Komentarz naukowy map tematycznych GUGiK - nowoczesne metadane tematyczne bazy danych SOZO i HYDRO

ROCZNIKI GEOMATYKI 2011 m T IX m Z 3(47)

KOMENTARZ NAUKOWY MAP TEMATYCZNYCH

GUGIK

– NOWOCZESNE METADANE TEMATYCZNE

BAZY DANYCH SOZO I HYDRO

SCIENTIFIC COMMENT OF GUGIK THEMATIC MAPS

– MODERN THEMATIC METADATA

OF SOZO AND HYDRO DATABASE

Zofia Szczepaniak-Ko³tun

Katedra Geoinformatyki, Wydzia³ Budownictwa i In¿ynierii Œrodowiska, Politechnika Koszaliñska

S³owa kluczowe: mapa tematyczna, metadane, komentarz naukowy Keywords: thematic map, metadata, scientific comment

Wstêp

Od kilkunastu lat w Polsce wykonywane s¹ bazy danych przestrzennych o charakterze tematycznym. Za ich opracowywanie odpowiedzialny jest, miêdzy innymi, G³ówny Urz¹d Geodezji i Kartografii. Pod auspicjami G³ównego Geodety Kraju wykonywane s¹ bazy da-nych SOZO i HYDRO oraz towarzysz¹ce im mapy tematyczne: sozologiczna i hydrograficz-na. Rola obu opracowañ istotnie wzroœnie wraz z pe³n¹ implementacj¹ zapisów dyrektywy INSPIRE, ustawy o IIP oraz towarzysz¹cych jej rozporz¹dzeñ wykonawczych. Wynika to nie tylko z faktu wykorzystania danych referencyjnych do opracowania pochodnych baz danych tematycznych, lecz tak¿e z wzrastaj¹cej roli informacji geograficznej. Mo¿liwoœæ analizy danych przestrzennych w serwisach geoinformacyjnych oraz interoperacyjnoœæ po-szczególnych baz danych sprawiaj¹, i¿ struktura i funkcjonalnoœæ baz referencyjnych i tema-tycznych wymagaj¹ harmonizacji i unaczeœnienia.

Obecnie mapy tematyczne SOZO i HYDRO realizowane s¹ w postaci bazy danych prze-strzennych z³o¿onej z dwóch podstawowych komponentów:

m komponentu numerycznego bêd¹cego tematyczn¹ baz¹ danych przestrzennych

zawie-raj¹cy informacjê charakterystyczne dla mapy sozologicznej b¹dŸ mapy hydrograficznej,

m komponentu kartograficznego, który poprzez transformacjê i zamianê ka¿dego

ele-mentu z komponentu numerycznego tworzy tzw. obraz kartograficzny, bêd¹cy cy-frowym odpowiednikiem mapy analogowej.

Komponentem uzupe³niaj¹cym tzw. mapê numeryczn¹ jest katalog „Pochodzenie” stano-wi¹cy uproszczony zestaw metadanych o charakterze referencyjnym. W ocenie autorki arty-ku³u, daje siê jednak zauwa¿yæ brak swoiœcie rozumianych metadanych o charakterze tema-tycznym, opisuj¹cych stan œrodowiska przyrodniczego na danym obszarze. Rolê tak rozumia-nych metadarozumia-nych tematyczrozumia-nych móg³by pe³niæ tzw. komentarz naukowy obu opracowañ, sposób jego zdefiniowania wymaga jednak istotnych zmian pojêciowych i strukturalnych.

Obecnie komentarz naukowy obu opracowañ tematycznych stanowi bowiem jedynie tylko czêœæ wydrukowanej mapy (czyli ma postaæ analogow¹, rys. 1), a w numerycznej formie zdawczej przekazywanej do zasobów geodezyjno-kartograficznych posiada formê rastrow¹ (jako plik pdf).

Taka forma komentarza nie tylko nie odpowiada wspó³czesnym standardom geocyjnym, lecz przede wszystkim nie pozwala w pe³ni wykorzystaæ zawartych w nim informa-cji. Autorka artyku³u proponuje zatem opracowanie komentarza jako osobnego komponentu

bazy danych przestrzennych o charakterze tematycznym (tzw. komponent_komentarz), re-alizowanego w formie odrêbnych warstw numerycznych, które odpowiada³yby podzia³owi na grupy tematyczne.

Charakterystyka nowej formy komentarza

W dotychczasowej analogowej formie komentarza, podzia³ na grupy tematyczne charak-teryzuj¹ce stan œrodowiska przyrodniczego by³ odrêbny dla ka¿dej z map tematycznych. Tabela 1 przedstawia tytu³y zagadnieñ omawianych przez konsultantów naukowych.

Tabela 1. Zagadnienia omawiane w komentarzu naukowym map tematycznych HYDRO i SOZO

a n z c if a r g o r d y h a p a M Mapasozologiczna a z ci n d o r y z r p a k y t s y r e t k a r a h c a n l ó g O Ogólnacharakterystykaœrodowsikaprzyrodncizegoobszaru a n z ci g o l o ti l i a n z ci g o l o e g a w o d u B Formyochronyœrodowsikaprzyrodncizego e n d o w y ³ ai z d e n z ci f a r g o p o T Degradacjakomponentówœrodowsikaprzyrodncizego y d a p O Przeciwdzaia³neidegradacijœrodowsikaprzyrodncizego e w o i n h c z r ei w o p y d o W Rekutlywacjaœrodowsikaprzyrodncizego a n z ci g o l o r d y h a k y t s y r e t k a r a h C Ogólnaocenastanuœrodowsikaprzyrodncizegoistopeiñjego ij c a d a r g e d e n m ei z d o p y d o W Wskazanaidotycz¹ceksztat³owanaiiochronyœrodowsika o g e z ci n d o r y z r p ñ a d a b u s e r k o a k y t s y r e t k a r a h C h c y w o i n h c z r ei w o p d ó w i c œ o t s y z c n a t S h c y n d o w w ó k n u s o t s ai n e ¿ a r b o e z r P

Tabela pokazuje, ¿e czêœæ ogólna dotycz¹ca charakterystyki œrodowiska przyrodniczego powtarza siê zarówno w komentarzu mapy hydrograficznej, jak i sozologicznej. W zwi¹zku z tym, w nowej formie komentarza, proponuje siê integracjê tej czêœci opisu.

Tak¿e niektóre tematy, poza ogóln¹ charakterystyk¹ przyrodnicz¹ obszaru, omawiane s¹ zarówno w komentarzu naukowym map sozologicznych jak i hydrograficznych np. „Stan czystoœci wód powierzchniowych” (baza HYDRO) oraz odpowiadaj¹ca jej w bazie SOZO „Degradacja wód powierzchniowych”. Warto wiêc zrezygnowaæ z dublowania informacji i pozostaæ przy opisie stworzonym przez zintegrowane zespo³y konsultantów naukowych. Logiczn¹ konsekwencj¹ tego stwierdzenia jest ogólne zalecenie wykonawcze, by jednocze-œnie wykonywaæ obydwa opracowania. Zapewni to mo¿liwoœæ wspó³pracy zespo³u naukow-ców tworz¹cych komentarze dla obydwu map tematycznych.

Pozosta³e tytu³y oraz podtytu³y zagadnieñ omawianych dotychczas w komentarzu, by³y-by sk³adowymi warstwami numerycznymi nale¿¹cymi do komponentu_komentarz odpo-wiednio dla mapy SOZO i HYDRO. Proponowany zestaw warstw tematycznych w struktu-rze modelu pojêciowego obu baz danych móg³by wygl¹daæ tak, jak pstruktu-rzedstawiono to w tabeli 2.

Tworz¹c odpowiadaj¹cy wspó³czesnoœci bazodanowy model komentarza przy okreœla-niu nazewnictwa poszczególnych warstw oraz ustanawiaokreœla-niu geometrii klas obiektów, pro-ponuje siê przyjêcie ogólnych zasad wykorzystywanych i sprawdzonych dotychczas w BDOT (Bazie Danych Obiektów Topograficznych). W zwi¹zku z tym, ka¿da warstwa numeryczna mia³aby przypisany okreœlony typ geometrii w postaci obszarów, linii i punktów. Oznacza to, ¿e w nazwie danego obiektu zaimplementowany by³by typ jego geometrii tj.: A – typ „po-wierzchnia”, L – typ „linia”, P – typ „punkt”. Nazwa poszczególnej warstwy by³aby sk³a-dow¹ nastêpuj¹cych elementów: Komponent – rodzaj mapy tematycznej – nazwa klasy opi-sywanego obiektu – typ geometrii. Przyk³adowo dla posterunków opadowych nazwa klasy obiektów mia³aby postaæ: KOM_H_O_P (komentarz-mapa hydrograficzna-posterunek opa-dowy-punkt). Czêœci komentarza opisywane wspólnie mog³yby posiadaæ okreœlnik HS np.: KOM_HS_PF_A (komentarz – mapa hydrograficzna i sozologiczna – podzia³ fizycznoge-ograficzny – powierzchnia).

W wyniku rozró¿nienia okreœlonego typu geometrii, klasy obiektów przedstawiaj¹ce ten sam tematycznie element, a posiadaj¹ce ró¿n¹ geometriê, musia³yby znajdowaæ siê na ró¿-nych warstwach (np. wody powierzchniowe: rzeki przedstawione s¹ jako elementy liniowe, a zbiorniki wodne jako powierzchnie). Na rysunku 3 przedstawiono podzia³ warstwy „opa-dy” na dwie odrêbne klasy obiektów w zwi¹zku z okreœlonym ró¿nym typem geometrii. Powierzchniowo pokazano obszary pomiêdzy izohipsami o jednakowej œredniej wielkoœci opadów, natomiast punktowo przedstawiono konkretny posterunek opadowy.

Tabela 2. Proponowane zestawienia unaczeœnionych warstw komentarza dla map tematycznych

a n z c if a r g o r d y h a p a M Mapasozologiczna y n z ci f a r g o e g o n z c y zi f ³ ai z d o p – u r a z s b o a z ci n d o r y z r p a k y t s y r e t k a r a h c a n l ó g O y n z c y t a m il k -o z ci n l o r ³ ai z d o p – u r a z s b o a z ci n d o r y z r p a k y t s y r e t k a r a h c a n l ó g O y n z c y t a m il k ³ ai z d o p – u r a z s b o a z ci n d o r y z r p a k y t s y r e t k a r a h c a n l ó g O ai g o l o fr o m o e g – u r a z s b o a z ci n d o r y z r p a k y t s y r e t k a r a h c a n l ó g O a n z ci g o l o e g a w o d u b – u r a z s b o a z ci n d o r y z r p a k y t s y r e t k a r a h c a n l ó g O e n d o w y ³ ai z d e n z ci f a r g o p o T Formyochronyœrodowsikaprzyrodncizego y d a p O Degradacjapoweirzchniterenu e w o i n h c z r ei w o p y d o W Degradacjagelb e n m ei z d o p y d o W Degradacja alsów h c y n d o w w ó k n u s o t s ai n e ¿ a r b o e z r P Degradacjawódpoweirzchniowych h c y n m ei z d o p d ó w a j c a d a r g e D o g e n z c y r e f s o m t a a z rt ei w o p a j c a d a r g e D a n æ a w y ³ ai z d d o o c ¹ z c a n z h c y c ¹ g o m æ êi z w êi s d e z r p e j a z d o R a k si w o d o r œ o g e z ci n d o r y z r p a k si w o d o r œ ij c a d a r g e d ei n a³ ai z d w i c e z r P o g e z ci n d o r y z r p a k si w o d o r œ a j c a w y tl u k e R a k si w o d o r œ y n o r h c o i ai n a w o t³ a t z s k e c ¹ z c y t o d ai n a z a k s W o g e z ci n d o r y z r p

Metadane

Podstawow¹ zalet¹ komentarza zdefiniowanego w postaci warstw numerycznych jest przede wszystkim utworzenie bogatej bazy danych charakteryzuj¹cej siê przejrzyst¹ form¹. Poniewa¿ ka¿da warstwa ma czêsto inny charakter, w zwi¹zku z tym proponowane tabele ró¿ni¹ siê od siebie pod wzglêdem struktury.

Na rysunku 2 przedstawiono przyk³adowe atrybuty dla dwóch warstw. Pierwsza doty-czy charakterystyki przyrodniczej obszaru (podzia³u fizyczno-geograficznego, rys. 2a) i od-nosi siê zarówno do mapy hydrograficznej jak i sozologicznej. Zgodnie ze zdefiniowanymi powy¿ej zaleceniami jest to zintegrowana czêœæ komentarza obydwu opracowañ. Z kolei druga charakterystyczna jest tylko dla mapy hydrograficznej i dotyczy warstwy punktowej – posterunku opadowego (rys. 2b).

Czêœæ atrybutów dla ka¿dej warstw jest taka sama. S¹ to:

m WARSTWA – dla zachowania przejrzystoœci formy proponuje siê danie pe³nej nazwy

klasy, której dotyczy komentarz;

m OPIS – jest to najszerszy objêtoœciowo atrybut ka¿dej klasy obiektu, zawiera

komen-tarz w formie opisowej;





Rys. 2. Przyk³adowe atrybuty dla warstwy: a – podzia³_fizycznogeograficzny, b – posterunek_opadowy

m ZRODLO_DANYCH – zawiera informacje sk¹d zosta³y zaczerpniête dane do opisu

danej warstwy np. z instytucji typu IMGW, WIOŒ, literatury np. J. Kondracki Podzia³ fizycznogeograficzny Polski W-wa 1988, czy te¿ z hydrograficznego zdjêcie polowe-go, itp.;

m INFORMACJA_DODATKOWA – mo¿e zawieraæ dodatkowe uwagi, na które pragnie

zwróciæ uwagê konsultant naukowy.

Dla klas obiektów, które do tej pory przedstawione by³y w komentarzu naukowym tak¿e w postaci iloœciowej (np. posterunek_opadowy) proponuje siê utworzenie atrybutu OPIS_ DODATEK, w którym bêdzie mo¿na wstawiæ tzw. „odsy³acz” (link) do danych scharaktery-zowanych dodatkowo za pomoc¹ wykresów i tabel. (rys. 4). Po wskazaniu odpowiedniego linku poka¿e siê zwi¹zany z nim wykres, mapa, opis czy te¿ materia³ multimedialny.

Ponadto dla wszystkich warstw numerycznych opisywanych w komentarzu, które po-trzebuj¹ okreœlenia czasu, z którego pochodz¹ dane informacje, stworzono atrybut OKRES_ BADAN.

Pozosta³e atrybuty zawieraj¹ dane charakterystyczne dla poszczególnych klas obiektów. I tak w omawianych przyk³adach dla warstwy podzia³_fizycznogeograficzny jest to: NAZWA_JEDNOSTKI i NUMER_REGIONU, a dla warstwy posterunek_opadowy: NAZWA_PO-STERUNKU_OPADOWEGO, WYSOKOSC_m_npm oraz SREDNIE_ROCZNE_OPADY.

Warto wspomnieæ, ¿e niektóre atrybuty wystêpuj¹ w obecnej formule map tematycz-nych, we wspomnianym wy¿ej katalogu „Pochodzenie”. S¹ to proponowane ZRODLO_ DANYCH oraz OKRES_BADAN, które mog¹ byæ uto¿samiane z DANE_POCHODZENIE_ INFO oraz DANE_OKRES_ZBIERANIA. Jednak dane z katalogu „Pochodzenie” s¹ przedsta-wione w postaci schematycznej i zawieraj¹ tylko, zgodnie z nazw¹ katalogu, informacje o pochodzeniu danych i okresie w którym zosta³y zebrane.

Sposób wizualizacji danych

Obok rozbudowanej struktury metadanych tematycznych, wa¿nym elementem nowej formy komentarza by³by odpowiedni sposób wizualizacji danych. Warstwy komentarza musia³aby byæ spójne topologicznie z numerycznymi warstwami map tematycznych. Dla ich ³atwiejszego okreœlenia proponuje siê wykorzystanie symboliki przypisanych do poszczegól-nych klas obiektów. Taki sam wygl¹d mia³yby wiêc zarówno warstwy z komponentu_ komentarza, jak i ich odpowiedniki w komponencie_numerycznym. Natomiast dla nowo-powsta³ych klas obiektów (np. „opady”, czy „ogólna charakterystyka przyrodnicza”) zapro-ponowano opracowanie nowej symbologii.

Przyk³adow¹ wizualizacjê kilku klas obiektów z komponentu_komentarz z wykorzysta-niem istniej¹cej symbolizacji przedstawiono na rysunku 5.

Z kolei na rysunku 6 przedstawiono wizualizacjê dla nowopowsta³ych klas. Proponuj¹c now¹ symbolizacjê starano siê nawi¹zaæ do ogólnie stosowanych znaków umownych, tak¿e i w mapach tematycznych, czyli np. rozró¿nieniem kolorystycznym stanu czystoœci wód powierzchniowych czy okreœleniem granic zasiêgu wystêpowania regionów podzia³u fizycz-nogeograficznego i rolniczo-klimatycznego.

Podsumowanie

Artyku³ jest prób¹ zwrócenia uwagi na wa¿ny element baz danych tematycznych GUGiK jakim jest komentarz naukowy. Jego analogowa forma, niezmienna od lat pomimo znacz¹cej modyfikacji innych komponentów bazy danych tematycznych, w dobie przemian zwi¹za-nych z budow¹ krajowej infrastruktury, tr¹ci myszk¹. Myœl¹c o wnoszeniu kolejzwi¹za-nych zmian do opracowywania map tematycznych, nale¿a³oby zatem rozwa¿yæ tak¿e istotn¹ modyfika-cjê formu³y komentarza. Komentarz naukowy do map HYDRO i SOZO jest syntetycznym opisem i charakterystyk¹ œrodowiska przyrodniczego, która uzupe³nia obraz tworzonej mapy tematycznej. Dotychczasowa jego postaæ nie pozwala jednak odpowiednio skorzystaæ z za-wartych w nim informacji. Proponowane w artykule zmiany i utworzenie komentarza w formie swoistych metadanych tematycznych – pozwol¹ na uzyskanie wielu korzyœci:

m szczegó³ow¹ charakterystykê zjawisk dotycz¹cych danego obszaru,

m mo¿liwoœæ analizy danych przestrzennych, w tym tak¿e wspóln¹ analizê danych

geo-metrycznych zawartych w komponentach „Mapa numeryczna” oraz „Komentarz na-ukowy”,

m ³atwoœæ w odnalezieniu opisu komentarza i dotycz¹cej go warstwy numerycznej, m przejrzystoœæ formy,

m mo¿liwoœæ opracowania metadanych tematycznych w standardowym formacie

wy-miany danych wektorowych – GML,

m mo¿liwoœæ wykorzystania opracowanych danych w serwisach internetowych, np. w

urzêdowym geoportalu, co przyczyni siê do rozpowszechnienia map tematycznych oraz lepszego ich zrozumienia.

Literatura

Graf R., Kaniecki A., Olszewski R., ¯ynda S., 2005: Rola i miejsce baz danych tematycznych GUGiK w krajowej infrastrukturze danych przestrzennych. Magazyn Geoinformacyjny Geodeta Nr 10 (125). http://www.gugik.gov.pl/produkty/hydro/

http://www.gugik.gov.pl/produkty/sozo/ http://www.gugik.gov.pl/produkty/tbd/

Oberski T., Szczepaniak-Ko³tun Z., 2010: Nowa koncepcja harmonizacji map tematycznych – sposób na zwiêkszenie zasiêgu przestrzennego opracowania. Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji, vol. 21.

Olszewski R., Macias A., Graf R., Ko³odziej A., Berus T., 2009: Komu potrzebne dane tematyczne, Magazyn Geoinformacyjny Geodeta Nr 8 (171).

Wytyczne, 2005: Wytyczne techniczne GIS-3. Mapa hydrograficzna Polski, skala 1:50.000 w formie analo-gowej i numerycznej. G³ówny Urz¹d Geodezji i Kartografii, Warszawa.

Wytyczne, 2005: Wytyczne techniczne GIS-4. Mapa sozologiczna Polski, skala 1:50.000 w formie analogo-wej i numerycznej. G³ówny Urz¹d Geodezji i Kartografii, Warszawa.

Abstract

National geodetic and cartographic service has been working for many years on scientific description of digital thematic maps (Polish Hydrographic map in the scale 1:50 000 and Polish Sozological Map in scale 1:50 000). In the near future, full integration of these studies is planned with reference spatial databases within the framework of construction of national infrastructure for spatial information in accordance with the requirements of the INSPIRE Directive. Modernized SOZO and HYDRO databa-ses will be the product with appropriate management system, which will collect data, process and

visualize them, and constantly update the database, integrate them with the data on portals like www.geoportal.gov.pl.

One of the most important but often marginalized elements of hydrographic and sozological maps is so-called scientific comment elaborated in descriptive form by a team of scientific consultants. This is the least recognized map component of thematic databases. Its slight use results notably from archaic forms of publication of the information included in it. This situation is unfavorable for users of both databases, because there are few available studies, where the state of the environment in several aspects such as quantitative, systematized and also prognostic is objectively characterized. The paper attempts to present a new way of working out scientific comments. This is departure from the present form (analog) to a database product with precisely defined structure and functionality. It is proposed to work out the comment as a separate component of spatial thematic database (compo-nent_comment) in the form of separate numerical layers, which correspond to the classification into thematic groups. Simultaneously, the integration of common descriptive part of hydrographical and sozological map’s comment is planned, which relates to the general natural characteristic. Each layer in the component_comment will have files in which next of descriptive part and information related to the study period or the source of information there is also place for so-called “reference” allowing to place quantitative data presented in the form of tables and graphs.

This form of comment would offer many advantages, e.g. exact location of phenomena described in it. Thanks to using geometric objects (numerical layers), it will be possible to carry out analysis and a clear and modern formula will allow for better use, for instance, in the geoportal of the state geodetic and cartographic service www.geoportal.pl

mgr Zofia Szczepaniak-Ko³tun zofia.szczepaniak@tu.koszalin.pl

dla klasy obiektów „opady”: powierzchniowy i punktowy Rys. 4. Przyk³adowe „odsy³acze” do: a – wykresu, b – tabeli a b

Rys. 6. Nowa forma wizualizacji komentarza naukowego w postaci warstw numerycznych – propozycja nowej symbolizacji