Kapitola 1 Úvod do GIS a GIT

Lidé žijí v prostoru a jejich činnost tento prostor ovlivňuje. Prostorové informace jsou velmi důležité pro téměř všechna lidská rozhodnutí. Potřebujeme vědět, kde se určité věci nacházejí, jak se pohybovat ve světě, abychom dosáhli našich záměrů a předpovídat následky dalších aktivit. Znalost prostorových informací je v každém případě užitečná. Lidé tradičně získávali prostorové informace z každodenních zkušeností ze svého prostředí (např. při lovu v lese znali oblast a hranice honitby atd.). Mobilita lidí se zvýšila a často se nacházíme v situacích, kdy je nezbytné využít geografické informace, které shromáždil někdo jiný.

Některé příklady:

  • Turisté používají mapy, aby zjistili, která cesta vede k cíli.
  • Poskytovatelé služeb a komerční společnosti využívají statistické georelační informace pro marketingové analýzy.
  • Studenti používají zeměpisný atlas, aby získali nové poznatky o cizích zemích.
  • Urbanisté používají městské mapy ke stanovení povolených konstrukčních typů pro každý blok zástavby.

Vynález počítače v polovině 20. stol. a informační technologie poskytly nové způsoby sběru, řízení a prezentace informací. V posledních desetiletích je možné sledovat vzrůstající využívání IT při zpracování geografických informací. Tradiční papírové mapy jsou běžně vytvářeny pomocí IT, databáze jsou využívány ke shromažďování geografických dat a geografické informační systémy se používají při náročných, dříve nemožných, analýzách.

Geografické informace (GI) jsou široce využívány v mnoha oblastech a významně přispívají k usnadnění lidského života. Jsou používány ve veřejné správě (např. v katastrech), v městském, regionálním a státním plánování; používají se pro zvýšení efektivity v osobní a nákladní dopravě. Geografické informace jsou klíčové pro účinnou ochranu životního prostředí. Geografické informační technologie lze využití při jakémkoliv rozhodování, které má prostorový charakter.

Geoinformační technologie (GIT) se v posledních letech velmi rozšiřují nejen ve vědeckých pracovištích, ale stále více se s nimi setkáváme i v každodenním životě. Stalo se samozřejmým využití GPS (globálního polohového systému); mnozí z nás jej mají v automobilu nebo mobilním telefonu a využívají jej pro navigaci při cestování. Podobně často se setkáváme s DPZ (dálkovým průzkumem Země), kdy každý den při předpovědi počasí vidíme družicové snímky. V neposlední řadě často slýcháme o GISech (geografických informačních systémech), například při činnosti složek rychlé záchranné služby nebo při územním plánování.

Téměř všechno, co se stane, se stane někde v prostoru. Pokud víme, kde se to děje, může mít taková informace zásadní důležitost. Vzhledem ke své důležitosti se poloha stává podstatou mnoha problémů, které společnost musí řešit. Otázky, které souvisejí s polohou místa, ať už z hlediska informací využitých pro jejich řešení nebo z hlediska řešení samotného, se nazývají geografické úlohy. Uveďme si několik případů:

  • Kam umístit novou nemocnici tak, aby byla pokud možno co nejlépe dostupná pro občany?
  • Přepravní firmy potřebují navrhnout optimální trasy a itineráře pro svá vozidla.
  • Geodemografové modelují obslužné oblasti obchodních center nebo navrhují lokality pro jejich výstavbu na základě znalosti demografických charakteristik potenciálních zákazníků.
  • Epidemiologové modelují šíření chorob v prostoru.
  • Precizní zemědělství - rozhodování o nasazení hnojiv a pesticidů v různých částech polí na základě agrotechnických charakteristik v nich naměřených.

Tyto otázky lze řešit s využitím geografických informačních systémů (GIS).

1.1 Geoinformatika

Geoinformatika (geografická informatika, geomatika) - zabývá se vývojem a aplikacemi metod vhodných pro řešení specifických problémů v geovědních disciplínách - se speciálním důrazem na geografickou polohu objektů.

Geoinformační technologie pracují s prostorovou složkou informace. Prostorový údaj (jako součást informace) je běžně předmětem zájmu v geovědních otázkách. Odborníci v geovědních disciplínách zkoumají speciální vlastnosti (atributy) prostorových objektů, které nazýváme geoobjekty (geoprvky). Příklady geoobjeků mohou být např.: povodí, sídlo, říční úsek, administrativní jednotka, apod.

geoobjekty jsou určeny svoji polohou (lokalizací) v geografickém prostoru:

  • absolutní poloha - je popsána geometrií geoobjektu,
  • topologie - popisuje prostorové vztahy mezi geoobjekty (relativní poloha),
  • speciální tématická doména geoobjektů - může být popsána atributy,
  • dynamika geoobjektů - je vyjadřována změnou geometrie, topologie a tematické domény (popisných vlastností) v čase Chceme-li pracovat s prostorovými vlastnostmi geoobjektů, potřebujeme k tomu speciální analytické metody.

Geoinformatika je relativně novou disciplínou v rámci geověd.

Doporučená literatura:

Rapant, P.(2014): Základy geoinformatiky. Vysoká škola báňská - Technická univerzita v Ostravě. Hornicko-geologická fakulta. Ostrava.



1.2 Geografické informační systémy

1.2.1 Co se skrývá pod zkratkou GIS?

Informační systém lze nejjednodušeji definovat jako systém, který umožňuje uložení dat a získávání informací z nich. V názvu geografický informační systém se navíc vyskytuje odkaz na geografii, což je věda zabývající se studiem zemského povrchu (z řeckých slov geo - země, graphein – psát).

Geografický informační systém (GIS) je tedy informační systém pro práci s daty, která obsahují geografickou složku, tj. popisují místa na zemském povrchu. Tato data obsahují explicitní vyjádření polohy - jsou v nich uloženy souřadnice bodů na zemském povrchu (obecně v prostoru). Taková data nazýváme prostorová data. Data, která neobsahují informaci o poloze, nazýváme neprostorová data.

Kromě souřadnic obsahují prostorová data obvykle i další informace, například datový soubor měst v ČR může kromě souřadnic center jednotlivých měst obsahovat také jejich názvy a počty obyvatel. Prostorová data tedy mají prostorovou a neprostorovou složku. Neprostorové složce dat se také říká popisná složka dat či atributy .

Geografické informační systémy jsou počítačem podporované systémy pro ukládání a zpracování geografických informací. Jsou to nástroje, které zlepšují efektivitu a účinnost manipulace s informacemi, které se týkají geografických objektů a událostí. Je možné je využít k provedení mnoha užitečných úkolů, včetně uložení obrovských množství geografických informací v databázích. Slouží také k provádění analytických operací za zlomek času, který by byl potřeba při jejich realizaci ručně. Slouží i k automatizaci postupů tvorby map.

Existuje velké množství definic GIS, žádná z nich však není vyčerpávající. Uveďme si pro ilustraci některé z nich:

Definice ESRI: GIS je organizovaný soubor počítačového hardware, software a geografických údajů navržený pro efektivní získávání, ukládání, upravování, obhospodařování, analyzování a zobrazování všech forem geografických informací.

Phil Parent (1988): GIS je “systém, který obsahuje prostorová data, jež mohou být analyzována a konvertována na informace pro specifické účely či aplikace. Klíčovým rysem GIS je analýza dat za účelem získání nových informací.”

Burrough a McDonnell (1998): “GIS je výkonná sada nástrojů na sběr, uchovávání, výběr podle požadavků, transformaci a zobrazení prostorových dat reálného světa pro specifické cíle.”

Jinak však vnímají pojem GIS odborníci na tuto oblast, jinak každodenní koncoví uživatelé a naprostí laici. Různé definice GIS a skupiny, které považují dané definice za užitečné naznačuje tabulka 1.

Tabulka 1: Definice GIS a skupiny, které považují dané definice za užitečné

definice skupiny využívající tuto definici
mapy v digitální podobě obecná veřejnost
počítačový nástroj pro řešení geografických problémů osoby s rozhodovací pravomocí, komunity, plánovači
systém pro podporu prostorového rozhodování vědci pracující v managementu, výzkumní pracovníci
uspořádaný soubor územně distribuovaných jevů a zařízení správci veřejných služeb, úředníci mající na starosti dopravní infrastrukturu, manažeři zdrojů
nástroj pro odhalování toho, co by jinak zůstalo v geografických informacích skryto vědci, výzkumníci
nátroj pro provádění operací s geografickými daty, které jsou příliš únavné, drahé či nepřesné, pokud jsou prováděny ručně manažeři zdrojů, plánovači

(zdroj: Longley, P. A. a kol.(2016): Geografické informace: systémy a věda. Wiley&Sons, Inc. - český překlad: Brus, J. a kol., Katedra geoinformatiky, Univerzita Palackého v Olomouci, s. 16)

Podívejte se na video: Introduction to GIS

1.2.2 Historie GIS

V historii GIS se projevuje několik sporných bodů, které souvisí s tím, že tyto systémy byly vyvíjeny paralelně v Severní Americe, Evropě a Austrálii. Za první skutečný GIS je označován Kanadský geografický informační systém (CGIS) vyvíjený v polovině 60. let minulého století. Šlo v podstatě o rozsáhlý vládní projekt sloužící pro inventarizaci kanadské půdy. Další významnou inovací se stal program DIME (Dual Independent Map Encoding), který sloužil při plánování nástrojů potřebných pro sčítání lidu v roce 1970. V rámci tohoto programu byly vytvořeny digitální záznamy o všech ulicích USA za účelem podpory automatického referencování a shromažďování záznamů ze sčítání. Na Harvardově univerzitě pak vznikl rozsáhlý program Laboratoř pro počítačovou grafiku a prostorovou anlýzu, jehož cílem bylo vyvinout GIS pro obecné účely. V 70. letech tak vznikl software ODYSSEY GIS.

Za samostatnou větev vývoje GIS lze považovat oblast kartografie. Kartografové si začali uvědomovat, že by počítačové zpracování kartografických operací mohlo vést ke snížení nákladů a ke zkrácení času tvorby map. Průkopníkem v této oblasti se stala v roce 1968 Eperimentální kartografická jednotka Velké Británie (ECU), která publikovala první počítačem vytvořenou mapu, využívala poštovní směrovací čísla jako geografické odkazy apod. Státní orgány pro mapování (britský Ordnance Survey, francouzský Institut Géographique National, americká U.S. Geological Survey and Defence Mapping Agency - dnes National Geospatial-Intelligence Agency) začaly zkoumat využití počítačů pro podporu úpravy map. To mělo eliminovat drahý a pomalý proces ruční úpravy a reprodukce map. První kroky v oblasti automatizované kartografie byly učiněny v 60. a na konci 70. let minulého století už většina společností vytvářejících mapy využívala do určité míry počítače. Úplné digitalizované mapové pokrytí území se však podařilo ve Velké Británii až v roce 1995.

Ve vývoji GIS sehrál svou roli také dálkový průzkum země (DPZ). Stal se tak jak zdrojem technologie, tak i dat. První vojenské družice z 50. let byly vyvinuty a rozmístěny s velkým utajením, aby mohly shromažďovat zpravodajské informace. Odtajnění velké části těchto materiálů v posledních letech poskytlo zajímavý pohled na to, jak vojenské a zpravodajské služby přispěly k vývoji GIS. I když první špionážní družice užívaly pro snímání běžnou filmovou kameru, byla tato technologie v 60. letech nahrazena digitálním dálkovým průzkumem a na poč. 70. let již civilní systémy DPZ (např. Landsat) poskytovaly ohromné nové zdroje dat o zemském povrchu snímaném z vesmíru. Využívaly technologie, které klasifikovaly snímky a rozpoznávaly struktury.

Armáda byla rovněž v 50. letech zodpověná za vývoj prvního jednotného systému pro zaměřování lokalit pro přesné zaměřování cílů interkontinentálních balistických raket. Tento vývoj vedl přímo k novým metodám určování polohy, které jsou používány dodnes. Vojenské potřeby stály také na počátku vývoje globálního polohového systému (GPS).

K bouřlivému rozvoji GIS došlo teprve na počátku 80. let, kdy ceny počítačového hardwaru poklesly natolik, že umožnily rozsáhlý rozvoj softwarového průmyslu a cenově výhodných aplikací. K prvním zákazníkům patřily lesnické společnosti a úřady spravující přírodní zdroje, což bylo dáno potřebou monitorovat rozsáhlé lesní komplexy a efektivně regulovat jejich využívání. Od konce 80. let zaznamenal GIS v mnoha zemích 10 - 20% roční nárůst. Ve většině případů byl růst limitován dostupností vyškoleného, specializovaného personálu. Trh pro GIS software stále rostl, ceny počítačů klesaly a růst odvětví softwaru GIS od té doby neustal.

V 90. letech se GIS stává vyspělou technologií. Specializované firmy prodávaly alternativní systéy pro specializované trhy, které byly postavené nad víceúčelovým GIS (ESRI, Intergraph, Siemens, Unisys, Smallworld), nebo na nezávislém software. Trhy jsou i aplikačně specifické (katastry nemovitostí, hydrologická data atd.) nebo šlo o národní trhy se specifickými požadavky na podporu jazyka, specifické administrativní úkony a potřeby školení.

Současný vývoj směřuje ke komponentám v prostředí “otevřeného GIS” (OpenGIS), kde nové společnosti nenabízejí kompletní GIS, ale jen některé specializované části. Tyto společnosti spolupracují s prodejci, které prodávají obecné platformy. Mnoho “malých GIS” má pouze omezenou funkčnost, jednou z funkcí je obvykle prohlížení dat, které byly pořízeny a organizovány v jednom z komplexních systémů. Trh se systémy s velmi limitovanými možnostmi ovlivnilo rozhodnutí firmy Microsoft zahrnout do kancelářského balíku Office i prohlížeč geografických dat MapPoint.

Tabulka 2: stručná charakteristika různých období GIS

1960 - 1969 1970 - 1979 1980 - 1989 1990 - 1999 2000 - současnost
hardware software data aplikace sítě

(zdroj: Frank a kol., 2000)

Longley a kol. (2016) rozeznávají ve vývoj GIS tři významná období:

  • období inovace - 1957 - 1977 - první známé automaticky vytvořené mapy (švédští meteorologové, britší biologové - 1957), počátek vývoje GIS (CGIS - Roger Tomlin - 1963), vznik Asociace městských a regionálních informačních systémů (URISA - USA - výmaně informací mezi inovátory GIS), Laboratoř pro počítačovou grafiku a prostorovou analýzu (Harvard - 1964), 1966 - SYMAP (první rastrový GIS), 1967 - U.S. Bureau of Census vyvíjí DIME-GBF (duální nezávislé kódování map), 1969 - vznik ESRI (Jack a Laura Dangermondovi), 1969 - vznik Intergraph Corp. (Jim Meadlock a kolegové - navigační systém pro rakety Saturn), 1969 - publikována kniha “Design With Nature” (Ian McHarg - první popis konceptů moderní analýzy GIS), 1969 - první technická učebnice GIS (Nordbeck, Rystedt), 1972 - vypuštěn Landsat 1 (DPZ), 1973 - první digitalizovaná výrobní linka (Ordnance Survey), 1974 - konference AutoCarto 1, 1976 - celosvětové využití GIMMS (systém pro vektorové mapování - vytvořen Tomem Waughem), 1977 - ODYSSEY (topologické datové struktury);
  • období komercionalizace - 1981 - 1999 - vstup ArcInfa na trh (1981), 1984 - publikace “Basic Readings in Geographic Information Systems” (Duane Marble,Hugh Calkins, Donna Peuquet), 1985 - zprovoznění GPS, 1986 - kniha “Principles of Geographical Information Systems for Land Resource Assessment” (Peter Burrough), 1986 - vznik MapInfor Corp., 1987 - vznik časopisu Journal of Geographical Information Systems (dnes IJGI Science), 1988 - vznik GISWorld (první globální časopis), 1988 - vytvořen systém TIGER (Topologically Integrated Geographic Encoding and Referencing - rozvíjí principy systému DIME), 1988 - vznik výzkumných center v USA a Británii (U.S. NCGIA, UK RRL), 1991 - vydáno kompendium Geografické informační systémy: principy a aplikace (David Maguire, Mike Goodchild, David Rhind), 1992 - digitální mapa světa DCW (Digital Chart of the World - 1,7 GB), 1994 - vznik OpenGIS Consortium (dnes Open Geospatial Consortium), 1996 - objevují se internetové produkty GIS, 1996 - MapQuest (internetová mapová služba), 1999 - první GIS Day;
  • období zužitkování - 1999 - současnost - IKONOS (1999 - nová generace satelitních senzorů s vysokým rozlišením 90 cm na zemském povrchu, 2001 - Quckbird - rozlišení 62 cm), 2000 - GIS odvětví překročilo hranici 7 mld. USD, 1 mil. uživatelů, 2002 - spuštěn Národní atlas USA online, 2003 - spuštění národní statistiky Velké Británie online, spuštění projektu Geospatial One-Stop (největší uživatel GIS na světě), 2006 - spuštěn projekt Google Earth (první virtuální glóbus - 150 mil. stažení za prvních 12 měsíců), 2007 - Pitney Bowes, Inc. kupuje MapInfo (tvůrce strojů pro elektronickou poštu), Nokia kupuje Navteq, 2008 - TomTom kupuje TeleAtlas (relativně nová spotřebitelská GIS společnost kupuje poskytovatele uličních dat).

Podívejte se na video: Brief history of GIS


1.2.3 Anatomie GIS

I přes svou komplexnost má GIS dobře definované součásti (viz obrázek 3). Dnes je nezákladnější součástí systému síť, bez které by nemohlo docházet k rychlé komunikaci ani ke sdílení informací. V současné době GIS zcela zásadně spoléhá na internet a jeho “bratránky” s omezeným přístupem, tj. intranety společností (úřady, armáda apod.). Internet vznikl jako komunikační projekt Ministerstva obrany USA pod názvem ARPANET (Advanced Research Project Agency Network) v roce 1970. V roce 1980 Tim Berners-Lee (výzkumník Z Evropské organizace pro jaderný výzkum CERN) vyvinul hypertextové strukturování textu, které stojí v základech sítě World Wide Web (WWW).Je to klíčová aplikace, která přenesla internet do všedního života.

V počátcích internetu se GIS stal přitažlivou aplikací, která mnoho lidí stimulovala k tomu, aby web začali využívat. GIS na druhou stranu také výrazně těžily z přijetí internetové koncepce. Využití GIS na inernetu je poměrně široké: šíření informací, vyhledávání tras, prodej zboží a služeb, řízení výnosů pomocí předplatného (např. mapquest.com/solutions), pomoc veřejnosti s účastní v důležitých místních, regionálních a celosvětových diskusích. Od počátku 21. století se ve stále větší míře zvyšuje přenositelnost intrnetových technologií. Uživatelé mohou využívat GIS s bezdrátovými sítěmi dostupnými na veřejných místech (letiště, nádraží apod.) v rámci různých zařízení (notebook, pager, mobil, PDA). To vede k bouřlivému rozvoji sektoru služeb GIS, z čehož vyplývá další použití zkratky GIS: “geografické informační služby”.

Obrázek 1: www.mapquest.com

Obrázek 1: www.mapquest.com

V posledních letech se také bouřlivě rozvíjely tematické geografické sítě, např. U.S. Geological One-Stop, což je jedna z 24 iniciativ federální vlády USA v oblasti elektronizace výkonu veřejné správy.

Internet je tedy jádrem pro mnoho způsobů využívání GIS. Doba izolovaných GIS systémů již víceméně skončila.

U všech aplikací tohoto typu zajišťoval internet jedosměrný tok dat směrem k velkému počtu uživatelů stránek, které dohromady tvořily celosvětovou síť WWW. Tento systém se postupně vyvinul v tzv. Web 2.0, tj. síť která dnes umožňuje obousměrnou spolupráci mezi uživateli a webovými stránkami. Geografická podoba těchto myšlenek je označována jako GeoWeb 2.0. Koncept sítě Web 2.0 stimulovaly zejména dvě technologie: * Asynchronous Javascript And XML (AJAX), * Application Programming Interface (API).

AJAX umožňuje tvorbu webových stránek, které se vzhledem a konceptem blíží aplikacím pro stolní počítače. Tyto technologie podstatně zlepšily použitelnost webového mapování, neboť umožňily přímou manipulaci s mapovými daty, kdy je interakce mezi uživatelem a aplikací okamžitě zobrazena na monitoru.

Obrázek 2: GeoWeb (zdroj: https://www.esri.com/news/arcuser/0206/geoweb.html)

Obrázek 2: GeoWeb (zdroj: https://www.esri.com/news/arcuser/0206/geoweb.html)

Technická část GIS se skládá z počítačového technického vybavení (hardware), sady programů (software) a dat. Uživatelský hardware, se kterým je uživatel v přímé interakci při provozování GIS představuje nejenom stolní počítač, ale může to být i notebook, PDA, telefon, zařízení instalovaná v autě a další. V jazyku sítě je zařízení uživatele nazýváno klientem. Ten je sítí propojen se serverem, který v daném okamžiku obsluhuje více dalších klientů.

Obrázek 3: komponenty GIS (zdroj: Onu, F. U. et al., 2016)

Obrázek 3: komponenty GIS (zdroj: Onu, F. U. et al., 2016)

Klient může být:

  • tlustý (thick) - provádí velkou část práce lokálně sám,
  • tenký (thin) - při plnění svého úkolu silně závisí na jiném počítači (nabízejí v podstatě pouze funkce prohlížení).

Software lokálně instalovaný do zařízení uživatele tvoří další komponentu GIS. Může mít funkce jednoduchého webového prohlížeče (Microsoft Explorer, Safari a další), pokud je všechna práce prováděna dálkově s použitím vybraných digitálních služeb nabízených velkými servery. Častěji je to však balíček programů zakoupený u prodejců GIS (Autodesk Inc., ESRI, Mapinfo Corp. …). Každý prodejce nabízí řadu produktů navržených pro různé úrovně sofifistikovanosti, různé objemy dat a různé skupiny zákazníků. Výjimku tvoří IDRISI (Clark University, Worcester, Massachusets), který je příkladem GIS vytvořeného akademickou institucí a prodávaného nekomernčím prodejcem.

Komerční software je zřídka “open-source”. To znamená, že uživatelé nemohou upravovat kód, který byl použit k jeho vytvoření. To má řadu důvodů (autorská práva, poskytování podpory uživatelům). Avšak ani volně šiřitelný software (např. GRASS GIS, SWARM, Repast) často ze stejných důvodů nespadají do kategorie “open-source”. Existuje online průvodce (Spatial Analysis Online) autorů Michaela De Smithe a kolegů, jehož cílem je zvýšit povědomí o široké škále možností dostupných programů a kvalitě výsledků, které jimi mohou být získány.

Čtvrtou komponentou GIS je databáze. Ta může mít objem jen několik MB, může ale také obsahovat data o několika TB (terabyte) či PB (petabyte) a více (viz tabulka 3).

Tabulka 3: Přibližné objemy GIS databází pro některé typické aplikace těchto systémů (zaokrouhleno na nejbližší řádovou velikost). Údaje důsledně dodržují dvojkovou soustavu (1 kB = 1024 bitů).

jednotka velikost příklad aplikace
1 megabyte 1 000 000 jeden datový soubor v malé projektové databázi
1 gigabyte 1 000 000 000 celá uliční síť velkého města nebo malé země
1 terabyte 1 000 000 000 000 výškový model celého povrchu Země v 30m intervalech
1 petabyte 1 000 000 000 000 000 satelitní sníměk povrchu Země s rozlišením 1 m
1 exabyte 1 000 000 000 000 000 000 budoucí zobrazení celé Země s rozlišením 10 m

(zdroj: Longley a kol., 2016)

Vedle výše zmíněných komponent (sítě, hardware, software, data) vyžaduje GIS také řízení. Organizace musí stanovit postupy, hierarchické vazby, řídící místa a další mechanismy, aby bylo zajištěno, že činnost GIS splní její potřeby, nepřekročí rozpočet, budou vysoce kvalitní a obecně zajistí to, co je potřeba. GIS bude k ničemu, pokud nebudou lidé, kteří jej budou navrhovat, programovat, udržovat, plnit daty a interpretovat generované výsledky.

1.3 Data, informace, znalosti, geodata, geoinformace

Vyjděme z Výkladového slovníku České asociace pro geoinformace (CAGI) pro oblast geoinformatiky (Rapant, 2006):

Údaj je z hlediska popisu reálného světa v informačních systémech pravděpodobně nejobecnějšícm pojmeme. Je definován takto:

Údaj je základní jednotkou informačního obrazu (popisu) objektu reálného světa, zaznamenanou zpravidla v neformalizované podobě.

Data jsou definována jako reprezentace skutečností, pojmů nebo instrukcí (návodů, pokynů) ve formalizované podobě vhodné pro komunikaci, interpretaci a zpracování lidmi nebo automatickými prostředky.

Informace jsou definovány jako smysluplná interpretace dat a vztahů mezi nimi.

Údaje jsou tedy považovány za obecnější pojem, data představují podmnožinu údajů, pro kterou je charakteristický formalizovaný zápis umožňující počítačové zpracování.

Obrázek 4: data, informace, znalosti, jejich vzájemný vztah a vztah k GIS (zdroj: Rapant, 2006)

Obrázek 4: data, informace, znalosti, jejich vzájemný vztah a vztah k GIS (zdroj: Rapant, 2006)

vztah mezi daty a informace lze také definovat i tak, jak je uvedeno v ČSN 36 9001:

Údaj (data) je obraz vlastnosti objektu, vhodně formalizovaný pro přenos, interpretaci nebo zpracování prostřednictvím lidí nebo automatů … Informace je význam, který člověk přisuzuje údaůjům (datům).

Význam datům přřazujeme na základě svých znalostí. A naopak - na základě získaných informací tyto své znalosti zpřeňujeme, resp. získáváme nové. Lze to také zobrazit pomocí DIKW pyramidy, která je známá také jako DIKW hierarchie, znalostní či informační hierarchie nebo datová pyramida. Jedná se o informační model, vysvětlující strukturní a funkční vztahy mezi daty (vědět - nic), informací (vědět - to), znalostí (vědět - jak) a moudrostí (vědět - proč). Hierarchie napovídá, že data jsou úplným základem, na kterém vyšší kategorie staví. Za pomocí dat můžeme zformovat informace, z informací pak znalosti a nejvyšší stupeň pak tvoří moudrost. Všechny stupně vždy obsahují i předešlé stupně.

Obrázek 5: DIKW pyramida (zdroj: https://cs.wikipedia.org/wiki/DIKW_pyramida)

Obrázek 5: DIKW pyramida (zdroj: https://cs.wikipedia.org/wiki/DIKW_pyramida)

O informacích je možné mluvit ve dvou významových rovinách (Rapant, 2006). Buďto je ve významu zprávy, terá přínáší příjemci něco nového nebo za informaci považujeme jakýkoliv údaj poskytnutý příjemci. I když první přístup je z hlediska teoretického správnější, v praxi běžně převládá přístup druhý. Je to dáno tím, že je obvykle problematické definovat, do jaké míry je skutečně obsah sdělení pro příjemce novinkou.

Obecně to, co vkládáme do geoinformačního systému a co pomocí tohoto systému zpracováváme, bude dále označováno pojmem data. Výsledky zpracování těchto dat budeme označovat pojmem informace. Přitom je nutné si uvědomit, že to, co jednou získáme jako nové informace, může být ihned použito jako vstupní data pro další analýzy. A dále platí, že výstupní informace odvozujeme v geoinformačním systému ze vstupních dat na základě dosavadních znalostí. Při další práci se získanými informacemi může zpracovatel odvodit nové znalosti, které mohou být opět promítnuty do geoinformačního systému a ovlivnit tak získávání nových informací ze vstupních dat.

Příklad (Rapant, 2006): Máme k dispozici dvě databáze. V jedné máme uložena data o průměrných ročních teplotách pro různá místa na povrchu zemském, ve druhé data o rozložení typické flóry a fauny v různých oblastech Země. Zpracováním těchto dat s využitím znalostí o prostorové interpolaci lze vytvořit mapy, na kterých je znázorněno rozložení průměrných ročních teplot na zemi a dále rozložení typické flóry a fauny. Získali jsme informace o rozložení těchto faktorů na zemském povrchu. Nyní můžeme zjistit předpokládanou roční průměrnou teplotu prakticky pro kterékoliv místo na Zemi. Jejich společnou interpolací (založenou na využití stávajících znalostí o studiu vzájemné závislosti veličin) můžeme zjistit, že mezi rozložením průměrné roční teploty a typické flóry a fauny existuje závislost. Získali jsme tak novou znalost: víme, že mezi průměrnou roční teplotou v daném místě a výskytem typické flóry a funy existuje silná závislost. Na základě hodnoty průměrné roční typloty v daném místě nyní můžeme usuzovat na výskyt typické flóry a fauny v téže oblasti.

V souvislosti s daty se dnes hojně používá i pojem metadata. Metadata jsou definována jako data o datech nebo datových sadách. Je to definice velmi zjednodušená, ale dobře vystihující podstatu problému. Obsáhlejší definice může vypadat takto:

Metadata jsou data, popisující obsah, reprezentaci, rozsah (prostorový i časový), prostrový referenční systém, kvalitu a administrativní, případně i obchodní aspekty využití digitálních dat.

Jsou to tedy data, která potřebuje uživatel k tomu, aby byl schopen požadovaná data (nebo datovou sadu) nalézt, získat a použít odpovídajícím způsobem, tj. aby se předešlo jejich chybnému užití (anglicky misuse).

Stejně jako se dneska hodně diskutuje pojem metadata, začíná se diskutovat i pojmech metainformace a metaznalosti. Tak jako metadata upřesňují možné použití dat a tím i okruh a kvalitu informací, které mohou být z dat získány, tak metainformace blíže popisují vlastní informace a umožňují uživateli usoudit na možné znalosti o modelovaném prostředí, které může využitím těchto informací získat.

Metainformace (resp. metadata o informacích) blíže popisují příslušné informace: kvalitu dat, použitých pro jejich získání, kvalitu procesů, vedoucích k jejich získání, použité algoritmy apod. tak, aby uživatel těchto informací mohl získat představu o tom, jak s nimi lze nakládat, na co lze z těchto informací usuzovat, jaké znalosti je možné z nich odvodit.

Metaznalosti (resp. metadata o znalostech) blíže popisují vlastní znalosti, kvalitu informací, použitých pro jejich odvození, kvalitu procesů, vedoucích k jejich odvození, použité algoritmy apod. tak, aby uživatel - osvojitel těchto znalostí mohl získat představu o tom, jak s nimi lze nakládat.



Doporučená literatura:

  • Longley, P. A. a kol.(2016): Geografické informace: systémy a věda. Wiley&Sons, Inc. - český překlad: Brus, J. a kol., Katedra geoinformatiky, Univerzita Palackého v Olomouci

skripta jiných vysokých škol v ČR:

články:

další výukové materiály na webu: