul fiecarui buton. In principiu, setarea lor poate fi modificata de catre utilizator. In momentul in care cursorul este miscat pe suprafata plana, aceste fire sunt activate, iar programul de digitizare foloseste acest semnal pentru a determina exact pozitionarea cursorului. Apasand un buton se inregistreaza coordonatele punctului respectiv. Prin constructie, digitizorul percepe coordonatele in sistemul propriu. Un punct va avea deci coordonatele (xd,yd). Fisierul rezultat insa, va contine coordonatele carteziene alese de utilizator sau coordonate reale.
Procesul de digitizare
Inainte de a incepe procesul de digitizare, trebuie sa stabilim scopul, sa alegem hartile care deja exista pe suport de hartie si sa definitivam straturile. O harta poate fi digitizata pentru mai multe scopuri: fie pentru pentru a fi pur si simplu reprodusa, fie pentru a fi utilizata intr-un GIS sau sa fie integrata intr-o baza de date spatiala, ca parte componenta a unei alte harti digitale deja existente. Scopul va decide si alegerea caracteristicilor hartilor, in speta: temele si gradul de detaliere, scara, sistemul de coordonate. Dupa fixarea temelor vom decide cate straturi vor fi necesare. Cand spunem ca digitizam o harta, digitizam de fapt un strat. Tot acum se vor tine cont de eventualele interdictii impuse de produsul cu care se vor face prelucrarile. Reamintim ca in Arc/Info nu se permite existenta pe un acelasi strat a punctelor si a poligoanelor, deoarece fiecare genereaza un fisier cu extensia PAT, avand specificatii diferite (Point Atribute Table si respectiv Poligon Atribute Table). In orice caz, este de preferat, indiferent de programul utilizat in digitizare si de produsul GIS cu care se face prelucrarea, ca fiecare strat sa contina un singur tip de primitiva grafica: strat punct, strat arc, strat poligon.
Procesul de digitizare propriu-zis presupune urmatoarele etape:
Fixarea punctelor de control si apoi digitizarea lor. Dupa aceasta operatiune se va afisa o eroare calculata prin metoda celor mai mici patrate (RMSE - Root Mean Square Error). Daca eroarea este acceptata, se va trece la pasul urmator, in caz contrar procesul se reia.
Fixarea dinensiunilor hartii.
Digitizarea punctelor.
Digitizarea arcelor.
Digitizarea poligoanelor (daca este permis in acel strat).
Salvarea fisierului.
In timpul digitizarii se introduc erori indiferent de tehnologia folosita (hard si soft) sau de abilitatea operatorului. Sa ne imaginam urmatoarea operatiune: fixam cursorul pe un punct, apoi mutam cursorul oriunde pe suprafata de hartie si in fine incercam sa-l fixam din nou pe acelasi punct. Niciodata nu vom putea sa-l pozitionam exact in acelasi punct, ci doar foarte aproape. De asemenea daca digitizam o curba de doua ori, in mod sigur nu vom parcurge acelasi traseu, nici punctele intermediare nu vor fi aceleasi (figura 4). In aceste conditii este absolut necesar ca sa evaluam gradul de precizie al operatiunilor implicate.
Problema care se pune este de a ne incadra in marjele de eroare pe care ni le impune viitoarea prelucrare pe harta respectiva.
Figura 4 Digitizarea de doua ori a unui arc
In cele ce urmeaza vom aborda cateva dintre erorile care apar in procesul de digitizare. Cand avem de digitizat o linie mai lunga de 5 cm se recomanda ca aceasta sa fie compusa din doua arce; cu alte cuvinte sa introducem un nod suplimentar. Inchiderea unui arc urmata imediat de deschiderea altuia (si care se doreste a fi o continuare a primului) implica introducerea unui nod de start pentru urmatorul arc, care de fapt trebuie sa coincida cu nodul final al arcului precedent. Aceasta situatie, precum si altele asemanatoare conduc la introducerea unei notiuni, numita Snap Node Tolerance, care sa permita contopirea celor doua noduri, fapt stiut din cele de mai sus ca, nu putem localiza la doi timpi diferiti exact acelasi punct. Snap Node Tolerance este o masura a erorii, care este egala cu o valoare ce reprezinta raza cercului in interiorul caruia oricare doua noduri digitizate vor reprezenta acelasi nod (figura 4). Sau daca vreti, distanta din jurul unui nod pentru care orice alt nod digitizat va coincide cu acesta. Trebuie sa facem un comenatriu privitor la modul in care se contopesc nodurile. Unele produse soft cer ca, pentru contopirea a doua noduri, cercurile a caror raza este egala cu Snap Node Tolerance doar sa se intersecteze (figura 49 a), iar altele cer ca cele doua noduri sa cada in interiorul celor doua cercuri (figura 4 b
Alte situatii posibile pe care le putem intalni in procesul de digitizare sunt cele prezentate in figra 30. Aceste situatii pot aparea din doua motive: fie ca exact asa ar fi trebuit sa infatisam arcele, fie ca este vorba de o greseala.
Figura
4 Snap Node Tollerance
Figura
5 Dangle node si dangle arc
Pentru a clarifica astfel de situatii se introduce o alta notiune numita Dangle Length, adica distanta minima permisa pentru a deplasa un nod aflat in imediata vecinatate a unui arc. Daca distanta dintre nod si arc, in configuratia din figura 5 a, este sub distanta specificata atunci vom avea rezultatul din figura 6 a. Daca acelasi lucru este valabil pentru situatia figura 6 b, se va obtine aspectul din figura 6b.
In cazul in care aceasta distanta este mai mare, se va intercala un nod suplimentar si vom avea patru arce (figura 6 c). Toate aceste operatiuni se fac in procesul de topologizare (in Arc/Into comanda de creare a topologiei se numeste CLEAN).
O ultima situatie pe care o amintim este cea infatisata in figura 32 a. Se observa o apropiere exagerata a arcelor A si B. Aceasta poate sa apara dintr-o gresala de digitizare sau nu. Pentru a elimina o situatie in care un arc este, practic, dublat s-a introdus un nou concept numit Fuzzy Tolerance, care reprezinta distanta minima ce separa doua arce. Daca distanta dintre arce este mai mica decat cea precizata in Fuzzy Tolerance, arcele A si B se vor contopi si vom avea situatia din figura 7 b. In caz contrar, va ramane configuratia din figura 7 a.
Figura
7 Eroarea Fuzzy
Unele erori se corecteaza in timpul procesului de digitizare, altele in faza urmatoare, de editare. In faza de editare se introduc datele care au fost omise la digitizare, se sterg cele care au fost introduse nejustificat si se corecteaza cele care necesita aceasta operatiune. Aceasta etapa este mare consumatoare de timp, mai ales daca digitizarea a fost facuta neglijent. Uneori poate dura mai mult decat digitizarea propriu-zisa. Ultima faza este crearea topologiei, care poate scoate in evidenta alte erori. In aceasta situatie se va reveni in etapa de editare, se vor efectua corectiile, si in final se reface topologia.
In cele de mai sus am infatisat doar principiile generale, fiecare prgram de digitizare (sau modulul din cadrul GIS) avand propriile reguli pentru realizarea unei harti digitale. Intentia noastra este de a oferi o imagine de ansamblu asupra intregului proces.
6.2. Scanarea
Procesul de scanare consta in conversia datelor din format analogic (cum sunt hartile traditionale pe suport de hartie, imagini aeriene, sau orice alta imagine) in format digital. Modul in care se realizeaza scanarea este urmatorul: imaginea este impartita in puncte (matrice de puncte) fiecaruia atribuindu-i-se un numar in conformitate cu nuanta de gri sau culoarea de pe original. Procesul este analog cu fotocopierea. Un fotocopiator scaneaza imaginea si apoi o reproduce imediat pe hartie. Un scaner copiaza imaginea si apoi o stocheaza intr-un fisier raster, care ulterior poate fi prelucrat utilizand un produs de procesare de imagini. Cel mai uzual format este TIFF (Tag Image File Format). Rezultatul va fi un fisier in sistem de reprezentare raster. Acest fisier se poate utiliza fie pentru o simpla afisare sau in combinatie cu alte elemente ale BDS (harti vectoriale sau imagini), fie pentru a obtine o harta vectoriala.
Dupa scanare, urmatoarea faza este editarea, in care, dupa ce am determinat precis, cele trei categorii de date: date utile (puncte, linii, poligoane), simboluri (adnotatii sau semne conventionale) si zgomot se procedeaza la urmatoarele operatiuni:
indepartarea zgomotului;
indepartarea simbolurilor (daca este necesar);
vectorizarea;
adaugarea de date suplimentare (daca este necesar);
corectia erorilor;
geocodificarea;
crearea topologiei;
georeferentierea
"Zgomotul" este un termen preluat din acustica, si reprezinta date care sunt inregistrate si nu sunt utile, datorita unor perturbatii aparute in procesul de scanare. Daca fisierul raster rezultat va fi folosit doar ca o simpla imagine compilata, doar zgomotul trebuie indepartat. In cazul in care aceasta se doreste a fi un strat tematic (coverage) trebuie indepartate si simbolurile. La o prelucrare si o imprimare ulterioara acestea vor fi adaugate pe harta conform regulilor produsului GIS folosit.
Procesul de vectorizare poate fi rezumat asfel:
Se inregistreaza doar pixelii care formeaza o structura, cum ar fi o linie sau un poligon.
Dintre pixelii raspanditi de-a lungul unei linii, vor fi inregistrati cei din mijloc (unde norul de puncte este mai dens), care in fapt formeaza scheletul structurii.
Coordonatele se determina pentru punctul de start si cel de sfarsit a fiecarui segment.
Vectorizarea este afectata de urmatoarele erori:
- deformarea sau intreruperea liniilor;
- vectorizarea datelor inutile (cum ar fi pete, care pot aparea sub forma de poligoane);
curbe netede devin "zimtate" datorita introducerii de puncte de inflexiune in locuri unde nu este cazul.
Figura 8 Portiune
marita dintr-o imagine scanata
Ca si digitizarea, scanarea-vectorizarea introduce erori care trebuiesc corectate. Corectiile se fac dupa regulile structurilor vectoriale. Harta rezultata nu contine coduri de identificare pentru a putea fi legata de atribute. Acestea se vor introduce de la tastatura, proces pe care il numim geocodificare. Odata acestea introduse, harta rezultata va fi un strat in format vector ce apartine BDS.
3. DATE PRERLUATE PRIN GPS
1. INTRODUCERE
Capacitatea de a cunoaste pozitia exacta si distanta fata de un anumit obiectiv este cruciala pentru foarte multe activitati. De-a lungul timpului, mai multe tipuri de tehnologii au incercat, cu mai mult sau mai putin succes, sa ajute la realizarea acestui deziderat. Dintre toate acestea, una a reusit sa schimbe in mod radical sistemul de pozitionare. Actualmente este posibil sa se masoare pozitia geodezica a unui punct de pe suprafata Pamantului, cu o eroare de cativa centimetri, fara a utiliza reperele geodezice existente.
Dezvoltat de catre Departamentul Apararii al S.U.A, GPS (Global Positioning System) este un sistem de orientare global bazat pe 24 de sateliti care orbiteaza deasupra Pamantului. Sistemul are la baza procedeul numit si triangulatie spatiala, in care pe langa statia mobila de la sol sunt implicati inca patru sateliti.
Statiile GPS utilizeaza acesti sateliti pentru a calcula pozitia cu o precizie mai mare de un metru. De fapt, cu forme avansate ale GPS se pot face masuratori cu o precizie mai mare de un centimetru. Deoarece satelitii sunt pe o orbita foarte inalta, ei evita erorile cauzate de suprafata terestra si, fiind concepute in principal pentru scopuri strategice, produsele GPS au o rezistenta mare la interferente de unda.
Statiile GPS sunt in prezent mai mici si mai economice decat inainte, devenind cu adevarat accesibile oricui. Datorita caracteristicilor si accesibilitatii sale, aplicatiile GPS sunt aproape nelimitate: oameni de stiinta, militari, personalul din transporturi si oameni din multe alte domenii utilizeaza GPS pentru a-si face munca mai productiva si mai usoara.
2. PRINCIPIILE DE FUNCTIONARE ALE GPS
Principiile fundamentale ale GPS sunt destul de simple. In primul rand, pentru a afla pozitia exacta, sistemul foloseste ca metoda de baza triangulatia. Pentru a face triangulatia, o statie GPS masoara distanta pana la satelit, calculand cat timp ii este necesar semnalului radio emis de satelit sa ajunga la ea. Acest interval de timp poate fi usor determinat, deoarece undele electromagnetice circula cu viteza luminii. Un element care daca nu este stabilit clar poate genera erori este determinarea exacta a momentului cand semnalul radio pleaca de la satelit. Pentru a face acest lucru constructorii sistemului GPS au sincronizat satelitii si receptoarele astfel incat ele genereaza acelasi semnal radio codificat (pseudo - random code) materializat printr-o succesiune de cifre binare (0 si 1), pe o lungime de unda in domeniul radio, in acelasi moment. Ulterior se primesc codurile de la satelit si se masoara intervalul de timp scurs pana cand receptorul genereaza acelasi cod.
Pentru a determina pozitia exacta receptoarele calculeaza distantele masurate pana la patru sateliti diferiti. De fapt masuratorile de la trei sateliti sunt suficiente pentru a stabili o pozitionare tridimensionala (latitudine, longitudine, altitudine). Oricum, cea de-a patra este folosita pentru a verifica semnalul si pentru eventuale corectii.
Aceasta se datoreste faptului ca statiile statiile de la sol nu folosesc un sistem precis de masurare a timpului asemanatoare celor instalate pe sateliti (ceasuri atomice), ci ceasuri cu cuart, care au o precizie de 10-9 secunde (in cazul de statiilor performante). Pentru ca acesti sateliti sa poata fi utilizati ca sisteme de referinta pentru masuratorile de distanta, trebuie cunoscuta pozitia lor exacta.
Figura 9 - 'Constelatia' satelitilor GPS (dupa P.H.Dana, 1994)
(21 de sateliti, 3 sateliti operationali de rezerva, 6 planuri orbitale, 55 inclinare,
20200 km altitudine, perioada de rotatie12ore)
Orbitele foarte stabile si exacte ale satelitilor la 20000 km altitudine, precum si monitorizarea foarte exacta a lor, asigura acuratetea semnalului radio. La sfarsitul masuratorilor trebuie executate corectii asupra usoarelor perturbatii ale semnalului.
Unul dintre principalii perturbatori ai semnalului este atmosfera terestra, care poate deregla semnalul la trecerea prin ea. Dupa cum se stie, patura inalta a atmosferei, ionosfera, contine particule incarcate si influenteaza propagarea undelor electromagnetice. Cu cat lungimea de unda este mai mare, cu atat semnalul este mai franat (poate genera erori de pana la 10 m). Troposfera poate induce erori in semnal cu circa 1 m datorita faptului ca ea inregistreaza modificari de temperatura, presiune si umiditate. Un alt factor perturbator sunt vaporii de apa din atmosfera, dar acest fenomen este aproape imposibil de corectat.
O alta cauza perturbatoare poate fi prezenta unor obstructii locale (cladiri inalte) pe care semnalul le intalneste inainte de a ajunge la statie.
In unele cazuri chiar si pozitionarea satelitilor poate produce erori: cu cat satelitii folositi in masuratori sunt mai apropiati, cu atat rezultatul masuratorii poate fi mai slab.
La aceste perturbatii se mai adauga faptul ca Departamentul Apararii al SUA, in scopuri strategice, reduce acuratetea semnalului in mod intentionat, introducand o unda perturbatoare.
In scopuri militare sunt folosite canale speciale de transmitere a datelor, in timp ce pentru ceilalti utilizatori exista un cod standard numit C/A code (Course/Acquisition code) numit si cod civil. Evident domeniul acesta este afectat de perturbatii. Aceasta actiune poarta denumirea de disponibilitate selectiva (Selective Availability) si poate conduce la o eroare de cateva sute de metri.
Cea mai mare parte a erorilor pot fi reduse cu ajutorul unui sistem numit GPS diferential. Acest GPS diferential imbunatateste erorile cu 2-5 m si poate ajunge la o precizie de cativa centimetri in functie de sistemele de colectare a datelor si de tehnicile folosite.
GPS diferential are nevoie de doua statii: una mobila folosita pentru masuratori mai simple si una stationara, pentru masuratori de mare acuratete. Sistemul imbunatateste mult rezultatele, deoarece compara pozitia obtinuta prin masuratori satelitare cu pozitia cunoscuta. Datele obtinute pot fi corectate fie ulterior, in etapa de interpretare si procesare a datelor, fie in timp real utilizand comunicatiile prin radio. In prezent, in lume functioneaza o retea cu ajutorul careia se pot face corectii diferentiale, inlesnind accesul la date cat mai exacte.
Sistemele GPS mai avansate pot inlatura singure erorile folosind tehnologii din ce in ce mai sofisticate. Ele permit efectuarea de corectii ale erorilor datorate efectului Doppler. Efectul Doppler apare in situatia in care sursele de emisie si receptie a semnalelor electromegnetice sunt in miscare. Aceasta produce o modificare a lungimii de unda a semnalului radio, influentand astfel viteza.
Tehnicile avansate, cum ar fi procesarea dubla a frecventei semnalului, poate conduce la precizii mai mari (de la cativa centimetri pana la milimetri).
3. AVANTAJE ALE UTILIZARII SISTEMULUI GPS
Cu toate ca poate parea complicat, GPS este cel mai precis sistem de colectare a datelor dezvoltat pana in prezent. Tocmai datorita acestei calitati GPS a revolutionat modul in care oamenii colecteaza date si intocmesc sau imbunatatesc harti. Ca urmare a preciziei sale, usurintei de utlizare si disponibilitatii sale globale, GPS a devenit tehnica de varf in colectarea datelor geografice si in necesitatile pentru cartare. Bazele de date computerizate din zilele noastre cum sunt: GIS (Geographic Information Systems), cartarea in format CAD (Computer-Aided Design) si sistemele AM/FM (Automated Mapping/Facilities Management) joaca un rol crucial pentru planningul teritorial si managementul resurselor. Sistemele informationale geografice sunt metode care utilizeaza computerul pentru alcatuirea de harti si pentru analiza caracteristicilor si fenomenelor care au loc oriunde pe Glob. Ele integreaza bazele de date utilizate in analiza statistica (tabele) cu beneficiile oferite de analiza vizuala a hartilor. Un alt avantaj al GPS este ca modul rapid si ieftin de colectare a datelor permite managerilor sa ia decizii importante mai rapid si, deoarece datele colectate de receptoarele GPS sunt deja in format digital, este usor ca ele sa fie mentinute si aduse la zi.
Sistemele informationale computerizate se prezinta ca o colectie de straturi reprezentand caracteristici diferite, care sunt legate intre ele de catre localizarea anumitor detalii fizice. Datele preluate prin GPS pot fi integrate GIS. Statiile mai performante permit cuplarea printr-un cablu serial la un laptop care stocheaza coordonatele punctelor inregistrate direct pe suport magnetic. Exista programe specializate care permit conversia acestor date direct in produsele GIS mai cunoscute. Astfel, cu cateva comenzi se pot converti aceste date intr-un coverage Arc/Info, care va permite a fi integrat in BDS si supus unor prelucrari.
Coordonatele furnizate de sateliti prin GPS sunt date in sistemul geodezic mondial WGS84 (World geodesic System). Acestea sunt coordonate elipsoidale in trei dimensiuni.
|
Politica de confidentialitate | Termeni si conditii de utilizare |
Vizualizari: 2736
Importanta: 
Termeni si conditii de utilizare | Contact
© SCRIGROUP 2024 . All rights reserved
