1
APLIKOVANÁ
GEOINFORMATIKA
doc. RNDr. Tomáš ŘEZNÍK, Ph.D.
Aplikovaná geoinformatika, jaro 2014
Laboratoř geoinformatiky a kartografie
Úvod, webové služby
Úvod
• 1/2, Zk, aplikačně zaměřený předmět
• doc. RNDr. Tomáš Řezník, Ph.D. (přednášky)
• RNDr. Lukáš Herman a Mgr. Jana Stehlíková (cvičení)
• Podmínky ukončení cvičení:
- účast na cvičeních (2 neomluvené absence)
- vypracování zadaných cvičení
• Zkouška:
- silně aplikačně zaměřená, tj. praktická zkouška, obhajoba cvičení
- minoritním doplňkem test, příp. ústní zkouška
- významnou součástí zkoušky je samostatný úkol na počítači
Laboratoř geoinformatiky a kartografie
Další aspekty výuky
• využití reálných dat:
- ZABAGED
- DIBAVOD
- CORINE
- DATA 200
• aplikovatelná práce s vektorovými i rastrovými daty
• nezahrnuje přípravu mapových výstupů
• nezahrnuje další kartografickou a geoinformační teorii (odkaz na
jiné přednášky na Geografickém ústavu)
• známka jako kombinace výsledků u zkoušky a cvičení
Laboratoř geoinformatiky a kartografie
Sylabus přednášek
1. Úvod, princip WMS a ArcIMS
2. GPS, formáty, konverze
3. Souřadnicové systémy
4. Georeferencování
5. Prostorové operace v GIS
6. Overlay algebra
7. Interpolace
8. Digitální modely terénu
9. Parametry odvozené z digitálních modelů terénu
10. Mapová algebra
11. Síťové analýzy
12. Přehled dat
Laboratoř geoinformatiky a kartografie
Sylabus cvičení
1. Úvodní opakování, základní pojmy, ArcCatalog, ArcMap
2. Souřadnicové systémy a jejich transformace
3. Import GPS dat
4. Práce s vektorovými daty (atributová tabulka, prost. dotazování,
geoprocessing)
5. Práce s rastrovými daty (interpolace)
6. Statistické výpočty, map algebra
7. Analýzy a modelování (parametry odvozené z DEM)
8. Lokační a distanční analýza
9. 3D vizualizace v ArcScene
Laboratoř geoinformatiky a kartografie
Literatura
• Tuček, J. (1998): Geografické informační systémy, principy a
praxe. Computer Press, Praha, 424s.
• DeMers, M., N. (1994): GIS Modeling in Raster. John Wiley &
Sons, Inc. New York, 203s.
• Wilson, J., P., Gallant, J., C., (2000): Terrain Analysis:
Principles and Applications. John Wiley & Sons, Inc. New York,
512s.
• Voženílek, V. (2001): Integrace GPS/GIS v geomorfologickém
výzkumu. UPOL, Olomouc, 2001. 185 s.
• dokumentace ArcGIS 10
Laboratoř geoinformatiky a kartografie
2
MAPOVÉ SLUŽBY
Webové služby
• další generace internetových aplikací
• vzájemná komunikace a sdílení dat mezi aplikacemi v prostředí
internetu na základě standardizovaných protokolů
interoperabilita
• webovou službou se rozumí síťově přístupné rozhraní k
funkcionalitě aplikace, které je vytvořeno pomocí standardizovaných
internetových technologií
• vývoj standardů pro oblast webových mapových služeb: Open
Geospatial Consortium (OGC) – http://www.opengeospatial.org/
Laboratoř geoinformatiky a kartografie
Hlavní výhody mapových služeb
• Přístup k mapám z několika serverů
• Kaskádování serverů
• Využití funkcí různých výrobců – distribuovaný systém
• Formát dat je navenek prezentován standardním formátem
• Data jsou na místě vzniku a mohou být aktualizována na 1 místě
• Uživatel může přistoupit pouze ke službám, které opravdu
potřebuje
Laboratoř geoinformatiky a kartografie
Schéma webových služeb
Laboratoř geoinformatiky a kartografie
WMS server 1 WMS server 2
WMS server 3
WMS server 4
klient klient
Web Map Service (WMS)
• počátek v roce 1998, specifikace 1.0.0 vydána 19. května 2000
• 2005 přijat jako standard ISO 19128
• snaha o sdílení map na Webu – standardizovaný způsob jak získat
mapu z Webu
• požadavek (request) – parametry (text)
• odpověď (response) – popis (XML) nebo mapa (bitmapa – rastr)
• HTTP, POST, GET
Laboratoř geoinformatiky a kartografie
WMS požadavky
• GetCapabilities – XML soubor (nejen) pro první komunikaci
• GetMap – primární; mapa v určitém formátu; vyžaduje č. specifikace
• GetFeatureInfo – vrací XML soubor s atributy prvku na mapě o
určitých souřadnicích; vyžaduje č. specifikace
• povinným parametrem u všech je SERVICE=WMS
• WMS požadavky GetCapabilities:
http://geoportal.gov.cz/ArcGIS/services/CENIA/cenia_rt_II_vojenske_mapovani/ma
pserver/WMSServer?SERVICE=WMS&REQUEST=GetCapabilities
http://wms.jpl.nasa.gov/wms.cgi?SERVICE=WMS&REQUEST=GetCapabilities
http://wms.cuzk.cz/wms.asp?service=WMS&request=GetCapabilities
Laboratoř geoinformatiky a kartografie
3
Schéma služby WMS
WMS server 1 klient
http://geoportal.gov.cz/ArcGIS/services/CENIA/c
enia_rt_II_vojenske_mapovani/mapserver/WMS
Server?SERVICE=WMS&REQUEST=GetCapab
ilities
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?><!DOCTYPE WMT_MS_Capabilities SYSTEM
"http://schemas.opengis.net/wms/1.1.1/WMS_MS_Capabilities.dtd"><WMT_MS_Capabilities
version="1.1.1"><Service><Name>OGC:WMS</Name><Title>Web Map Service cenia_II_voj_map</Title><Abstract>ArcIMS 9.2.0
cenia_II_voj_map Web Map Service</Abstract><KeywordList><Keyword>ArcIMS</Keyword></KeywordList><OnlineResource
xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"
xlink:href="http://geoportal.cenia.cz:80/wmsconnector/com.esri.wms.Esrimap/cenia_II_voj_map?"
xlink:type="simple"/><ContactInformation><ContactPersonPrimary><ContactPerson/><ContactOrganization/></ContactPersonPrimary><Co
ntactPosition/><ContactAddress><AddressType>postal</AddressType><Address/><City/><StateOrProvince/><PostCode/><Country/></Conta
ctAddress><ContactVoiceTelephone/><ContactFacsimileTelephone/><ContactElectronicMailAddress/></ContactInformation><Fees>none</F
ees><AccessConstraints>none</AccessConstraints></Service><Capability><Request><GetCapabilities><Format>application/vnd.ogc.wms_
xml</Format><DCPType><HTTP><Get><OnlineResource xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"
xlink:href="http://geoportal.cenia.cz:80/wmsconnector/com.esri.wms.Esrimap/cenia_II_voj_map?"
xlink:type="simple"/></Get></HTTP></DCPType></GetCapabilities><GetMap><Format>image/png</Format><Format>image/jpeg</Format><For
mat>image/gif</Format><DCPType><HTTP><Get><OnlineResource xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"
xlink:href="http://geoportal.cenia.cz:80/wmsconnector/com.esri.wms.Esrimap/cenia_II_voj_map?"
xlink:type="simple"/></Get></HTTP></DCPType></GetMap><GetFeatureInfo><Format>application/vnd.ogc.wms_xml</Format><Format>text/x
ml</Format><Format>text/html</Format><Format>text/plain</Format><DCPType><HTTP><Get><OnlineResource
xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"
xlink:href="http://geoportal.cenia.cz:80/wmsconnector/com.esri.wms.Esrimap/cenia_II_voj_map?"
xlink:type="simple"/></Get></HTTP></DCPType></GetFeatureInfo></Request><Exception><Format>application/vnd.ogc.se_xml</Format><F
ormat>application/vnd.ogc.se_inimage</Format><Format>application/vnd.ogc.se_blank</Format></Exception><UserDefinedSymbolization
SupportSLD="1" UserLayer="0" UserStyle="1" RemoteWFS="0"/><Layer noSubsets="0" opaque="0"
queryable="0"><Title>cenia_II_voj_map</Title><SRS>EPSG:4326</SRS><SRS>EPSG:102067</SRS><SRS>EPSG:102067</SRS><SRS>EPSG:28403</S
RS><SRS>EPSG:32633</SRS><SRS>EPSG:4326</SRS><SRS>EPSG:31287</SRS><SRS>EPSG:4269</SRS><SRS>EPSG:3035</SRS><LatLonBoundingBox
minx="24.8333199786" miny="59.7575918838" maxx="24.833346688" maxy="59.7576056237"/><BoundingBox SRS="EPSG:102067" minx="-
708582.384227693" miny="-1221876.90043478" maxx="-425342.384227693" maxy="-1022492.90043478"/><Layer
queryable="0"><Name>1</Name><Title>II. vojenske mapovani - Morava</Title><SRS>EPSG:4326</SRS><LatLonBoundingBox
minx="14.8592093037" miny="48.5339005168" maxx="19.037994924" maxy="50.5778857235"/></Layer><Layer
queryable="0"><Name>0</Name><Title>II. vojenske mapovani - Cechy</Title><SRS>EPSG:4326</SRS><LatLonBoundingBox
minx="11.7888412544" miny="48.2870634276" maxx="17.1530089058"
maxy="51.3094183436"/></Layer></Layer></Capability></WMT_MS_Capabilities>
http://geoportal.cenia.cz/wmsconnector/com.esri.wms.Esrimap/ceu_II_voj_map?SERVICE=
WMS&version=1.1.1&REQUEST=GetMap&Layers=1&srs=epsg:4326&BBOX=14.859209,48.
533901,19.037995,50.577886&WIDTH=800&HEIGHT=600&FORMAT=image/png&TRANSP
ARENT=TRUE
Laboratoř geoinformatiky a kartografie
GetFeatureInfo
WMS server klient
http://10.1.0.6/geoserver/wms?LAYERS=v_p_map_kategorie&TRANSPARENT=true&FORM
AT=image%2Fgif&CQL_FILTER=(id_kategorie%3D%27prodejny%27)%20AND%20(riziko%3
D3%20OR%20riziko%3D2%20OR%20riziko%3D1)&SRS=EPSG%3A900913&SERVICE=W
MS&VERSION=1.1.1&REQUEST=GetFeatureInfo&STYLES=&EXCEPTIONS=application%2
Fvnd.ogc.se_xml&BBOX=1598697.690562%2C6352291.858499%2C1928905.652695%2C6
596890.348967&X=278&Y=184&INFO_FORMAT=text%2Fhtml&QUERY_LAYERS=v_p_ma
p_kategorie&WIDTH=540&HEIGHT=400
Klient posílá dotaz na určitý objekt na mapě (getFeatureInfo)
Laboratoř geoinformatiky a kartografie
GetCapabilities odezva
<?xml version="1.0"?>
<WMS_Capabilities version="1.3.0" xmlns="http://www.opengis.net/wms" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
xmlns:esri_wms="http://www.esri.com/wms" xmlns:inspire_common="http://inspire.ec.europa.eu/schemas/common/1.0"
xmlns:inspire_vs="http://inspire.ec.europa.eu/schemas/inspire_vs/1.0" xsi:schemaLocation="http://www.opengis.net/wms
http://schemas.opengis.net/wms/1.3.0/capabilities_1_3_0.xsd http://www.esri.com/wms
http://geoportal.gov.cz/ArcGIS/services/CENIA/cenia_rt_II_vojenske_mapovani/MapServer/WMSServer?version=1.3.0&amp;service=WMS&amp;request=GetSchemaExtension
http://inspire.ec.europa.eu/schemas/inspire_vs/1.0 http://inspire.ec.europa.eu/schemas/inspire_vs/1.0/inspire_vs.xsd">
<Service>
<Name><![CDATA[WMS]]></Name>
<Title><![CDATA[cenia_rt_II_vojenske_mapovani]]></Title>
<Abstract>WMS</Abstract>
<KeywordList>
<Keyword>2. vojenské mapování</Keyword>
<Keyword>historické mapy</Keyword>
<Keyword>vojenské mapy</Keyword>
</KeywordList>
<OnlineResource xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:type="simple"
xlink:href="http://geoportal.gov.cz/ArcGIS/services/CENIA/cenia_rt_II_vojenske_mapovani/MapServer/WMSServer"/>
<ContactInformation>
<ContactPersonPrimary>
<ContactPerson><![CDATA[Jiří Kvapil]]></ContactPerson>
<ContactOrganization><![CDATA[CENIA, česká informační agentura životního
prostředí]]></ContactOrganization>
</ContactPersonPrimary>
<ContactPosition><![CDATA[GIS administrator]]></ContactPosition>
<ContactAddress>
<AddressType><![CDATA[]]></AddressType>
<Address><![CDATA[Litevská 8]]></Address>
<City><![CDATA[Praha 10]]></City>
<StateOrProvince><![CDATA[]]></StateOrProvince>
<PostCode><![CDATA[100 05]]></PostCode>
<Country><![CDATA[Česká republika]]></Country>
</ContactAddress>
<ContactVoiceTelephone><![CDATA[+420 267 225 331]]></ContactVoiceTelephone>
<ContactFacsimileTelephone><![CDATA[]]></ContactFacsimileTelephone>
<ContactElectronicMailAddress><![CDATA[jiri.kvapil@cenia.cz]]></ContactElectronicMailAddress>
</ContactInformation>
<Fees><![CDATA[žádné]]></Fees>
Laboratoř geoinformatiky a kartografie
Parametry GetMap
Laboratoř geoinformatiky a kartografie
základní URL syntaxe http://adresa_serveru/cesta/skript?
• verze VERSION=1.1.1
• požadavek REQUEST=GetMap
• služba SERVICE=WMS
• vrstva LAYERS=0,river
• styly STYLES=Black_Lines
• Bbox BBOX=14.859209,48.533901,19.037995,50.577886
• CRS SRS=EPSG:4326
• šířka a výška WIDTH=800&HEIGHT=600
• formát FORMAT=image/png
• průhlednost TRANSPARENT=TRUE
http://geoportal.gov.cz/ArcGIS/services/CENIA/cenia_rt_II_vojenske_mapovani/mapserver/W
MSServer?SERVICE=WMS&version=1.1.1&REQUEST=GetMap&Layers=0&srs=EPSG:4326
&BBOX=14.859209,48.533901,19.037995,50.577886&WIDTH=800&HEIGHT=600&FORMAT
=image/png&TRANSPARENT=TRUE&STYLES=default
ArcIMS
• modifikace WMS služeb pro snazší komunikaci mezi SW společnosti
ESRI
• není standardizováno
• nutnost vlastnit ESRI software (ArcMap, ArcExplorer,…) pro zobrazení
dat
• hlavní rozdíl pro FG/AG uživatele v ArcGISu: kratší adresa serveru a
možnost vše ovládat myší
Laboratoř geoinformatiky a kartografie
Schéma služby ArcIMS
Laboratoř geoinformatiky a kartografie
WMS server 1 klient
4
Schéma služby WMS
Laboratoř geoinformatiky a kartografie
WMS server 1 klient
Problémy s WMS/ArcIMS
• různá kvalita dat mapových serverů
- slučování neslučitelných dat
- nesoulad měřítek
- rozdílný časový rozsah mapových serverů
• problém s různou symbologií
- může zlepšit/zhoršit SLD
• mnoho těchto problémů řeší metadata
Laboratoř geoinformatiky a kartografie
Geography Markup Language (GML)
• Účel GML:
- modelovací jazyk pro geografickou informaci
- kódování geografické informace
- navržen pro web a webové služby
• Základní principy GML:
- otevřený standard
- umožňuje výměnu prostorových dat nezávisle na technologii
poskytovatele
- vhodný pro SOA (Service Oriented Architecture)
Laboratoř geoinformatiky a kartografie Převzato z: http://www.fig.net/pub/cairo/ppt/wss/wss_02_portele_ppt.pdf
Geography Markup Language (GML)
Laboratoř geoinformatiky a kartografie
Česká data v GML
• Katastr, adresní body
• Budovy a další data na cestě
- Katastr
http://services.cuzk.cz/gml/inspire/cp/epsg-5514/
více info viz http://services.cuzk.cz/doc/inspire-cp-data.pdf
- Adresní body
http://services.cuzk.cz/gml/inspire/ad/epsg-5514/
více info viz http://services.cuzk.cz/doc/inspire-ad-data.pdf
- Budovy
zatím v testovací neveřejné verzi, veřejně v
průběhu roku 2014
Laboratoř geoinformatiky a kartografie
Web Feature Service (WFS)
• Umožňuje přenos vektorových i rastrových dat prostřednictvím
GML
• Např. http://services.cuzk.cz/wfs/inspire-
cpwfs.asp?service=WFS&version=2.0.0&request=GetFea
ture&typenames=CadastralBoundary&BBOX=-757125,-
990823,-756712,-
990556&srsName=urn:ogc:def:crs:EPSG::5514
Laboratoř geoinformatiky a kartografie
5
Významné katalogové servery
• Portál veřejné správy - mapové služby
http://geoportal.gov.cz
• INSPIRE Geoportal
http://inspire-geoportal.ec.europa.eu/discovery/
- více než 500 000 datových sad a webových služeb (vč. WMS)
- WMS musí být legislativně volně (zdarma) dostupné, degradace proti zneužití
Laboratoř geoinformatiky a kartografie