Harmonizacja baz danych referencyjnych - niezbędny krok ku budowie krajowej infrastruktury danych przestrzennych

ROCZNIKI GEOMATYKI 2007 m TOM V m ZESZYT 1

HARMONIZACJA BAZ DANYCH REFERENCYJNYCH –

NIEZBÊDNY KROK KU BUDOWIE KRAJOWEJ

INFRASTRUKTURY DANYCH PRZESTRZENNYCH

HARMONIZATION OF REFERENCE DATABASES –

AN INDISPENSIBLE STEP IN BUILDING

NATIONAL SPATIAL DATA INFRASTRUCTURE

Dariusz Gotlib1_{, Adam Iwaniak}2_{, Robert Olszewski}1

1_{Instytut Fotogrametrii i Kartografii, Wydzia³ Geodezji i Kartografii, Politechnika Warszawska} 2_{Laboratorium GIS, Katedra Geodezji i Fotogrametrii, Akademia Rolnicza we Wroc³awiu} S³owa kluczowe: krajowa infrastruktura danych przestrzennych, harmonizacja baz danych referencyjnych, VMap, TBD

Keywords: national spatial data infrastructure, harmonisation of reference databases, Vmap, TBD

Wstêp

Niemal ka¿dy system informacji przestrzennej, niezale¿nie od jego przeznaczenia, two-rzony np. na potrzeby planowania przestrzennego, ochrony œrodowiska, zarz¹dzania mia-stem, geomarketingu lub wspierania operacji militarnych, korzysta z danych referencyjnych, które umo¿liwiaj¹ lokalizowanie obiektów i zjawisk interesuj¹cych jego u¿ytkowników . U³atwienie dostêpu do tych danych mo¿liwe jest m.in. przez:

m budowê referencyjnych baz danych topograficznych,

m budowê baz metadanych umo¿liwiaj¹cych sprawdzenie jakie dane s¹ dostêpne lub bêd¹ pozyskane w przysz³oœci,

m wprowadzenie jednoznacznych identyfikatorów dla obiektów geograficznych, umo¿-liwiaj¹cych integracjê danych z ró¿nych baz danych przestrzennych.

W zakresie baz danych topograficznych zrobiono w Polsce doœæ wiele. W ostatnich latach opracowano bazy danych przestrzennych o charakterze referencyjnym pokrywaj¹ce znaczne obszary kraju:

m Baza Danych Ogólnogeograficznych – BDO (poziom skalowy 1:250 000), m VMap L2 (poziom skalowy 1:50 000),

m Baza Danych Topograficznych – TBD (poziom skalowy 1:10 000).

Obecnie s¹ to trzy niezale¿ne bazy danych. Tworz¹c infrastrukturê danych przestrzen-nych (spatial data infrastructure – SDI) nale¿y zapewniæ przep³yw daprzestrzen-nych miêdzy nimi i umo¿liwiæ u¿ytkownikom wspólne ich u¿ytkowanie. W zwi¹zku z tym konieczna jest har-monizacja (wzajemne uzgodnienie) modeli pojêciowych wymienionych baz danych o

cha-rakterze referencyjnym. Ze wzglêdu na to, i¿ Baza Danych Topograficznych oraz baza VMap L2 stanowiæ maj¹ z za³o¿enia podstawowe Ÿród³o danych topograficznych, zarówno do zasilania urzêdowych systemów informacji przestrzennej, systemów produkcji map topo-graficznych jak i opracowañ tematycznych, szczególne znaczenie ma harmonizacja w³aœnie tych dwóch zasobów danych (rysunek).

Zespó³ ekspertów reprezentuj¹cych cywiln¹ i wojskow¹ s³u¿bê geodezyjno-kartograficzn¹ wskaza³ w 2005 roku na najwa¿niejsze konsekwencje utrzymywania dotychczasowych roz-bie¿noœci wystêpuj¹cych pomiêdzy bazami TBD i VMap L2:

m powielanie czêœci prac w ramach opracowania drugiej edycji VMap L2 oraz budowy TBD w Polsce,

m ponoszenie znacznych nak³adów na proces integracji danych VMap i TBD w celu zapewnienia odniesienia referencyjnego na du¿ych obszarach kraju do opracowañ tematycznych,

m brak mo¿liwoœci w pe³ni zadowalaj¹cej integracji VMap i TBD i stworzenia jednej spójnej bazy danych referencyjnych o charakterze wielorozdzielczym,

m niespójnoœæ§ metod integracji danych VMap i TBD w ró¿nych oœrodkach dokumen-tacji geodezyjnej i kartograficznej,

m d³ugi okres osi¹gania przez TBD poziomu danych pozwalaj¹cego na jej upowszech-nienie (trudnoœæ wspólnego wykorzystywania danych TBD i VMap).

Analizuj¹c wyniki ww. prac koncepcyjnych (Gotlib, Iwaniak, Olszewski, 2006), autorzy podjêli próbê zdefiniowania najistotniejszych zadañ zmierzaj¹cych do budowy spójnej bazy danych referencyjnych w Polsce:

Harmonizacja modeli pojêciowych

istniej¹cych baz danych topograficznych

Wprowadzenie zmian do modelu danych VMap i TBD mo¿e spowodowaæ znacz¹ce u³a-twienie wymiany danych pomiêdzy tymi bazami danych. Zdaniem autorów niezbêdne jest ujednolicenie sposobu klasyfikacji wybranych obiektów, zastosowanie w bazie VMap zapisu informacji o nazwach obiektów hydrograficznych, miejscowoœci itp. zgodnego z relacyj-nym modelem danych oraz wprowadzenie do bazy VMap nowych elementów. Przyk³adem mo¿e byæ wprowadzenie ci¹g³ej reprezentacji sieci rzecznej w postaci osi cieków. Wystêpu-j¹cy w VMap L2 sposób modelowania obiektów hydrograficznych zgodny jest bowiem z kartograficznym sposobem zapisu danych przestrzennych (model DCM), nie zaœ z modelem krajobrazowym (model DLM).

Istotne znaczenie ma równie¿ zaproponowanie rozszerzenia zestawu atrybutów charaktery-zuj¹cych poszczególne klasy obiektów o identyfikatory umo¿liwiaj¹ce integracjê bazy VMap z zewnêtrznymi bazami danych. Szczególne znaczenie ma zastosowanie identyfikatorów nazw pochodz¹cych z Pañstwowego Rejestru Nazw Geograficznych w Centralnym Oœrodku Doku-mentacji Geodezyjnej i Kartograficznej (PRNG). U¿ycie identyfikatora hydronimów z PRNG umo¿liwi np. powi¹zanie danych referencyjnych z bazami tematycznymi IMGW (Mapa Podzia³u Hydrograficznego Polski) czy GUGiK (Mapa Hydrograficzna Polski).

Nale¿y jednak podkreœliæ, ¿e w kontekœcie rozwoju SDI w Polsce niezbêdne jest rozpo-czêcie prac nad kompleksowym opracowaniem zasad harmonizacji danych zawartych w rejestrach pañstwowych i krajowych bazach referencyjnych. Istotnym zadaniem jest opra-cowanie metodyki nadawania jednoznacznych identyfikatorów obiektom topograficznym oraz sposobu udostêpniania wspólnego wykazu identyfikatorów (identyfikatory i nazwy

cie-ków, jezior, kana³ów, oraz miejscowoœci). Jest to szczególnie istotne dla rozwoju wymienio-nych trzech baz dawymienio-nych referencyjwymienio-nych (TBD, VMap L2 i BDO).

Harmonizacja metadanych

Metadane gromadzone s¹ podczas opracowania zarówno bazy TBD jak i VMap L2. Do zapisu metadanych w TBD i VMap nale¿y wykorzystaæ jêzyk XML, który zosta³ przy-jêty do opisu zbiorów metadanych przez Miêdzynarodow¹ Organizacjê Standaryzacyjn¹ ISO. Proponuje siê, aby metadane zwi¹zane z bazami TBD i VMap L2 wchodzi³y w sk³ad wspólnego systemu metadanych zgodnie z przyjêtym jednolitym standardem w Polsce.

Zastosowanie koncepcji wielorozdzielczych baz danych

Proponuje siê zaprojektowanie bazy danych referencyjnych w Polsce jako bazy „wieloroz-dzielczej”. Baza danych oparta na tej koncepcji umo¿liwia³aby gromadzenie danych na ró¿nych poziomach szczegó³owoœci i dok³adnoœci w ró¿nych czêœciach kraju. Rozwi¹zanie to zak³ada ca³kowit¹ harmonizacjê baz TBD i VMap L2, a w dalszej perspektywie równie¿ BDO.

Realizacja tej idei wydaje siê szczególnie ³atwa obecnie, kiedy w skali ca³ego kraju po-wsta³a ortofotomapa cyfrowa i jednoczeœnie podjêto decyzjê o aktualizacji VMapy L2 rów-nie¿ dla ca³ego obszaru Polski. Proponowane rozwi¹zanie pozwoli³oby z jednej strony na pe³ne wykorzystanie doskona³ego materia³u Ÿród³owego jakim jest ortofotomapa, z drugiej natomiast – da³oby mo¿liwoœæ uzyskania w ci¹gu kilku lat zdolnoœci operacyjnej bazy da-nych topograficzda-nych i mo¿liwoœci dalszego jej finansowania w wybrada-nych obszarach bazy na pe³nym poziomie szczegó³owoœci.

Integracja NMT z danymi sytuacyjnymi

Wœród proponowanych rozszerzeñ koncepcyjnych dotycz¹cych budowy NMT jako naj-istotniejsze mo¿na wymieniæ:

m tworzenie wielorozdzielczego, wspólnego modelu rzeŸby terenu dla TBD i VMap jako bazy pokrywaj¹cej kraj w sposób ci¹g³y, bez sztucznego podzia³u np. na arkusze, m uwzglêdnienie przy pozyskiwaniu danych o rzeŸbie terenu zró¿nicowania

morfome-trycznego Polski,

m zapis danych w bazie wy³¹cznie w postaci wektorowych danych pomiarowych (Ÿró-d³owych) NMT, w sposób w pe³ni spójny z pozosta³ymi danymi topograficznymi, m traktowanie reprezentacji elementów charakterystycznych terenu okreœlanych jako

dane pomiarowe NMT (pikiety, linie grzbietowe, linie ciekowe itd.) jako typowych obiektów geograficznych np.: szczyt górski, pasmo górskie,

m wykorzystanie numerycznego modelu terenu opracowanego w ramach projektu LPIS do utworzenia NMT na drugim poziomie szczegó³owoœci referencyjnej bazy danych topograficznych kraju,

m stosowanie nowoczesnych metod generalizacji modelu rzeŸby terenu traktowanego jako model DLM (numeryczny model krajobrazu) co oznacza, ¿e generalizacji powin-ny podlegaæ· formy terenowe reprezentowane bezpoœrednio w bazie dapowin-nych, nie zaœ rysunek warstwicowy.

Harmonizacja s³owników danych

Opracowanie spójnej koncepcji infrastruktury danych przestrzennych w Polsce, a zw³aszcza mo¿liwoœæ ³¹cznego wykorzystania danych przestrzennych zgromadzonych w ró¿nych ba-zach danych, wymaga unifikacji stosowanych wykazów i tabel identyfikatorów. Opracowa-nie i wdro¿eOpracowa-nie metody tworzenia wspólnych wykazów danych („s³owników”) dla referen-cyjnych baz danych TBD, VMap i BDO oraz baz danych tematycznych SOZO i HYDRO (identyfikatory i nazwy cieków, jezior, kana³ów oraz miejscowoœci) umo¿liwi:

m powi¹zanie danych tematycznych z aktualizowanymi bazami danych referencyjnych pomimo ró¿nej reprezentacji geometrycznej obiektów,

m aktualizacjê baz danych referencyjnych BDO i VMap danymi z zasobu podstawowego TBD,

m ³¹czne przetwarzanie danych przestrzennych zgromadzonych w bazach danych o ró¿-nym modelu pojêciowym, poziomie uogólnienia i dok³adnoœci geometrycznej.

Literatura

Gotlib D., Iwaniak A., Olszewski R., 2005: Jedna referencyjna baza danych topograficznych, Magazyn Geoinformacyjny Geodeta, nr 1: s. 8-11.

Iwaniak A., Olszewski R., 2005: Education in Poland – Popularisation of the General Geographic Database, International Cartographic Conference, Coruna

Gotlib D., Iwaniak A., Olszewski R., 2006: Infrastruktura danych przestrzennych inaczej – harmonizacja VMAP L2 i TBD, Magazyn Geoinformacyjny Geodeta, nr 3: s. 30-33.

Summary

The following tasks should are the most important steps towards the creation of a coherent reference database in Poland:

1. Harmonisation of conceptual models – introduction of small changes into the VMap and TBD data models may result in considerable simplification of data exchange between those databases. 2. Harmonisation of metadata – metadata shall be stored in the process of development of both the TBD and the VMap L2 databases.

3. Development of multi-resolution databases – it is proposed to design the reference database as a multi-resolution database (of MRDB type); such a database would allow to store data at various levels of detail and accuracy in individual regions of the country.

4. Integration of the DTM with 2D feature data is required. dr in¿. Dariusz Gotlib d.gotlib@gik.pw.edu.pl dr in¿. Adam Iwaniak iwaniak@ar.wroc.pl dr in¿. Robert Olszewski rolszewski@gik.pw.edu.pl

Rys. Harmonizacja TBD i VMAP L2 w kontekœcie baz danych przestrzennych opracowywanych przez GUGiK i Zarz¹du Geografii Wojskowej