L17. Graafilise väljundi kujundamine. Andmeväljastus (vahendid). 

Kaart pole ainus väljund geoinfosüsteemist, kuigi kartograafiline info on olulisim väljundinfo. Selle kujundamise spetsiaalvahendid ei kuulu sageli GIS-paketi koosseisu, vaid kujutavad endast omaette tarkvara. Käesolevas pöörame peatähelepanu arvuti spetsiifikale, jättes kartograafile iseloomuliku kartograafiliste õppeainete jaoks.

17.1. GIS-i väljundi liigid.

- tekstiline väljund: tabelid, nimekirjad, loetelud, mis vastavad päringutele eelkõige atribuutide kohta, näiteks:

- graafiline väljund:

- arvutil genereeritud heliväljund: praegu veel väheoluline (eriti GIS-ide puhul), aga olukord võib muutuda (eriti navigatsiooni- jt. rakendussüsteemide puhul);

- digitaalväljund: eelpooltoodu edastamiseks sidekanalis või salvestamiseks infokandjale

17.2. Graafilise väljundi headus

- arvuti annab võimalus mitte lihtsalt teha üks graafik, vaid teha hulk neidsamu andmeid kajastavaid graafikuid, kusjuures mõni neist on tavaliselt adekvaatne sellele sõnumile, mida koostaja edastada soovib, enamus mitte (vt. Mereste, U., Saarepera, M. Arvjoonised. Tln.: Valgus, 1983. - 248 lk.);

- üldisi reegleid (Tufte, 1983):

17.3. Nimede (märgendite) paigutus (label placement)

- erineva suuruse, ?rifti (font) ja paigutusega kirjade kandmine arvutikaardile on protsess, mida pole kerge automatiseerida (näit. jõe nime kirjutamine jõeloogetega paralleelselt);

- praktikas on olulised kaks probleemi:

17.4. Kartograafilise väljundi kujundamine IDRISI-s

- rasterkujutise väljundmooduli(te)ks on IMAGE (must-valge) ja PAINT (värviline);

- vektorkujutise väljundmooduliks on PLOT;

- DOS-i versioonis on väljundivõimalused piiratud; on püütud luua moodulite COLOR ja PLOT täiendavate võimalustega (vt. praktikumide juhendid) minimaalsed vahendid väljatrükiks;

- versioon 4.1. asetab graafilise disaini põhirõhu spetsiaalsetele programmidele (näit. CorelDraw!), kuhu on võimalik eksportida IDRISI-st nii raster- (TIFF-failid) kui ka vektorkujutisi (PostScript failid);

- IDRISI for Windows omab spetsiaalse allosa väljundi kujundamiseks ning suudab kasutada kõiki Windows-ühilduvate programmide võimalusi (siiski on rida lahendamata probleeme täpsemate vektorkujutiste korral).

17.5. Andmeväljastus (vahendid)

- võib jagada raster- ja vektorväljastusvahendites (näit.: rasterkuvarid [raster display screens] ja vektorkuvarid [vector screens or 'storage displays']), kuid selline jagamine geoinformaatika jaoks liiga tehniline.

17.5.1. Kuvarid
17.5.2. Printerid
17.5.3. Plotterid

 

L18. Tuntumad andmefailid ja -standardid. Andmeimport 

Nüüdisajal tegeleb kasutaja suhteliselt üha vähem andmete sisestamisega ning üha enam olemasolevate (kusagil, enamasti selleks spetsialiseerunud riigi- või erafirmades sisestatud) andmetega. Seepärast on vaja tagada, et võimalikult erinevad kasutajad ja võimalikult erinev tarkvara saaks võimalikult lihtsasti kasutada erinevaid andmeid. Teoreetiline ideaal võiks olla üks ühtne andmestandard, kuid praktikas oleks see liig universaalsena ka liig keerukas. On välja kujunenud mõned sagedamini kasutatavad failiformaadid, mis võimaldavad vahetada andmeid erineva tarkvara vahel. Üldreeglina toimub info kadu (näiteks tekstifailide puhul võib moonduda makett, GIS-i vektormudeli puhul jääb üle kandmata osa topoloogilisest infost), mistõttu info salvestatakse teatava liiaga. Klassifikaatorite erinevuste puhul (näiteks andmebaasi failide struktuur, väljade tüübid ja ühikud vms. on erinevad) on andmed küll formaalselt üle kantavad, kuid sisuliselt tuleb teha tülikaid täiendavaid teisendusi (muuta andmebaaside struktuure, teisendada ühikuid jms.), või pole andmed üldse võrreldavad (näiteks on ühes süsteemis maakasutus kasutaja järgi - põllumajanduslik maa vrs metsamajanduslik maa nõukogude ajal -, teises süsteemis faktilise kasutuse järgi).

Sisulise ühilduvuse tagamiseks on loodud mitmeid geograafiliste andmete failide standardeid, millest alles tahetakse kujundada sagelikasutatavad formaadid.

- Andmestandardeid on vaja:

- GIS-i andmevahetuse puhul võime rääkida eraldi atributiivandmete formaatidest ja nende standarditest, graafiliste andmete formaatidest ja standarditest ning digitaalkartograafia formaatidest ja standartitest.

18.1. Atributiivandmete formaadid

- kõige levinumad on ASCII koodis tekstid

kui nad on kindlal tabelkujul (eri andmete vahel teatud eraldaja, kirjed ühepikkused, erinevate kirjete struktuur sama), siis on neid võimalik importida erinevatesse andmeohjesüsteemidesse;

- dBase'i failid (dbf)

dbf-failide formaat on üldjuhul teisaldatav peaaegu kõigisse personaalarvutite andmeohjesüsteemidesse.

18.2. Graafikaformaadid

- rastergraafika (ka nn. bitmap) andmete puhul on erinevusi põhjustavateks küsimusteks, kuidas on kodeeritud värvid ja kuidas on pikslite väärtused tihendatud e. pakitud (compressed);

- Windows toetab küllaltki paljusid selliseid formaate;

- valik levinumaid:

- vektorgraafika andmete puhul on peamiseks probleemiks, et andmete teisaldamisel ja teisendamisel säiliksid objektid (kaared, sõlmed, polügonid, tüübid) ja nende topoloogilised suhted, samuti projektsioon ja mõõtkava; enamik graafikaformaate ei suuda kõiki neid nõudeid korraga täita;

- valik levinumaid:

18.3. Levinumad GIS-andmete formaadid

- Erinevad GIS-paketid kasutavad oma erinevaid andmeideoloogiaid ja formaate (erinevad .IMG ja .VEC-failidest IDRISI-s), kuid omavad kas

- IDRISI-s on olemas kõik need võimalused:

18.4. Digitaalkartograafia formaadid ja standardid

- On välja kujunenud (enim Ameerikas) sagelikasutatvad digitaalkartograafia andmeformaadid, mis algselt on loodud ühe või teise ametkonna poolt, praegu aga saanud üldlevinuiks, kuna selliseid andmeid on palju:

- need pole ainsad, näiteks USA Kaitseministeeriumi Kaardistusagentuuril [U.S. Defence Mapping Agency] on analoogsed formaadid DTED [Digital Terrain Elevation Data] ja DFAD [Digoital Feature Analysis Data].

- Omaette süsteemi moodustavad USA Rahvaloendusbüroo (The US Bureau of the Census) poolt loodud failid, mis sisaldavad USA rahvaloenduse andmeid geograafilisel alusel (topoaluseks peamiselt DLG), mis on ühendatud administratiivjaotuste, valimis-, posti- (ZIP koodid) ja munitsipaalringkondade, aadresside jms. jaotustega ning mida on (näiteks CD ROM-idel) võimalik osta ja kasutada koos muu statistilise andmestikuga;

- On püütud luua mitmeid rahvuslikke ja rahvusvahelisi standardeid (eriti olulised arvutivõrkude ja suurte andmehulkade puhul), kuid seni pole olnud see eriti edukas, sest standardi universaalsus ja maade vahelised erinevused (muuhulgas keelte-erinevused!) muudavad asja keerukaks. Mõned näited:

 

L19. Tuntumad firmad, paketid, süsteemid

Kuna geoinformaatika on kaasajal küllaltki arvestatav ärivaldkond, siis on firmade ja nende poolt pakutavate toodete nimekiri üsna kirju ja kiiresti muutuv. Ülevaateks tuleks tutvuda ka üliõpilaste poolt koostatud referaatidega.

 

- Hetkel kaks juhtfirmat on:

- MGE koosneb paljudest pakettidest, millest MicroStation (tegelikult CAD programm) loob teistele töökeskkonna; on väga tarbijasõbralik, küllaltki kallis ja mõeldud professionaalsele kasutajale; neid on võimalik õppida erikursustes ja kasutada õppe- ning teadustöös;

- koos vajalike piirdemoodulitega pakub Intergraph MGE-d kahes komplektis: GIS OFFICE ja MAPPING OFFICE

- MGE VistaMap on odava hinna ja heade multimeedia võimalustega lõppkasutajaprogramm digiandmete vaatamiseks (nn. data viewer);

- spetsiaalse GIS-tarkvara firmana tekkinud ESRI (Environmental Systems Research Institute), mille harukontorid on samuti kogu maailmas ning mille esindajaks Eestis on GeoEstonia Ltd; nagu paljude firmade puhul, on toodete nimed kaubamärkidega kaitstud ja moodustavad seetõttu seeriaid:

- on Eesti baaskaardi tegemise tarkvaraks;

ARCVIEW1 - lõppkasutajale mõeldud temaatilise kartograafia pakett, mis on suunatud eeskätt ARC/INFO-ga loodu vaatamisele ja mis praegu on ftp-st vabalt saadaval (nii DOS kui Windows-versioon), ning

ArcView2 - lõppkasutajale mõeldud GIS, mis lubab tarbijasõbralikult kasutada olemasolevaid andmeid ja teha lihtsamaid päringuid; koos oma arenduskeelega Avenue võimaldab luua lõppkasutaja-rakendusi ning oma suhteliselt mõõduka hinna tõttu (umbes 1500 USD) mitteprofessionaalide seas kiiresti populaarsust võitev (vt. Arvutimaailm nr.4, 1995);

ArcCad - AUTOCAD-iga täiesti ühilduv tarkvara, mis täiendab viimase nõrka külge, puudulikku andmebaaside kasutamise oskust (vanemad versioonid ei toetanud üldse andmebaase);

- järgnevalt mõned tuntumad või PC-del rohkem kasutatavad või meil aktuaalsemad paketid (firma sulgudes; tärniga märgitud pakettidest on TÜGI-s olemas kas täielik või demoversioon):

*MapInfo (MapInfo Corporation) - keskmise hinnaga (põhimoodul ca 20000 krooni) vektormudelil baseeruv tarbijasõbralik GIS pakett;

*MapGrafix (ComGrafix Inc.) - domineeriv vektorgraafika pakett Mac-il, nii keskmise võimekuse kui hinnaga;

*MapBox (Decision Images) - D. Tomlinsoni kaardialgebra ideedel põhinev ja MAP-i edasi arendav pakett (nii PC, Mac-i kui ka tööjaama jaoks);

*MAP II - eelneva veidi vähem võimekas, mitteprogrammeeritav kuid tarbijasõbralik analoog Mac-il;

ERDAS (ERDAS, Inc.) - üks levinuim kosmoseinfo töötluse GIS;

*ER MAPPER (samanimeline Austraalia firma) - suhteliselt kallis (umbes 3000 dollarit) ja PC jaoks võimekas, rohkem kaugseire-orientatsiooniga integreeritud kaardistusprogramm;

GRASS (U.S. Army Corp of Engineers) - vabalt kopeeritav rastermudelile baseeruv ja UNIX-keskkonnas töötav GIS;

*SPANS (Tydac, Holland) - IDRISI-ga samasse hinna- ja võimekusklassi kuuluv pakett;

ILWIS (ITC, Holland) - Integrated Land and Water Information System - keskmise hinnaga, spetsialiseeritud analüüsivõimalustega pakett;

ATLAS*Mapmaker, ATLAS*GIS, ATLAS*Pro (Strategic Mapping Inc.) - kasvava hinna ja võimekusega GIS-pakettide rida alates temaatilisest kartograafiast (desktop mapping) kuni GIS-rakenduste väljatöötamiseni;

SICAD (Siemens Nixdorf Informationssysteme AG) - Saksa tuntuim GIS-pakett, mis leiab ka Eestis üha rohkem kasutamist (vt.L22);

ROOTS, ROOTSPro (Decision Images) - keskmise hinnaga üks paremaid digitaliseerimisprogramme;

*CRISP (ALNA U.A.B.) - leedukate poolt loodud vektor-GIS, on ainus GI-s olemasolev nii inglise, vene kui ka eestikeelne (viimases venekeelne abiinfo ja vene tähed täppidega tähtede kohal) GIS-pakett;

- geoinformaatika ühe hällina, kust on välja kasvanud nii peamiste praeguste firmade ideelised juhid kui ka mitmete pakettide (ARC/INFO) algversioonid, tuleks nimetada Harvardi ülikooli Lab for Computer Graphics and Spatial Analysis, kus - alates 1964.a. loodi SYMAP - pakett, kuidas tärkprinteril teha kaarte,

- 1970.aa. keskel ODYSSEY - vektorandmete analüüsi pakett, mõjutas oluliselt ARC/INFO teket;

- CGIS [Canadian GIS] on olnud esimene koguriiklik GIS, mis on käigus 1960.aa. l?pust peale. Üks projektidest - maade inventeerimine: millised maad sobivad (missuguseks) p?llumajanduseks (kui palju neid on, kus nad on?), metsakasvatuseks, rekreatsiooniks, kaitsealadeks. Praegu eksisteerib Canadas terve riiklike GIS-ide kompleks CLDS [Canada Land Data Systems], mis töötab isetasuvuse baasil [cost-recovery basis] ja varustab andmetega nii rahvusliku taseme, provintsi kui ka kohaliku omavalitsuse asutusi;

- nüüdisajal on loodud ja loomisel mitmeid rahvusvahelisi ja globaalseid infosüsteeme:

- mitmesuguste globaalprojektide algatajaks on UNEP [United Nations Environment Program]. Neist GEMS [Global Environmental Monitoring System] on üks handehanke süsteeme ja alates 1985.a. GRID [Global Resource Information Database], mille regionaalne keskus Arendalis (Norra) tegeleb ka Läänemeremaade infoga

- CORINE [COoRdinated INformation on the European Environment] on 1985.a. Euroopa ühenduse poolt käivitatud programm, mille eesmärgiks on pakkuda v?rreldavaid ruumiliselt integreeritud keskkonna-andmeid, mis sobivad Euroopa tasandil poliitiliste otsuste tegemiseks. Süsteemi arendatakse projektide baasil, püütakse hoida küllaltki tarbijas?bralikuna ning ta h?lmab nii väikesem??tkavalisi kui ka küllaltki detailseid andmeid loodusressursside, ökosüsteemide ja nende omaduste, maakasutuse ning keskonnaseisundi kohta. Tarkvaraliseks aluseks on valitud ARC/INFO. Andmeid saab kasutada arvutiv?rkude baasil;

- lähiajal koostatakse CORINE jaoks ka Eesti taimkattetüüpide digitaalkaart (vt. vastav referaat).

 

L20. Geoinfosüsteemide peamised rakendusvaldkonnad: ülevaade

GIS-ide tehnoloogia on kaasajaks juurdunud väga paljudes valdkondades ja GISide üldist mõju infomaailmale on võrreldud (R.Abler) näiteks xeroksiga. Kasutusi võib jaotada mitmeti, näiteks grupeerida kasutajagruppide tasemete, GIS-i funktsioonide ja kasutusalade järgi:

- lähitehnoloogiad, mis arendavad üksteist ja on andmete allikaiks:

- geodeesia ja maamõõtmine, GPS, fotogramm-meetria,

- kartograafia,

- kaugseire;

- haldamine (valikud ja otsustused) erinevates ühiskondliku aktiivsuse valdkondades:

- CAD (CADD) [Computer Aided Design and Drawing] ja arvutikartograafia (ehitus, projekteerimine, arhitektuur, maastikuarhitektuur), mis keskendub joonestamisele;

- LIS [Land Information System], MPC [MultiPurpose Cataster] ja AM/FM [Automated Mapping / Facilities Management] (üldkasutatavate vee-, gaasi-, elektri-, telefoni- jm. võrkude haldamine; kinnistute, maaomandi ja katastri(te) pidamine, infrastruktuuri - maanteede, raudteede, side, veevarustuse jms. - juhtimine), mis keskendub geograafiliste andmebaaside pidamisele;

- GIS kui analüüsi- ja otsuste väljatöötamisvahend, mis keskendub järgmiste valdkondade planeerimisele: transport, põllumajandus, loodusressursid, keskkonnakaitse, rekreatsioon, maakasutus, rajatised, tööstus, teenindus (k.a. haridus, kultuur, sotsiaalabi, tervishoid, politsei jne.) - kuni kompleksse territoriaalplaneerimiseni [spatial planning, physical planning];

- teadlased:

- analoogselt statistika- või graafikapakettidega võiks esile tuua jällegi väga palju valdkondi, kus kasutatakse,

- teadusel on keskseks uue teadmise produtseerimine, kus a)GIS on vahend, mida kasutades avastatakse midagi uut (suvalisel alal) või b)luuakse uued võtted, meetodid, viisid, kuidas GIS-ide kasutamine edendab eeltoodud valdkondi,

- geograafia on ainus teadus, mis spetsiaalselt pretendeerib tegelema ruumilise analüüsi meetoditega.

 

L21. Geoinfosüsteemide peamised rakendusvaldkonnad: näiteid

 

Näidete üheks allikaks on ajakirjast “GIS Europe” võetud artiklite põhjal koostatud referaadid (vt. spetsiaalne andmebaas). Rakenduslikke GIS-e võib lisaks temaatilisele jaotamisele, mis on aluseks alljärgnevas, vaadelda veel kui orienteerituid kas:

- konkreetse regiooni ruumiliste andmete laialdasele ja pidevale kasutamisele (näit. Tartu linna GIS, Virumaa GIS, Biosfääri kaitseala GIS vms.) või

- teatava (territoriaalse) probleemi rohkem või vähem ühekordsele lahendamisele (näit. maakasutuse, põhjaveereostuse, transpordimarsruutide vms. GIS).

Viimased on tavaliselt rohkem andmeanalüüsi suunaga ning territoriaalse rakenduse osas universaalsemad kui esimesed, kuid enamasti pole niivõrd lõppkasutaja-süsteemid kuivõrd ‘tööriistakastid’.

 

21.1. Rakendused digitaalkartograafias

- GIS-id ja digitaalkartograafia on kaks lähedast valdkonda, mis kaasajaks on väga tihedalt läbi põimunud ning kus ühistegevuse valdkond on väga suur; siiski pole nad identsed mõisted;

- kaart on GIS-i peamisi väljundeid ja kaasaegse kaardi kirjastamisel on GIS peamisi andmeohjevahendeid, kuid

- GIS-i ja digitaalkartograafia huvi ning kaartidele esitatavad nõudmised on erinevad;

- nende rakendusvõimalustega tutvumiseks tutvuge a/s REGIO tööga.

21.2. Rakendused kaugseire tulemuste kasutamiseks

- kaugseire andmed on üheks peamiseks operatiivse info sisendiks kaasaja GIS-idesse;

- tavaliselt kasutatakse GIS-i andmetöötluse võimalusi, et kaugseire sisendist saaks tarbijale vajalik väljund (vt. L15-L16),

- üha rohkem hakkab lõpp-produktina levima nn. SIM (satellite image map) - kosmosefoto, mis on koolutatud õigesse projektsiooni, millele on lisatud kaardi atribuute ja vajadusel juurde trükitud paar digitaalkaardi kihti ja mida kasutatakse tavalise (topo)kaardi asemel;

- nendest rakendustest on eraldi kursus.

21.3. Rakendused loodusressursside haldamisel

- üks esimesi ja majanduslikult edukamaid GIS-ide rakendusi, mis domineerisid kuni 1980.aa. lõpuni,

- süsteeme kasutasid riiklikud ametid ja suured resursse (mets, nafta, gaas) haldavad kompaniid, või planeerijad (maakasutus, valglate planeerimine [watershed management], loodusmaastike kasutamine [wildlife management]),

- maakasutusliku info saamine, andmed külvipindade (p?llumajanduskultuuride seisundi, eeldatava saagikuse) kohta, maakasutuse planeerimine - on olnud üks esimesi ja klassikalisemaid GIS-i rakendusi.

- vähem edukad olid need rakendused geoloogias ja hüdroloogias, kus on olulised 3D-rakendused ja aja arvestamine,

- andmetöötlus keskendus kaardialgebrale, osa komponentkaarte saadi kasutatavate mudelite tulemuste kartograafilise esitamisega,

- reeglina alustati suures mõõtkavas (1:10,000 ja enam);

- praegu sellel alal äärmine mitmekesisus.

21.4. Linnaplaneerimine (üldkasutuslikud süsteemid)

- sisuliselt osa arvutite rakendamisest linna juhtimisel,

- alustati juba 1960.aa.,

- eeskätt rahvastikuandmete sidumine geograafilise alusega (näiteks TIGER-failid USA-s),

- tüüpiline kasutamine: generaalplaanide, bussiliikluse jm. transpordi kavandamine, sotsiaalstatistika hankimine ja visualiseerimine,

- inventariseerimiseks ja konkreetsete ülesannete lahendamiseks on spetsialiseeritud süsteemid (vt. järgnevaid).

21.5. Katastrid ja maa-info süsteemid

- sisaldavad riiklikult tähtsat ja/või juriidilise staatusega informatsiooni (maaomanik, omandi piirid, hind, kasutuspiirangud jms.), mis peab olema täpselt fikseeritud ja mille kasutamine on rangelt reglamenteeritud,

- mahukad ja kallid (näiteks Suurbritannias on tihedamalt asustatud alade kohta mõõtkavas 1:1,250; on enam kui 250,000 kaardilehel umbes 108 miljoni arvestusüksuse [parcel] kohta, paikneb füüsiliselt 83 216 valitsusasutuses), riigi ülalpidamisel,

- varem paberkandjal, on nüüd enamikus riikides üle mindud või minnakse digitaalkandjaile,

- varem olid eri resursside kohta eraldi katastrid, nüüd püüeldakse arvutite baasil MPC-de poole, seni neid üheski riigis veel ei ole.

21.6. AM/FM

- nii AM kui ka FM on traditsiooniliselt välja kujunenud kindlad kasutusvaldkonnad, mis nüüd GIS-i baasil kokku kasvavad (AM/FM),

- AM/FM on eeskätt infoohje vahend (vajaliku info leidmine näiteks telefoniliinide kohta aadressi järgi, liiniskeemide aktualiseerimine, väljatrükk, vigaste liinide parandamiseks ja uute panekuks vajalike projektjooniste loomine),

- kasutatakse äärmiselt suurt mõõtkava, näiteks maa-aluste kommunikatsioonide puhul on vajalik suur täpsus.

21.7. Sõidukite navigatsioonisüsteemid

- algselt laevade, lennukite asukohamääramis-seadmed ja autopiloodid, nüüd ka analoogsed seadmed autodele jt. maismaasõidukitele,

- optimaalset marsruuti leida aitavad süsteemid (päästeteenistustele, ohtliku laadungiga sõidukitele),

- kasutatakse ka spetsiaalseid andmebaase (näiteks videoatlasi),

- väga kiirelt arenev tehnoloogia ja andmebaasid.

21.8. Ruumilisi otsustusi toetavad süsteemid [SDSS - Spatial Decision Support Systems]

- paljud planeerimisülesanded on niipalju ebamäärased, et selged sihid ja piirangud pole eelnevalt määratud (et saaks rakendada rohkem või vähem matemaatilise planeerimismeetodeid),

- sellisel juhul luuakse kasutajale nn. probleemi lahendamise keskkond otsustusi toetava süsteemi (DSS) näol, mis sisaldab nii andme- kui teadmistebaase ja erineva keerukusega mudeleid,

- SDSS-i näol on tegemist valdkonnaga, kus integreeruvad DSS ja GIS,

- kasutatavatest mudelitest on mitmed olemas IDRISI versioonis 4.1. (Decision Support Ring), kuid need on vaadeldavad üksnes SDSS-i ehituskividena,

- SDSS on praegu umbes sellel tasemel uus asi, nagu GIS 20 aastat tagasi ja ekspertsüsteem 10 aastat tagasi.