Diskuze

Geografické informační systémy a jejich využití na městských úřadech

Článek pojednává o problematice budování geografického informačního systému ve veřejné správě, přináší informace o zavádění systému, typech používaných dat, zkušenostech s efektivitou a bezpečností GIS. Závěrem uvádí příklad implementace GIS na Městský úřad v Krnově, a to včetně hodnocení dosažených přínosů řešení.

Uplynulé desetileté období se vyznačovalo prudkým nárůstem potřeby geografické informace zpracovatelné pomocí informačních technologií. Postupy sběru, aktualizace, analýzy a využití geografických dat však byly silně poplatné pohledům a finančním možnostem jednotlivých resortů státní správy a některých progresivních orgánů místní samosprávy. Úroveň vytvářených databází i aplikací byla odrazem spíše hrstky nadšenců - odborníků, bez nichž by k realizaci nemohlo vůbec dojít. Toto popsané období bylo nutným předstupněm koordinovaného úsilí všech zainteresovaných resortů státní správy, orgánů místní samosprávy, soukromých firem a vysokých škol, jehož příklady nacházíme v současnosti v řadě vyspělých evropských států. Tyto země ale mají mnohdy až desetiletý předstih v podpoře koordinace sběru a budování národní infrastruktury geografických dat oproti České republice.

Co je GIS?

Odpověď na danou otázku je možné najít v mnoha definicích našich i zahraničních autorů. Celkově lze shrnout tyto definice do následující odpovědi:

Geografický informační systém je zvláštním typem informačního systému, kterého je možné využívat nejen ve veřejné správě jako nástroje k ukládání, zpracování a analýze prostorových a jiných dat, přičemž jeho součástmi je software, hardware, data a lze říci i uživatel. Při rozboru názvu tohoto informačního systému je možné definici zapsat jako systém, který poskytuje informace a data jsou v něm uspořádána na základě své geografické lokalizace.

Součásti GIS tvoří několik oborů mezi něž patří:

  • CAC - počítačová kartografie
  • CAD - počítačový sytém pro navrhování
  • DBMS - systém řízení databáze
  • DPZ - dálkový průzkum Země

Při práci s GIS dochází ke komunikaci mezi uživatelem a softwarem. Způsob komunikace je dán nástroji, které tento software poskytuje. Software GIS se skládá z:

  • databáze,
  • řídícího databázového systému,
  • dotazovacího jazyk,
  • funkčních nástrojů,
  • uživatelského interface.

Pro vznik relevantních informací mohou GIS poskytnout řadu dat. Uspořádáním (geografických i negeografických) dat do uceleného komplexního systému utvářeného s ohledem na jejich užívání vznikne informační systém. Jednotlivé informační činnosti jsou prováděny správci, provozovateli a uživateli IS prostřednictvím technických a programových prostředků.

Správcem informačního systému veřejné správy je subjekt, který podle zákona určuje účel a prostředky zpracování informací a za IS zodpovídá.

Správcem datového prvku je právní subjekt, který nové datové prvky předkládá, navrhuje jejich změnu nebo zrušení. Provozovatelem informačního systému veřejné správy je subjekt, který provádí alespoň některé informační činnosti související s IS.

Zavádění systému

Při budování GIS je nutno vzít v úvahu řadu podmínek. Výběrem software a hardware je určeno, zda se bude jednat o vektorový či rastrový GIS, zda GIS bude užíván řadou uživatelů či pouze jedním uživatelem apod.

Před rozhodnutím, jaký software bude vybrán, je nutné si ujasnit, co má GIS poskytovat, jaké jsou nároky na vstupní a výstupní data a vlastní práci s daty a zjistit, zda vybraný software požadavky splňuje. Výběr software většinou určuje i výběr hardware, protože, ne všechny počítače jsou schopny plnit nároky na ně kladené a z GIS vyplývající.

Při rozhodnutí o zavedení GIS do užívání je vhodné vzít v úvahu následující kritéria:

Efektivitu systému - určující, zda systém plní požadovanou funkci a zda uživatel získává informaci ve správném tvaru a včas.

Hospodárnost a užitkovost systému, aby při minimálním množství vstupů bylo dosaženo výstupu podle požadavků uživatele.

Chráněnost integrity systému, aby nedocházelo k chybám při vstupu, zpracování, ukládání a poskytování informací.

Bezpečnost informačních medií - hardware, software, lidí, aby nedošlo ke zničení, ztrátě, či zneužití.

Shodu se zákony a nařízení - tedy jak systém odpovídá legislativním předpisům, které se vztahují k jeho získání, vývoji, provozu a údržbě.

V situaci, kdy jsou hardware a software připraveny, je nutno vytvořit tzv. datový model. Ten představuje způsob zatřídění jednotlivých dat popisujících území, krajinu apod. Stavba datového modelu musí vycházet ze skutečnosti a z požadavků na práci se systémem.

Krajina se skládá z územních prvků, jako jsou vody, lesy, města, zemědělská půda. Tyto prvky je možné dělit na podrobnější prvky, tedy např. vody na vodní toky a vodní nádrže. Další dělení pak může představovat např. vodní toky o různých průtocích - malé vodní toky, střední, velké, kde hranicí je průměrný průtok. Tímto způsobem je hierarchicky popisována krajina a tomu odpovídá stavba celého modelu. Kolik hierarchických vrstev bude zpracováváno záleží na autorovi datového modelu, nejpodrobnější prvek systému je označován jako geoprvek. Geoprvek tedy tvoří základní část modelu a GIS. V rámci GIS jsou dané geoprvky zobrazovány shodným způsobem - stejná barva, stejný typ čáry a tloušťka čáry. U geoprvku je rovněž nutno rozhodnout jakým geometrickým typem se bude zobrazovat. Obecně jsou typy prvků děleny do tří základních geometrických typů:

  • bod,
  • linie,
  • uzavřený polygon.

Bod jako vektor nulové délky je používán v případě, že není nutné v GIS uvažovat rozměry objektů. Může se jednat např. o geologické vrty, kde popis obsahuje informace o průměru vrtu, jeho hloubce, roku vrtání apod. Tyto data jsou tedy v GIS uložena jako atributy.

Linie je používána v případě, kdy se jedná o prvky, jejichž druhý rozměr není pro práci podstatný. V GIS území jsou takto řešeny např. silnice, kde šířka je opět udávána jako atributová hodnota.

Uzavřený polygon pak slouží pro prvky plošného charakteru, jako jsou pole, lesy, vodní nádrže apod.

V současné době jsou GIS velice operativní a umožňují měnit původní datový model, daný geoprvek rozdělit na řadu geoprvků, několik geoprvků spojit do jednoho, přidat atributy apod. Každý takovýto zásah do systému je však vždy spojen s možností, že do systému bude zavedena chyba.

Získávání a ukládání dat GIS

Různé formy získávání dat GIS mají vliv na jejich kvalitu, přesnost a s ohledem na ekonomickou náročnost tohoto získávání i na jejich aktuálnost respektive aktualizační cykly.

Data v GIS jsou daty prostorovými, které mají geometrické a negeometrické parametry, kde negeometrické parametry jsou označována jako data atributová, popisná. Data prostorová je možno díky jejich geometrickým parametrům zobrazit v grafické podobě ve formě map.

Vstupy do GIS je možné získat různými způsoby pro různé typy dat. Zásadními způsoby jsou:

  • převzetí z již existujících digitálních dat,
  • digitalizací,
  • vstup z klávesnice.

Převzetí z existujících digitálních dat nabývá čím dále většího uplatnění, neboť je neustále více a více dat v digitální podobě. Bohužel ne všechna data jsou provedena ve formátech, které jsou pro daný GIS čitelné. Jedná se zde o problém konverze dat z jednoho formátu do druhého.

Druhým problémem je, že je nutno přijatá data zkontrolovat obsahově i geometricky, aby měl uživatel představu o spolehlivosti dat.

Digitalizace - převod z analogové podoby do digitální probíhá v několika krocích. Jedním ze způsobů je skenování, jehož výsledkem je rastrový soubor. Tento soubor je většinou potřeba transformovat do potřebného souřadnicového systému. V případě vektorového GIS většinou následuje proces vektorizace nad danou mapou. Vektorizace může být prováděna ručně, poloautomaticky nebo automaticky. Vstup z klávesnice do GIS je používán v případě atributových dat, která nejsou v digitální podobě.

Data se ukládají na pevný disk, dnes často serveru, jehož uspořádání je dáno operačním systémem počítače. Zde jsou uloženy v datových souborech označovaných jako databáze. Databáze slouží k uložení dat a jejich vzájemných vztahů.

Volba GIS na Městském úřadě v Krnově

Geografický informační systém města Krnova je zpravován prostřednictvím MicroStationu a nadstavby Geostore V5 a využití jednotlivými uživateli je zprostředkováno místní sítí. U uživatelů tak dochází již k zobrazování jednotlivých dat ze serveru dle jejich zadání a požadavků. Celá práce je možná prostřednictvím GSWebu, jako prostředku pro zobrazení grafických a popisných informací uložených v databázi.

Pro široký okruh jednotlivých uživatelů je tak nutný jediný software pro prohlížení grafických dat, a to MS Internet Explorer s podporou technologie Java. GSWeb dává možnost prezentovat data uložená v databázi kdekoli a kdykoli při zachování bezpečnosti dat (přístup k datům lze standardně určit pro různé uživatele na straně databáze; na straně klienta se neukládají žádná data - prostřednictvím GSWebu není možné získat zobrazovaná geografická data).

GSWeb
(Klikněte na obrázek pro zvětšení)

Při využívání GIS města jsou dodrženy tři hlavní zásady - jednoduché ovládání, bezpečnost dat a rychlost přístupu k datům. Uživatel je schopen pracovat intuitivně a téměř bez žádného zaškolení. Systém uživatele automaticky naviguje, umožňuje výběr objektů z databáze, zapínání a vypínání objektů na obrazovce, zmenšování a zvětšování měřítka, posun, měření délek a ploch, vyhledávání textů, přehledové tisky v měřítku, zobrazování přehledové mapy, lokalizační dotazy, aktualizace databázových informací, atd.

Kromě základní uživatelské práce zabezpečované GSWebem bude GIS města i aktivně užíván některými vybranými zaměstnanci prostřednictvím systému GeoStore V6, který je tvořen specializovaným databázovým prohlížečem/editorem a grafickým editorem. Geostore V6 je moderní GIS systém vyvinutý v technologii Microsoft.NET. Spojuje v sobě nejdůležitější funkce pro tvorbu, aktualizaci a správu geografických dat s pokročilými funkcemi GIS. Může sloužit jako výkonný geografický editor s plnou škálou editačních funkcí obvyklých u CAD nástrojů nebo jako pokročilý desktopový GIS systém.

GeoStore V6 pracuje se souborovými daty v běžně používaných formátech DGN, SHP, WKB, GML. Geografická data mohou být dále čtena a ukládána do SQL databází Oracle, Oracle Spatian a MS SQL Server. Je to programovatelný systém, jehož hlavní metody a datové struktury jádra systému jsou veřejné. To přináší nejvyšší stupeň otevřenosti vůči uživatelům - vývojářům. Ti tak mohou rozvíjet funkcionalitu systému vlastními moduly a aplikacemi vyvíjenými standardními prostředky technologie Microsoft.NET.

Systém umožňuje konstrukci prvků - bodového objektu, lomené čáry (omezení počtu vrcholů), kružnice, kruhového oblouku, polygonu (včetně komplexních areálů, s dírami), buňky - složené geometrie včetně neomezené úrovně zanoření, textu, kóty.

Mezi další možnosti editace patří:

  • výběry / ukládání dat z a do RDBMS (systému řízení databáze);
  • modifikace prvků - kopírování, přesun, rotace, změna velikosti, modifikace vrcholů, rozložení složeného prvku, editace textů;
  • práce s buňkami - vytváření buněk, údržba knihoven buněk;
  • nastavení a modifikace symbologie objektů - barva, vrstva, síla čáry, styl;
  • prostorový výběr objektů na základě symbologie;
  • hromadná změna symbologie;
  • práce s referenčními výkresy;
  • klasifikace životního cyklu entity - nová, původní, modifikovaná, k historizaci, ke zrušení;
  • neomezené možnosti editace atributové složky dat.

Celý systém umožňuje všechny základní i pokročilé funkce geografického informačního systému. Kromě výše popsaných možností editací sem patří např.:

  • tisky v měřítku,
  • editace popisných atributů a práce s číselníky, resymbolizace dat na základě uživatelem definovaných kritérií,
  • podpora vytváření lokalizačních dotazů a dotazů o objektech,
  • vytváření a údržba liniové a areálové topologie,
  • vyhledání kritické (nejkratší) cesty mezi dvěma uzly grafu,
  • modelování stavů sítě - vypínání / zapínání aktivních prvků,
  • analýza dostupnosti, aj.

Systém GeoStore V6 umožňuje mimo jiné i práci s WMS zdroji (Web Map Service). Jedná se o sdílení dat přes webové stránky. WMS pracuje na základě přenosu celkových map včetně mapových atributů. Výhodou této možnosti je skutečnost, že servery tak pracují paralelně, tedy odpověď se strany serverů je rychlejší. Lze tak jednoduše nastavit WMS zdroje s možností výběru datových vrstev, automaticky stahovat data a kombinovat různé WMS zdroje v jednotlivých oknech celého systému.

Hlavní přínosy GIS

Existence geografických informačních systémů nezačala u nás zrovna nejlépe, bez jakékoliv hlubší znalosti problému a rozumné analýzy. V době, kdy začínaly být tehdejší okresní úřady vybavovány systémy ARC/INFO, si bohužel většina ze zainteresovaných neuvědomovala, že není zaváděn kompletní geografický informační systém, ale jen jeho dvě části, a to jeho technické a programové vybavení. Neexistovala žádná digitální data, byl nedostatek lidí schopných pracovat s GIS.

Po postupném bouřlivém vývoji je současný stav na úrovni, kdy aplikace GISů vznikly a ještě postupně vznikají v celé řadě oblastí, jako je např. monitorování stavu životního prostředí a jeho ochrana, veřejná správa (na úrovni obcí, měst a regionů), správa inženýrských sítí, správa dopravních sítí, lesní hospodářství, zemědělství, územní plánování, záchranné služby, policie, vojenství, marketing, rozmisťování zdrojů apod. Rozvoj GISů se, co do horizontální i vertikální linie, rozšířil na všechny možné strany. Geografické informační systémy jsou tak budovány na úrovni místní, regionální, národní i nadnárodní.

Geografický informační systém má bezesporu velký význam nejen ve veřejné správě, ale je i cenným zdrojem informací pro nejširší veřejnost, průmyslové podniky a služby.

Existuje zde možnost publikace veškerých dat (popisných, geografických - vektorových, rastrových) a prezentace dat prakticky od okamžiku jejich vložení do databáze. GIS se tak stává běžným pomocníkem na všech úřadech, slouží jako efektivní nástroj pro zlepšení každodenní komunikace úřadu s občany. Příkladem tak může být přilákání investorů do regionu a tím spojená nutnost poskytnout aktuální informace, což GIS umožňuje.

Mezi přínosy technologie GIS můžeme zařadit nejen zlepšení managementu, vyčíslitelné úspory, zlepšení v sociální oblasti a v oblasti životního prostředí, ale také:

  • kvalitní přehled o všech zařízeních a majetku města,
  • snadno zpracovatelné podklady pro rekonstrukce a územní plány,
  • zjednodušený provoz a údržba městské infrastruktury + snížení nákladů na tyto činnosti,
  • možnost snížení a lepší eliminace následků požárů a ostatních krizových situací v regionu,
  • možnost grafického analyzování a vyhodnocování údajů z již zpracovaných databází a zkvalitnění rozhodování pracovníků na základě snadno dostupných, přehledných a neustále aktuálních informací,
  • mnohem efektivnější rozhodování o směrech rozvoje regionu, atd.

V závěru lze konstatovat, že práce s GIS může ve značné míře práci zrychlit, zpřesnit, zefektivnit a tedy i zlevnit. I když právě dnešní pořizovací náklady hardwaru a softwaru pro kvalitní práci s geografickým informačním systémem patří mnohdy k jeho jediným nevýhodám a tyto prvotní náklady většinou odradí potencionální zájemce o využívání geografického informačního systému.

Použité zdroje

  1. Sborník přednášek z kurzu vzdělávání: "GIS v územním plánování kontextu integrace do EU", ČVUT Praha, 2005
  2. Interní materiály Městského úřadu Krnov
  3. http://www.geostore.cz

02.10.2006 - Zdeňka Svobodová, Jana Krasulová - četlo 21923 čtenářů.

[ Zpět ]


Tento článek ješte není ohodnocen.Hodnocení článku:
nejlepší [ 1 | 2 | 3 | 4 | 5 ] nejhorší
Verze pro tisk

Jméno
E-mail
Opište kód :    
Text
*)
   
Odkazy - pravý sloupec


  • Odběr novinek
  • Partneři webu:




  •  
  • Aktuální akce CVIS:


  •  
    Informační systémy
    v podnikové praxi
    (2. aktualizované a rozšířené vydání)
     

  • Nejčtenější články:
    1. SystemOnLine.cz:

    2. Přehledy informačních systémů 

      ERP systémy
       

      Plánování a řízení výroby
       

    3. ČSSI
    4. SSSI
    5. VUT v Brně
    6. Systemonline.cz
    7. Výzkum a vývoj v ČR
    8. ICT unie
    9. Cacio
    10. Živě
    11. Lupa
    12. AKA-MONITOR
    13. Jiko Blog
    14. Databázový svět
    15. destinationCRM.com
    16. MyCustomer.com
    17. ZDNet
    18. Nucleus Research
    19. ComputerWeekly.com
    20. IDC
    21. Gartner
    22. Deloitte
    23. Accenture
    24. Capgemini
    25. CIO
    26. Forrester Research
    27. Aberdeen Group
    28. Archiv: