Paikkatiedon hallinta ja analyysi

Samankaltaiset tiedostot
Paikkatiedon käsittely

Paikkatiedon käsittely 12. Yhteenveto

Paikkatiedon käsittely 4. Diskreettiä geometriaa

Paikkatiedon hallinta ja analyysi 2. Diskreettiä geometriaa

Paikkatiedon käsittely 2. Relaatiomallin paikkatietolaajennokset

Paikkatiedon hallinta ja analyysi 3. Paikkatietomallit ja kyselyt

Johdatus paikkatietoon

Paikkatiedon käsittely 10. Aluekohteiden yhteisesiintymät

Tehtävä 8 : 1. Tehtävä 8 : 2

ENY-C2005 Geoinformation in Environmental Modelling Suomenkielistä terminologiaa liittyen luentoihin 3 ja 6-8

Mitä murteita Suomessa onkaan?

Paikkatiedon käsittely 6. Kyselyn käsittely

Pro gradu -tutkielma JORDANIN KÄYRÄLAUSE JA SCHÖNFLIESIN LAUSE. Lotta Oinonen

Tasokuvioita. Monikulmio: Umpinainen eli suljettu, itseään leikkaamaton murtoviivan rajaama tason osa on monikulmio. B

Luento 6: Geometrinen mallinnus

Datatähti 2019 loppu

Paikkatiedon käsittely 11. Suuren mittakaavan

Yhtälöryhmä matriisimuodossa. MS-A0007 Matriisilaskenta. Tarkastellaan esimerkkinä lineaarista yhtälöparia. 2x1 x 2 = 1 x 1 + x 2 = 5.

GEOMETRIA MAA3 Geometrian perusobjekteja ja suureita

Projektinhallintaa paikkatiedon avulla

Yhtälöryhmä matriisimuodossa. MS-A0004/A0006 Matriisilaskenta. Tarkastellaan esimerkkinä lineaarista yhtälöparia. 2x1 x 2 = 1 x 1 + x 2 = 5.

Paikkatiedon hallinta ja analyysi 4. Paikkatiedon indeksointi

Luento 6: Tulostusprimitiivien toteutus

Relaatiotietokannat ja paikkatieto

I Geometrian rakentaminen pisteestä lähtien

Luento 2: Tulostusprimitiivit

b) Olkoon G vähintään kaksi solmua sisältävä puu. Sallitaan verkon G olevan

Paikkatiedot metsäkeskussanomissa soveltamisohjeet

Yhtenäisyydestä. Johdanto. Lähipisteavaruus. Tuomas Korppi

Taso 1/5 Sisältö ESITIEDOT: vektori, koordinaatistot, piste, suora

Solmu 3/2001 Solmu 3/2001. Kevään 2001 ylioppilaskirjoitusten pitkän matematiikan kokeessa oli seuraava tehtävä:

Tekijä Pitkä matematiikka

Tietokannan hallinta. Kevät 2004 Jan Lindström R&G Chapter 1

1.1 Käsitteet ja termit 1.2 Historia. Luku 1. Johdanto. ITKA204 kevät

HELIA 1 (17) Outi Virkki Tiedonhallinta

Vanhoja koetehtäviä. Analyyttinen geometria 2016

Tekijä Pitkä matematiikka Pisteen (x, y) etäisyys pisteestä (0, 2) on ( x 0) Pisteen (x, y) etäisyys x-akselista, eli suorasta y = 0 on y.

PN-puu. Helsinki Seminaari: Tietokannat nyt HELSINGIN YLIOPISTO Tietojenkäsittelytieteen laitos

Ympyrä 1/6 Sisältö ESITIEDOT: käyrä, kulma, piste, suora

Sovellettu todennäköisyyslaskenta B

HOPS Henkilökohtainen opintosuunnitelma LuK -tutkintoon

Johdatus graafiteoriaan

MATEMATIIKKA JA TAIDE II

0 v i v j / E, M ij = 1 v i v j E.

T Vuorovaikutteinen tietokonegrafiikka Tentti

805306A Johdatus monimuuttujamenetelmiin, 5 op

Tiedonlouhinta rakenteisista dokumenteista (seminaarityö)

Paikkatiedon hyödyntäminen vesiensuojeluyhdistyksissä

Copyright Observis Oy All rights reserved. Observis Oy Ville Kanerva, CTO Heikki Isotalus, COO Datasta tietoa

Luku 7. Verkkoalgoritmit. 7.1 Määritelmiä

pisteet Frekvenssi frekvenssi Yhteensä

Luento 3 Tietokannan tietosisällön suunnittelu

Tekijä Pitkä matematiikka Suoran pisteitä ovat esimerkiksi ( 5, 2), ( 2,1), (1, 0), (4, 1) ja ( 11, 4).

6.4. Järjestyssuhteet

Monikulmiot 1/5 Sisältö ESITIEDOT: kolmio

Spatiaaliset tietokannat

Kysymys: Voidaanko graafi piirtää tasoon niin, että sen viivat eivät risteä muualla kuin pisteiden kohdalla?

10. Esitys ja kuvaus

Paikkatiedon hallinta ja analyysi 5. Kyselyn käsittely

MATEMATIIKKA 5 VIIKKOTUNTIA. PÄIVÄMÄÄRÄ: 8. kesäkuuta 2009

MAB3 - Harjoitustehtävien ratkaisut:

JHS 178 Kunnan paikkatietopalvelurajapinta Liite 1 Kantakartan mallinnus tiedonsiirtoa varten

JHS 178 Kunnan paikkatietopalvelurajapinta Liite 2 Asemakaavan mallinnus tiedonsiirtoa varten

M100 karttatietokannan laatutarkastus

verkkojen G ja H välinen isomorfismi. Nyt kuvaus f on bijektio, joka säilyttää kyseisissä verkoissa esiintyvät särmät, joten pari

203 Asetetaan neliöt tasoon niin, että niiden keskipisteet yhtyvät ja eräiden sivujen välille muodostuu 45 kulma.

Suora 1/5 Sisältö ESITIEDOT: vektori, koordinaatistot, piste

Tasogeometriaa GeoGebran piirtoalue ja työvälineet

Paikkatiedon käytön mahdollisuudet

Tietokantajärjestelmät spatiaalisen tiedon louhinnassa

802120P Matriisilaskenta (5 op)

Kokemuksia paikkatietotaitojen verkko-opetuksesta

Yhtälön oikealla puolella on säteen neliö, joten r. = 5 eli r = ± 5. Koska säde on positiivinen, niin r = 5.

TYÖPAJA 1: Tasogeometriaa GeoGebran piirtoalue ja työvälineet

Tilanne sekä MS-A0003/4* Matriisilaskenta 5 op

Tilastotiede ottaa aivoon

Lieriö ja särmiö Tarkastellaan pintaa, joka syntyy, kun tasoa T leikkaava suora s liikkuu suuntansa

MTTTP1 Tilastotieteen johdantokurssi Luento JOHDANTO

MATEMATIIKAN KOE, PITKÄ OPPIMÄÄRÄ HYVÄN VASTAUKSEN PIIRTEITÄ

JHS 160 Paikkatiedon laadunhallinta Liite I: Esimerkkejä mitattavien laatutekijöiden osatekijöiden sovelluskohteista. 1. Johdanto...

Paikkatietojen yhteiskäyttö - mitkä mahdollisuudet!

Ohjelmistotekniikan menetelmät, kesä 2008

1. a. Ratkaise yhtälö 8 x 5 4 x + 2 x+2 = 0 b. Määrää joku toisen asteen epäyhtälö, jonka ratkaisu on 2 x 1.

Johdatus graafiteoriaan

Ratkaisut vuosien tehtäviin

Tietojärjestelmä tuotantoympäristössä. Sovellusohjelmat Helsingin ammattikorkeakoulu Stadia / Tekniikka ja liikenne Vesa Ollikainen

Jouni Huotari & Ari Hovi. Käsitemallinnuksesta relaatiokantaan KÄSITEMALLI. LOOGINEN MALLI: tietomalli valittu. FYYSINEN MALLI: DBMS valittu

Paikkatietoalusta. Palvelut ja palveluiden hyödyt kunnille. Kuntakiertue Jaakko Uusitalo

Tietokantasuunnittelun pääperiaatteena on tiedon toiston välttäminen. Tiedon toistumiseen liittyy monenlaisia ongelmia.

Diplomi-insinööri- ja arkkitehtikoulutuksen yhteisvalinta 2017 Insinöörivalinnan matematiikan koe , Ratkaisut (Sarja A)

Uusi Tilastokeskuksen sijaintitiedon viitearkkitehtuuri

Algoritmit 1. Luento 8 Ke Timo Männikkö

Paikkatietojärjestelmät

Vaatimusluettelo. Liite2_Vaatimusluettelo. Tun nus (ID) Kpl Tärkeys Toimittajan kommentit Navigointi. Haut

2.2. Kohteiden konstruktiivinen avaruusgeometrinen esitys

Johdatus matematiikkaan - tarinaosasto Tero Kilpeläinen

213a. MS-A0503 Todennäköisyyslaskenna n ja tilastotieteen per; M (vkot 3-7)

Hahmon etsiminen syotteesta (johdatteleva esimerkki)

4.3 Kehäkulma. Keskuskulma

Transkriptio:

HELSINGIN YLIOPISTO HELSINGFORS UNIVERSITET UNIVERSITY OF HELSINKI Paikkatiedon hallinta ja analyysi Antti Leino <antti.leino@cs.helsinki.fi> Marko Salmenkivi <marko.salmenkivi@cs.helsinki.fi> 15.3.29.4.2005 Tietojenkäsittelytieteen laitos

Yleiskuvaus Kurssilla käsitellään tiedon hallinnan ja louhinnan erityiskysymyksiä, kun käsiteltävä aineisto sisältää paikkatietoa: paikkatietokantojen perusteita Kyselykieliä Paikkatieto-operaatioihin liittyviä algoritmeja ja tietorakenteita Spatiaalisen riippuvuuden mallintamista Spatiaalisten trendien ja poikkeavien havaintojen etsimistä Paikkatiedon klusterointia Assosiaatioiden etsimistä paikkatietoaineistoista

Yleiskuvaus Tällä kurssilla ei käsitellä Kartograaa Paikkatietoaineistojen tuottamista Paikkatietojärjestelmien käyttöä kuin kursorisesti Maantieteellistä analyysiä Paikkatiedon tilastollista analyysiä mitenkään tyhjentävästi Tämänsukuisiin aiheisiin voi perehtyä esimerkiksi maantieteen laitoksen järjestämällä Geoinformatiikan peruskurssilla ja matematiikan ja tilastotieteen laitoksen kurssilla Spatiaalinen tilastotiede.

Kevät 2005 http://www.cs.helsinki.fi/u/leino/opetus/paikka-k05/ Luennot ti, pe klo 1012 C222 15.3.8.4. Antti Leino 12.4.29.4. Marko Salmenkivi Harjoitukset to 1012 D122, Jukka Kohonen Koe 13.5. klo 812 A111, B123 Harjoitustyö: sovitaan erikseen viikolla 1213

Luento-ohjelma Viikko Päivä Asiat 1 15.3. Kurssin aloitus Johdatus paikkatietoon ja -kantoihin 18.3. Diskreettiä geometriaa 2 22.3. Paikkatietomallit ja kyselyt Pääsiäisloma 1.4. Paikkatiedon indeksointi- ja 3 5.4. approksimointimenetelmiä 8.4. Kyselyn käsittely 4 12.4. Johdatus paikkatiedon louhintaan 15.4. Spatiaalisen riippuvuuden mallintaminen, spatiaaliset trendit 5 19.4. Paikkatiedon visualisointi ja poikkeavien havaintojen etsiminen 22.4. Paikkatiedon klusterointi 6 26.4. Lisää klusterointia 29.4. Assosiaatioiden etsiminen paikkatietoaineistosta

HELSINGIN YLIOPISTO HELSINGFORS UNIVERSITET UNIVERSITY OF HELSINKI Paikkatiedon hallinta ja analyysi 1. Johdanto Antti Leino <antti.leino@cs.helsinki.fi> 15. maaliskuuta 2005 Tietojenkäsittelytieteen laitos

Sisältö Mitä paikkatieto on Paikkatiedon käsittely tietokannassa Paikkatieto-olioiden esittäminen Rigaux Scholl Voisard 2002: Spatial Databases, luvut 12 Güting 1994: An Introduction to Spatial Database Systems

Mitä paikkatieto on? Paikkatieto (engl. spatial data): tyypillisesti kaksi komponenttia Sijaintitieto Koordinaatit: järven (likimääräinen) keskipiste Geometria: järven reunaviiva Topologia: kummalla puolella reunaviivaa vesi on Ominaisuustieto Yksilöivää: järven nimi, 1 tilan rekisterinumero Paikantavaa: katuosoite Ajoittavaa: rakennuksen rakennusvuosi Kuvailevaa: rakennuksen käyttötarkoitus, järven pinta-ala, metsätyyppi,... 1 Kuitenkin vain n. 1 3 Suomen järvistä yksikäsitteinen nimi!

Sijaintitieto Sijaintitieto käsitetään useimmiten 2-ulotteiseksi Todellisuudessa ulottuvuuksia on 34 2-ulotteiset XY / IP Korkeus Z Joskus myös aika T Korkeutta ja aikaa käsitellään usein ominaisuustietona Toisaalta joskus tarpeen ottaa myös korkeus sijaintitietoihin, toisinaan jopa aika

Ominaisuustieto Se osa tiedosta, joka ei liity sijaintiin (paikkatietojärjestelmän suoraan ymmärtämässä muodossa) Erilaisia mitta-asteikkoja: Asteikko Tulkinta Esimerkkejä Luokka-asteikko (nominal scale) Järjestysasteikko (ordinal scale) Välimatka-asteikko (interval scale) Suhdeasteikko (ratio scale) Diskreetti vs. jatkuva tieto Vain luokkatunnisteita Lukujen (tms.) välillä järjestyssuhde Lukujen erotuksella mielekäs tulkinta Lukujen suhteilla mielekäs tulkinta sukupuoli, rakennustyyppi soveltuvuusluokat Celsius-asteikko, rakennusvuosi Kelvin-asteikko, lukumäärä

Paikkatieto tietokannassa Paikkatietokannan hallintajärjestelmä (spatial database management system) tietokannan hallintajärjestelmä, jossa tietomalli sisältää paikkatietoon soveltuvat tietotyypit kyselykieli sisältää tarvittavat operaatiot tehokkaat algoritmit ja hakemistorakenteet paikkatieto-operaatioille Paikkatietokantajärjestelmä (spatial database system): paikkatietokannan hallintajärjestelmä ja sillä toteutettu tietokanta Kaksi yleistä toteutustapaa: hybridi- / integroitu arkkitehtuuri

Hybridiarkkitehtuuri Sijainti- ja ominaisuustiedon hallinta erikseen Integrointikerros tarjoaa yhtenäisen näkymän Relaatiotietokanta ominaisuustiedolle Integrointikerros Sijaintitiedon hallintajärjestelmä Useimmat kaupalliset paikkatietojärjestelmät tällaisia Ongelmia Kaksi erillistä tietomallia ongelmia mallinnuksessa ja kyselyiden yhdistämisessä Yhdistettyjen operaatioiden toteuttaminen hankalaa

Integroitu arkkitehtuuri Relaatiotietokannanhallintajärjestelmään lisätään paikkatietotyypit SQL-kyselykieltä laajennetaan paikkatieto-operaatioilla Kyselyiden optimointi mahdollista Useimmissa relaatiotietokantajärjestelmissä nykyisin myös paikkatiedon käsittelymahdollisuus Tämän kurssin harjoitustyössä käytettävä PostgreSQL toimii näin Jatkossa keskitytään nimenomaan integroituun lähestymistapaan

Mitä paikkatieto vaatii tietokannanhallintajärjestelmältä? Tiedon loogisen esitystavan on sovelluttava geometriatiedon esittämiseen mutta tietoalkioiden itsenäisyys on säilytettävä tiedon on sovittava yhteen käyttäjän todellisuuskäsitysten kanssa Kyselykieleen on lisättävä maantieteellisiä suhteita ym. kuvaavat funktiot Tiedon fyysinen esitystapa on saatava tehokkaaksi Tietokantahaut on voitava toteuttaa tehokkaasti B-puut eivät sovellu sijaintitiedon indeksointiin Liitokset ym. operaatiot on toteutettava paikkatiedolle

Paikkatiedon esittäminen Oliopohjainen lähestymistapa Data tulkitaan koostuvaksi itsenäisistä olioista, joilla on muoto ja sijainti sekä ominaisuuksia Kukin olio esitetään erikseen Tilapohjainen lähestymistapa Kuhunkin (rasteroidun) avaruuden pisteeseen liittyy suoraan ominaisuustieto Erillisiä olioita ei ole, sen sijaan kuvattava maailma voidaan jakaa alueiksi Sopii maantieteellisesti jatkuvan ominaisuustiedon esittämiseen

Eriulotteisia paikkaolioita 0 1 2 Piste Murtoviiva Monikulmio (Point) (Linestring) (Polygon) Pistejoukko Viivajoukko Monikulmiojoukko (Multipoint) (Multilinestring) (Multipolygon) Kohdejoukko (Geometrycollection)

0- ja 1-ulotteiset oliot 0-ulotteiset: piste (ja pistejoukko) Kohteita, joiden muodolla / koolla ei tarkastelumittakaavassa ole merkitystä 1-ulotteiset: murtoviiva (ja viivajoukko) Äärellinen joukko kahden pisteen välisiä janoja murtoviivan päätepistettä lukuun ottamatta kukin pisteistä on kahden janan päätepiste suljettu (closed): päättyy lähtöpisteeseensä yksinkertainen (simple): janat eivät leikkaa toisiaan, paitsi kaksi peräkkäistä janaa yhteisessä päätepisteessään suoran L suhteen monotoninen (monotone): kukin L :ää vastaan kohtisuora viiva leikkaa murtoviivan korkeintaan kerran

Murtoviivoja Jana Ei-yksinkertainen murtoviiva Monotoninen murtoviiva Ei-monotoninen murtoviiva

2-ulotteiset oliot monikulmio Suljetun murtoviivan rajaama alue yksinkertainen: yksinkertaisen murtoviivan rajaama alue kupera (convex): kaikilla monikulmion pisteillä myös pisteiden välinen jana kuuluu kokonaisuudessaan monikulmioon monotoninen: monikulmion reunaviiva voidaan jakaa täsmälleen kahdeksi monotoniseksi murtoviivaksi monikulmiojoukko: useiden monikulmioiden muodostama kokonaisuus kohdejoukko: useiden 02-ulotteisten olioiden muodostama kokonaisuus

Monikulmioita Kupera, yksinkertainen Ei-yksinkertainen Monotoninen Reiällinen

Paikkatieto-olion muoto OpenGIS Simple Features Specication esittää paikkatieto-olioiden esitykseen tällaisen luokkahierarkian:

Olioiden väliset sijaintisuhteet Topologiset suhteet esim. sisällä, erillään Suuntasuhteet esim. yläpuolella, pohjoiseen Etäisyyssuhteet esim. < 100 km päässä

Topologiset suhteet Kahden monikulmion A ja B välillä kuusi erilaista Erilliset Sivuavat Samat A disjoint B A touch B A equal B Peittää Sisältää Leikkaavat A cover B B in A A overlap B

Topologisten suhteiden määrittäminen Määrittelyyn riittää monikulmioiden reuna (boundary) A, B sisusta (interior) A ja B Suhde A B A B A B A B Erilliset Sivuavat Samat Peittää Sisältää Leikkaavat

Oliojoukkojen geometria Kolme pääasiallista esitystapaa Spagettimalli (spaghetti model) Verkkomalli (network / graph model) Topologinen malli (topological model / partition)

Spaghettimalli Kukin joukkoon kuuluva olio esitetään toisista riippumatta Topologiset suhteet on laskettava aina tarvittaessa Yhteiset pisteet ja reunaviivat esitettävä useaan kertaan Yksinkertainen Uusien olioiden lisääminen helppoa

Verkkomalli Pisteiden ja murtoviivojen väliset topologiset suhteet valmiiksi talletettuina solmu: piste, joka yhdistää kaaria kaari: murtoviiva, joka alkaa solmusta ja päättyy solmuun Yhtenäisyys ja polut helposti selvitettävissä 2-ulotteiset topologiset suhteet laskettava

Topologinen malli Kuten verkkomalli, mutta lisärajoitus: tasoverkko, ts. jokainen murtoviivojen leikkauspiste on solmu Kuvattava alue jaettu vierekkäisiin monikulmioihin Kaikki monikulmiot eivät välttämättä ole maantieteellisesti mielekkäitä kohteita Topologiset kyselyt helppoja Karttanäkymän vaihto raskasta Uusien kohteiden lisääminen raskasta