Luento 3: Paikkatietoaineistot ja ohjelmistot, ominaisuustiedot, aineisto formaatit ja metatiedot

Transkriptio

1 Luento 3: Paikkatietoaineistot ja ohjelmistot, ominaisuustiedot, aineisto formaatit ja metatiedot Helsingin yliopisto Maantieteen laitos Tänään jatketaan paikkatiedon parissa: Edellisen luennon aihe = Paikkatiedon sijaintitiedot ja paikkatietomallit projektiot ja koordinaatistot tietomallit (vektori- tai rasterimalli) Tällä luennolla = Johdatusta ominaisuustietoihin ja tietokantataulujen rakenteisiin Vilkaisu paikkatieto-ohjelmistoihin, paikkatietoformaatteihin ja paikkatietoaineistoihin Metatiedot: tietoa tiedosta 1

2 Yhteenvetona paikkatiedon sijaintitiedosta Sijaintiedolla on aina tietty tuotantomittakaava Sijaintieto voidaan mallintaa eri tavoin: vektori ja rasterimalli Malli määräytyy ilmiön luonteen ja teknisten rajoitusten mukaisesti Vektoriaineistossa kohteet kuvataan pisteinä, viivoina ja alueina. Rasteriaineistossa tieto tallennetaan pikseleittäin Aineisto kiinnitetään aina johonkin koordinaatistoon Jokaisella aineistolla on oma natiivi koordinaatistonsa, joka yleensä voidaan muuntaa toiseksi Suomessa käytettyjä koordinaatistoja ovat KKJ, YKJ ja EUREF-FIN Karttaprojektioista ja koordinaatistoista Paikkatietotyöskentelyä helpottaa jos Ymmärtää Tasoprojektioiden perusperiaatteeet Tuntee eri projektioita Aineistojen analysoinnissa ja visualisoinnissa Koordinaatistojen tuntemus on välttämätöntä Aineistoa Kartio tuotettaessa - Itse digitoimalla - GPS-laitteella Usein aineistojen käyttöönotossa Aineistojen peruskäytössä Lieriö 2

3 Kertausta - koordinaattijärjestelmien hallinta ArcMapillä Aineistokehyksen koordinaatistojärjestelmä View Data frame properties Coordinate system Koordinaatisto määritelty Koordinaatisto määrittelemätön 3

4 Karttatason koordinaattijärjestelmä Onko karttatasolle määritelty koordinaatistojärjestelmä? Layer properties Source Karttatason koordinaatistojärjestelmän määrittely Arc Toolboxissa - Define projection 4

5 Define projection toiminto tekee... Tekstitiedoston *.prj Hakemistoon syntyy karttatason niminen *.prj tiedosto Karttatason koordinaatistojärjestelmien muunnokset (projisoinnit) - Project Esim. YKJ to KKJ 5

6 ArGIS ArcCatalog 10 -ohjelman koordinaatistomäärittely Johdantoa ominaisuus- eli attribuuttitietoihin 6

7 Todellista maailmaa koskevan tiedon osat Mitä oli, missä ja koska? Mitä tapahtui, missä ja koska? Spatial Sijaintitieto Thematic Ominaisuustieto Temporal Ajallinen tieto Spatial Sijaintitieto Thematic Ominaisuustieto Temporal Ajallinen tieto 7

8 Spatial - Sijaintitieto Thematic - Ominaisuustieto (Temporal Ajallinen tieto) Temaattinen- eli ominaisuustieto voi olla Yksilöivää Kuvailevaa Luokittelevaa (eri asteikoilla) Mittaavaa tietoa Ja se pitää saada talteen jonnekin 8

9 Sarake, kenttä Column, field Rivi, tietue Row, record Unique ID, Primary Key Yksilöivä tunnus, avainkenttä 9

10 Unique ID, Primary Key Yksilöivä tunnus, avainkenttä Rivi, tietue Row, record Sarake, kenttä Sarake, Column, kenttä field Column, field Rivi, tietue Row, record Unique ID, Primary Key Yksilöivä tunnus, avainkenttä 10

11 Tallennettava tieto määrää kentän tyypin Joitakin kenttätyyppejä Merkkijono; Character, text, String Päiväys; Date & Time Binäärinen; Binary / Logical (Arvot: True/False) Kokonaisluku; Integer (Long tai short) Desimaaliluku; Decimal, Float, Double Unique ID Object Valinnassa pyritään: tilan säästöön tallennuksessa laskennan tehokkuuteen toiminnallisuuteen Attribuuttitaulun kenttien tietojen tarkastelua ArcGIS ohjelmistossa (Layer Properties / Fields) ArcCatalog right click vector shapefile ArcMap (Layer Properties / Fields) 11

12 Käytännössä kentän tyypillä on merkitystä Datan tallennuksessa ja säilytyksessä Haluttujen arvojen tallentuminen oikein Mahdollisimman hyvä tila- ja laskentateho Visualisoinnissa: Esim. kvantitatiivisen teemakartan voi tehdä vain numeroarvoilla Kyselyissä: Esim. tekstiarvot laitetaan lainausmerkkeihin Laskennassa: Vain numeerisissa kentissä olevia arvoja voi laskea Vain numeerisissa kentissä olevia arvoja voi käyttää koordinaatteina Eri ohjelmistoilla on erilaiset tavat määritellä kenttien tyypit Sijainti- ja ominaisuustieto linkitetään relaatioilla Useimmilla GIS-ohjelmistoilla on vielä omat aineistoformaatit Yhteiskäyttö on vuosien varrella parantunut Standardointia kehitetään Open Geospatial Consortiumin (OGC) toimesta 12

13 Relaatiotietokannat Relaatiotietokanta koostuu useista taulukoista. Taulukoissa tiedot esitetään riveillä ja sarakkeissa. Tietokannassa tarvittavat tiedot pyritään jakamaan taulukkoihin siten, että yksi tieto tallennetaan vain yhteen paikkaan. Relaatiotietokantaan tallennetaan myös tieto siitä, miten eri taulukot liittyvät toisiinsa. Relaatiotietokantoja 13

14 Relaatiotietokanta GIS aineistosta Venäjän metsäpalot , Tiettynä vuotena palaneet alueet polygon karttatasojen attribuuttitaulut (tieto pinta-alasta) (*.dbf) tuotu Microsoft Access ohjelmistoon ja tehty attribuuttitaulujen välille tietokantaliitos Anatoly I. Sukhinin et al. AVHRR-based mapping of fires in Russia: New products for fire management and carbon cycle studies. Remote Sensing of Environment 93 (2004) Esimerkkejä erilaisista paikkatietoaineistoista 14

15 Taita Hills vektoridata esimerkkejä Taita Hills vektoridata esimerkkejä land use and land cover layer 15

16 Digitaaliset georeferoidut kartat Taita Hills Taita Hills georeferoidut geologiset kartat 16

17 Korkeusmallit (Digital elevation models - DEM, Terrain models, Elevation models Taita Hills 20 m pikselikoko) Korkeusmallista johdettu rinteen vietto (SLOPE in degrees) 17

18 SPOT satelliittikuva, resoluutio 20 metriä, (georeferoitu ja ilmakehäkorjattu kuva) - Taita Hills Satelliittikuvaluokitus Taita Hills maankäyttö (landuse and land cover LULC - FAO) 18

19 Muita rasteriaineistoja: Ilmakuvat Taita Hills, Kenia 2004 EnsoMOSAIC Ilmakuvamosaiikkeja 0.5 m resoluutio Taita Hills, Kenia 2004 EnsoMOSAIC Ilmakuvamosaiikki 0.5 m resoluutio yksityiskohta Ngangaon alkuperäismetsän ympäristö 19

20 Ilmakuvamosaiikki ja digitoitu maankäyttökarttataso Meters Meters Korkeuskäyrät ja tieverkko Taita Hills Chawia indigenous forest 20

21 Paikkatieto-ohjelmistoista ja aineistoformaateista Ohjelmistot (software) Joitakin paikkatieto-ohjelmistoja Selausohjelmat (ilmaiset): Esrin ArcGIS On-line Google Earth Desktop-ohjelmistot laajennusosineen (extensions): ArcGIS Desktop ArcInfo ja ArcView, ArcView 3.2 Spatial Analyst, Network Analyst MapInfo Professional 10 Vertical Mapper, RouteView Manifold GIS IDRISI - Selva FOSSGIS free Open Source GIS : Quantum GIS GRASS GIS (Geographic Resources Analysis Support System) Muita paikkatieto- ja kaukokartoitusohjelmistoja: Smallworld FME Kaukokartoitussovellukset Erdas Imagine, ER Mapper Multispec (Free and Open Source remote sensing software) 21

22 Selausohjelmat (ilmaiset): Esri ArcGIS Explorer Desktop Google Earth, Google Maps, Google Street View, Bing Maps ( Bird s eye view ) Esrin ArcGIS Explorer Desktop 22

23 Bing maps ja Googlen ilmaiset karttaselaimet Google Earth Google Maps Google Street View Bing Maps Bird s eye Kaupalliset desktop-gis ohjelmistot laajennusosineen (extensions): ArcGIS Desktop ArcInfo ja ArcView, (vanha versio ArcView 3.2) lisäosat: mm. Spatial Analyst, (rasterianalyysit) ja Network Analyst (verkostoanalyysit) integroitu ArcGIS ArcInfo ohjelmistoon MapInfo Professional 10 Lisäosat: Vertical Mapper, RouteView IDRISI - Selva Manifold GIS 23

24 ArcGIS Desktop (uusin versio 10.2) Esri Finland

25 Map Info (versio 11.5) IDRISI Selva (version 17) 25

26 Manifold Spatialworld Smallworld FME 26

27 ERDAS IMAGINE (kaupallinen kaukokartoitusohjelmisto) FOSS GIS Free Open Source GIS 27

28 Vapaan lähdekoodin GIS ohjelmistot free open source GIS (FOSSGIS) Quantum GIS tämän hetken suosituin FOSSGIS ohjelmisto 28

29 GRASS GIS (rasterianalyysit) gvsig 29

30 MultiSpec (ilmainen kevyt kaukokartoitusohjelmisto) DIVA GIS

31 Paikkatietoaineistojen formaateista Paikkatietoaineistojen vektoriformaatteja SHP: ESRI shapefile. ArcView:n ja ArcGIS:n oma formaatti aineiston tallennukseen. Koostuu usean tiedoston joukosta (esim. *.shp, *.dbf, *.shx, *.prj). ESRI GeoDatabase yhtenäiseen tiedon tallennukseen tietokantamuodossa MapInfo Tab, MapInfon oma tallennusformaatti (*.tab + *.map, *.dat, *.id, *.ind) DGN: MicroStation Design Files DGN is an intern format for MicroStation, a CAD program (CAD means Computer-Aided Design ). DWG: Autodesk Drawing Files DWG is an intern format for AutoCAD. GML: Geography Markup Language XML-standard for exchanging and saving geographical vector data. It is used in the Open GIS Consortium. KML ja KMZ: Keyhole Markup Language is an XML notation for expressing geographic annotation and visualization within Internet-based, two-dimensional maps and three-dimensional Earth browsers. KML was developed for use with Google Earth (KMZ on pakattu KML tiedostoformaatti). Katso lisää vektoriformaateista: 31

32 Vektoriformaatteja aineiston tallennukseen ja siirtoon E00: ARC/INFO interchange file E00 is a transfer format available both as ASCII and binary form. MIF/MID: MapInfo Interchange Format MIF/MID is MapInfo s standard format, but most other GIS programs can also read it. DXF: Autodesk Drawing exchange Format DXF is a common transfer format for vector data. VXP :Idrisi32 ASCII vector export format IDRISI 32 s vector export format (ASCII). SVG: Scalable Vector Graphics XML-standard for presentation of vector on the Internet. It is approved in the World Wide Web Consortium. GPX: the GPS Exchange Format) is a light-weight XML data format for the interchange of GPS data (waypoints, routes, and tracks) between applications Paikkatietoaineistojen yleisimpiä rasteriformaatteja ARC/INFO GRID vert. ARC/INFO ASCII GRID (*.asc) * ERDAS IMAGINE (*.img): raster format GeoTIFF: GeoTIFF GeoTIFF is a form of TIFF (Tag Image File Format) format for georeferenced raster data. TIFF: Tagged Image File Format Like PCX, TIFF is a common raster format produced by drawing programs and scanners. TIFF format gives a relatively big data file, but compresses the data without loss of information. JPG / JPG2000 Hierarchical Data Format (HDF) Multiresolution Seamless Image Database (MrSID) (*.sid) Katso lisää rasteriformaateista:

33 Paikkatietoaineistojen yleisimpiä rasteriformaatteja BIL: Band Interleaved by Line BIL is a computer compatible tape (CCT) format that stores all bands of remotely sensed data in one image file. BIP: Band Interleaved by Pixel When using the BIP image format, each line of an image is stored sequentially. BSQ: Band Sequential BSQ is a computer compatible tape (CCT) format that stores each band of satellite data in one image file for all scanlines in the imagery array. DEM :Digital Elevation Model DEM is a raster format created by the USGS (US Geological Survey) for saving elevation data. GTOPO30: Global 30 Arc Second Elevation Data Set GTOPO30 is a global, digital elevation model with a horizontal cell size of approx. 1km (30 sec). GTOPO30 was created from different raster and vector sources. PCX: PC Paintbrush Exchange PCX is a common raster format found in many scanners and graphic programs. Aineistojen dokumentointi: Metatieto paikkatiedossa 33

34 Aineistontuottaja? Ominaisuustiedot? Formaatti? Käyttötarkoitus? Tietomalli Metatieto Mittakaava ja MMU? Hinta? Kuvaustapa? Metatieto tietoa tiedosta Aineiston valinta perustuu yhä useammin tietoa koskevaan kuvailu- eli metatietoon Metatiedolla tarkoitetaan tietoa, joka kuvailee (paikka)tietokokonaisuuksia Suomen kansallisen paikkatietostrategian sanoin: Metatietojen avulla käyttäjä tai tietojärjestelmä voi päätellä tietojen sopivuuden erilaisiin tarpeisiin. Metatiedoissa kuvataan tavallisesti aineiston kattavuus, luokittelutapa, ajantasaisuus, laatu, luontimenetelmä ja muita käytettävyyteen liittyviä seikkoja. 34

35 Metatieto voidaan jaotella Yleisempiin paikkatietoaineistojen ja tuotteiden hakemista tukeviin kuvaileviin metatietoihin Yksityiskohtaisempiin tietojen ja tuotteiden tarkkaa arviointia tukeviin tietoihin, joilla yksittäisen kohteen laatua voi arvioida 35

36 CHIESA project work package 2 (WP2) 71 CHIESA GeoNetwork ( 36

37 FAO GeoNetwork ArcGIS ArCatalog 10 Metadata editing 37

38 Yhteenvetona Attribuuttitiedot: Yksilöiviä, kuvailevia, luokittelevia, mittaavia tietoja Tallennetaan paikkatietokantoihin, yksinkertaisiin tauluihin, osana paikkatietokantaa tai monimutkaisemmalla rakenteella relaatiotietokantoihin Yksittäisen taulun (ja tietysti koko tietokannan) rakenteen määrittely olennaista tiedon käytön kannalta Paikkatiedon (sijaintitieto + ominaisuustieto) teknisiä tallennusformaatteja on lukemattomia, standardointityö on vasta käynnissä Metatiedot kuvailevat tietokokonaisuudet etsijöille (discovery) ja käyttäjille 38