Размещено на http://www.allbest.ru/

Київський національний університет будівництва і архітектури

Кафедра геоінформатики і фотограмметрії

КУРСОВИЙ ПРОЕКТ

з дисципліни:

“Основи ГІСТ та БД”

на тему:

“Розроблення бази топографічних даних”

Студента 3 курсу ГД-32 групи

напряму підготовки ГІСУТ

спеціальності: Геодезія

Томашевського В.В.

Керівник: Максимова Ю.С.

м. Київ - 2017 рік



Зміст

ВСТУП

РОЗДІЛ I. ПРОЕКТУВАННЯ БАЗИ ДАНИХ

1.1 Постановка завдання та вибір дослідної території

1.2 Постановка завдання та вибір дослідної території

РОЗДІЛ II. створення та наповнення бази топографічних даних на дослідну територію

2.1.1 Створення БТД в PostgreSQL

2.1.2 Розроблення структури бази топографічних даних на дослідну територію.

2.2 Підключення БТД до QGIS

2.3 Наповнення БТД

РОЗДІЛ III. ПРОСТОРОВИЙ АНАЛІЗ

3.1 Обґрунтування та вибір інструментів просторового аналізу згідно запроектованих завдань

3.2 Просторові операції у PostGIS

Висновок

Список використанної літератури



ВСТУП

Топографічні дані мають міжгалузеве та багатоцільове призначення та складають основу для координатно-просторової прив'язки тематичних карт, що розробляються за результатами інженерно-геодезичних, інженерно-геологічних та інженерного-гідрогеологічних вишукувань, земельно-кадастрових робіт, територіального планування, статичних досліджень та інших спеціальних робіт і обстежень.

В сучасних умовах стрімкого розвитку інформаційно-комунікаційних і цифрових технологій бази топографічних даних стають переважаючим видом кінцевої топографо-геодезичної продукції.

Метою курсової роботи є закріплення теоретичних знаннь і розвинення навичкок самостійного прийняття рішення при організації технологічних процесів моделювання території із застосуванням геоінформаційних систем та баз даних на прикладі створення бази топографічних даних заданої території.



РОЗДІЛ I. ПРОЕКТУВАННЯ БАЗИ ДАНИХ

Створення інформаційної системи - це складний процес, в якому бере участь колектив розробників, розбивається на стадії проектування, програмної реалізації та експлуатації.

У процесі створення інформаційної системи готуються робочі документи, що служать основою для всіх розробників і користувачів системи.

Проектування бази даних полягає в многоступенчатом описі майбутньої БД з різним ступенем деталізації і формалізації, в ході якого проводиться уточнення і оптимізація її структури.

Проектування включає опис предметної області і завдань інформаційної системи, далі йде до логічного опису даних і потім - до фізичної моделі БД.

1.1 Постановка завдання та вибір дослідної території

Завданням курсової роботи є створення бази топографічних даних (БТД) на дослідну ділянку території та просторовий аналіз.

Для знаходження території з координатами(за варіантом) використовувався Google Earth Pro(професіональна версія потрібна для отримання доброї роздільної здатності та деталізації знімку). Далі вводились координати кутів рамки заданої території. Для варіанту №4:

ПнЗх:

ц=50°23'39.55" л= 30°39'43.00"

ПнСх:

ц=50°23'39.55" л=30°40'19.00"

ПдСх:

ц=50°22'27.45" л=30°40'19.00"

ПдЗх:

ц=50°22'27.45" л=30°39'43.00"

Після введення координат та прибирання нахилу та компасу, було отримано прямокутник, який після експортувався с Google Earth Pro з роздільною здатністю 300 dpi. Далі його було відредаговано у Adobe Photoshop CS5 додаванням рамки для заданої місцевості(рис.1.1).

Рис.1.1. Територія дослідження

Після визначення заданої території, знімок досліджувався для визначення просторового аналізу.

Поставленні завдання просторового аналізу:

1. Побудова зони санітарної охорони навколо об'єкту гідрографії.

2. Визначення площі земельних ділянок.

3. Визначення щільності водних споруд.

4. Побудова смуги відчуження навколо доріг 4 категорії.

5. Побудова смуги відчуження навколо доріг 3 категорії.

6. Визначення довжини автошляхів різних категорій.

Перегляньте роботу, в ній у вас реалізовано 5 завдань аналізу. А в переліку 6. Зайву видаліть.

1.2 Розроблення структури бази топографічних даних на дослідну територію

база топографічний просторовий дані

База топографічних даних - сукупність взаємопов'язаних складноструктурованих геопросторових даних, керування якою здійснюється централізовано.

База топографічних даних призначена для формування, накопичення, зберігання цифрових топографічних даних в середовищі системи керування базами даних та ГІС для забезпечення якісними цифровими топографічними даними картографічного виробництва і геоінформаційних систем різного призначення.

Основою для проектування БТД є каталог об'єктів місцевості, що описує абстрактні моделі реального світу як визначену систему класифікації об'єктів та явищ. Каталог забезпечує однозначну інтерпретацію абстрактних моделей комп'ютерними системами та їх користувачами, створює умови для розподіленого виробництва, широкого розповсюдження та використання геопросторових даних.

Об'єкти місцевості подаються в базі топографічних даних у двох рівнях: екземпляри і типи. На рівні екземпляра об'єкт місцевості подається як окреме конкретне явище, що пов'язане з просторовими і часовими координатами та може бути відображене окремим графічним символом на карті. Ці індивідуальні екземпляри об'єктів місцевості об'єднані в класи зі спільними характеристиками, які визначені як типи об'єктів місцевості.

Каталог об'єктів бази топографічних даних містить узагальнений набір визначень для класифікації явищ реального світу і забезпечує спосіб організації даних, придатний для застосування в сфері топографічного картографування та геоінформаційних системах різного призначення, в яких топографічні дані використовуються як основа для створення профільних наборів даних та/або для просторової прив'язки нових об'єктів певної предметної сфери.

Структурна модель зображує ГІС у виляді систем даних та методів. Така модель спрямована на пояснення загального порядку дій з визначеними даними. Вона пояснює іформаційний склад запроктованої ГІС та загальну методологічну концепцію.

До складу блоку збору даних входять кілька видів організаційно - дієвих систем, які збирають вихідну інформацію стосовно об'єктів територіального управління.

Система первинної обробки даних конвертує, впорядковує, приводить до шаблонного вигляду вихідні дані, якість яких перевіряється та включає в себе геоінформаційні, статистичні і математичні методи.

Банк геопросторових даних утворено з первинно оброблених вихідних даних.

Система аналізу і моделювання включає геоінформаційні методи та геостатичні (створення тематичних шарів,буферний та оверлейний аналізи, тощо).

Таблиця 1

Опис таблиць БД

Quarry(кар'єр)

Назва	Тип даних
id_of_Quarry(ключевий)	integer
material	text
geomatry	geometry
owner	text

Decanter(відстійник)

Назва	Тип даних
volume	integer
material	text
geomatry	geometry
id of decanter(ключевий)	integer

Ground(зем.діл.)

Назва	Тип даних
id of ground(ключевий)	integer
owner	text
geomatry	geometry
type of using	text

Road(дорога)

Назва	Тип даних
id of road(ключевий)	integer
type of covering	text
geomatry	geometry
type of road	text
number of bands	text
category roads	integer
name	text

industrial_land(землі промисловості)

Назва	Тип даних
id_of_industrial_land(ключевий)	integer
owner	text
geomatry	geometry

River(річка)

Назва	Тип даних
id_of_river(ключевий)	integer
name	text
geomatry	geometry

Roads(дороги)

Назва	Тип даних
Id_od_roads(ключевий)	integer
Type_of_cover	text
geometry	geometry
category	integer
name	text

All(вся ділянка)

Назва	Тип даних
id_of_all(ключевий)	integer
geometry	geometry



РОЗДІЛ II. СТВОРЕННЯ ТА НАПОВНЕННЯ БАЗИ ТОПОГРАФІЧНИХ ДАНИХ НА ДОСЛІДНУ ТЕРИТОРІЮ

2.1.1 Створення БТД в PostgreSQL

PostgreSQL - вільна повнофункціональна об'єктно-реляційна СУБД, створена та оптимізована для вирішення певних просторових завдань. Це найпотужніша з сучасних безкоштовних СУБД. Її об'єктно-реляційне розширення, яке має назву PostGIS, дає можливість зберігати в базі даних геометричні дані. Окрім того, воно призначене також для виконання будь-яких операцій над ними. PostGIS є вільним програмним продуктом з відкритим вихідним кодом. Використання PostgreSQL/PostGIS дозоляє робити просторові запити, застосовувати просторові індекси.

Для створення нової бази даних потрібно запустити pgAdmin III, підключитися до серверу (2 рази натиснути ЛВМ на сервер PostgreSQL 9.4.), далі натиснути ПКМ на «Базы данных»-«Новая база данных». Одразу до бази даних необхідно підключити розширення PostGIS, це можливо зробити у меню SQL командою «create extension postgis;». Нове розширення буде розташоване у «База данных»- «Расширения»(Рис.2.1.)



Рис.2.1. Створена база даних з підключеним розширенням

2.1.2 Розроблення структури бази топографічних даних на дослідну територію

Основою для проектування БТД є каталог об'єктів місцевості, що описує абстрактні моделі реального світу як визначену систему класифікації об'єктів та явищ. Каталог забезпечує однозначну інтерпретацію абстрактних моделей комп'ютерними системами та їх користувачами, створює умови для розподіленого виробництва, широкого розповсюдження та використання геопросторових даних.

Об'єкти місцевості подаються в базі топографічних даних у двох рівнях: екземпляри і типи. На рівні екземпляра об'єкт місцевості подається як окреме конкретне явище, що пов'язане з просторовими і часовими координатами та може бути відображене окремим графічним символом на карті. Ці індивідуальні екземпляри об'єктів місцевості об'єднані в класи зі спільними характеристиками, які визначені як типи об'єктів місцевості.

Каталог об'єктів бази топографічних даних містить узагальнений набір визначень для класифікації явищ реального світу і забезпечує спосіб організації даних, придатний для застосування в сфері топографічного картографування та геоінформаційних системах різного призначення, в яких топографічні дані використовуються як основа для створення профільних наборів даних та/або для просторової прив'язки нових об'єктів певної предметної сфери.

Рис.2.1.2.1 Створена база даних з таблицями



Рис.2.1.2.2 Вигляд таблиць

2.2 Підключення БТД до QGIS

Для перегляду, редагування та аналізу таблиць БТД необхідно встановити з'єднання БД PostgreSQL та QGIS.

При існуючих таблицях в PostgreSQL потрібно запустити QGIS. Далі натискаємо (add PistGIS table), обираємо необхідну БД та підключаємо. Для коректного відображення обираємо вгляд шару та систему координат.(Рис.2.2.).



Рис.2.2. Додані шари з PostgreSQL до QGis

2.3 Наповнення БТД

1.Реєстрація растрового зображення.

Для реєстрації растового зораження, отриманого з Google Earth Pro, необхідно додати плагін «OpenLayers plugin», далі зайти у «Интернет»- «OpenLayers plugin»-«OpenStreetMap» та відкрити тут будь-яку карту. Після зайти у «Растр»-«Привязка растра», додати растрове зображення та почати прив'язку. На карті та на зображенні потрібно відмітити 6 однакових точки, так, щоб отримана після нев'язка не перевищувала 1.(Рис.2.3.).



Рис.2.3. Прив'язане растрове зображення

Далі, для вже прив'язаного знімку потрібно обрати метричну систему координат WGS 84/Pseudo Mercator.

2.Векторизація об'єктів місцевості

Для векторизації об'єктів у QGis необхідно використати дані створені в PostgreSQL, можна змінювати вигляд шарів за бажанням.

Рис.2.4. Приклад цифрування об'єктів



РОЗДІЛ III. ПРОСТОРОВИЙ АНАЛІЗ

3.1 Обґрунтування та вибір інструментів просторового аналізу згідно запроектованих завдань

Буфер - зона навколо об'єкта, що визначається набором точок на певній відстані від сегментів об'єкта. При побудові буферу (буферного полігону) від кожної вершини об'єкта, за допомогою однакового алгоритму обчислюється буферний зсув. Вихідний буферний полігон будується з отриманих зсувів. В ГІС параметр буферної відстані може бути введений як фіксоване значення або як поле, що містить числові значення.

Оверлей - операція накладення один на одного, двох або більше шарів, в результаті якої утворюється один похідний шар, що містить композицію просторових об'єктів вихідних шарів, топологію цієї композиції та атрибути, арифметично або логічно похідні від значень атрибутів вхідних об'єктів.

Щільність - якісна характеристика розташування об'єктів, властивість будь-якої множини, яка характеризує кількість елементів, що припадає на одиницю довжини, площі, об'єму.

Для визначення параметрів охоронних, санітарно-захисних зон, зони санітарної охорони та смуг відчудження були використані документи встановлені чинним законодавством, а саме «Державні будівельні норми».

Смуги відчуження для автошляхів у межі міста становлять:

Таблиця 3.1

Норми смуг відчуження для автошляхів

Категорії вулиць і доріг	Смуга відчуження, м
Загальноміського значення безперервного руху	80
Районного значення	60
Житлові вулиці	25



Таблиця 3.2

Зона санітарної охорони для гідрографічних об'єктів

Тип об'єкту гідрографії	Зона санітарної охорони, м
Ставок, без вилучення для господарсько-питних потреб	15

Таблиця 3.3

Охоронна зона навколо ДНЗ

Будинки (земельні ділянки) установ і підприємств обслуговування	Відстань від будинків (меж, ділянок) установ і підприємств обслуговування, м
Дитячі дошкільні установи і загальноосвітні школи (стіни будинку)у містах	25

Поставленні завдання просторового аналізу:

1. Побудова зони санітарної охорони навколо об'єкту гідрографії.

2. Визначення середньої, мінімальної та максимальної площі земельних ділянок.

3. Визначення щільності водних споруд.

4. Побудова смуги відчуження навколо доріг 4 категорії.

5. Визначення середньої, мінімальної та максимальної довжини автошляхів різних категорій.

3.2 Просторові операції у PostGIS

Визначення зони санітарної охорони навколо об'єкту гідрографії.

Зона санітарної охорони створюється навколо водних об'єктів для їх санітарно--епідеміологічної захищеності. За допомогою даних з Державних будівельних норм та таблиці 3.2. будуємо буфер навколо об'єкту гідрографії.



Рис.3.1. Скрипт створення буферної зони навколо об'єкту гідрографії

Рис.3.2. Створений буфер навколо об'єкту гідрографії

2.Визначення площі земельних ділянок.

Площу земельних ділянок можна вирахувати за допомогою функції ST_Area



Рис.3.3. Визначення площі земельних ділянок

3.Визначення щільності водних споруд.

Щімльність -- якісна характеристика розташування об'єктів -- без прогалин, властивість будь-якої множини, яка характеризує кількість елементів, що припадає на одиницю довжини, площі, об'єму. Для задання щільності нам необхідно створити декілька представлень, одне з об'єктом для якого розраховують щільність.

Рис.3.4. Створення представлення для водних споруд

Інше з об'єктом на фоні якого буде розраховуватись щільність, наприклад вся ділянка.

Рис.3.4. Створення представлення для загальної ділянки

Для обрахунку щільності ми витягуємо площі з двох представлень та зрівнюємо їх

Рис.3.5. Результат обрахунку щільності

4.Визначення смуги відчуження навколо доріг 4 категорії.

Смуги відчудження створюються навколо транспортної мережі для захисту навколишнього середовища від шкідливого впливу.

Для створення такої зони ми користуємось командою Buffer



Рис.3.6. Скрипт створення буферної зони навколо дороги

Рис.3.7. Створений буфер навколо доріг

5.Визначення довжини автошляхів різних категорій.



Рис.3.8. Визначена довжина доріг



Висновок

На протязі виконання курсової роботи я зтикався з труднощами розуміння мови SQL, та використання її функцій. Проте завдяки наполегливій роботі в програмі PostgreSQL, я в достатній мірі оволодів їх функціоналом, навчився створювати та використовувати бази даних, оволодів принципами геопросторового аналізу та практичними знаннями по візуалізації і цифруванню об'єктів у QGIS. Зрозумів що в сучасних умовах стрімкого розвитку інформаційно-комунікаційних і цифрових технологій бази топографічних даних стають переважаючим видом кінцевої топографо-геодезичної продукції. Створив базу даних для геопросторового аналізу. Відцефрував свою частину карти та успішно виконав аналіз ділянки.



СПИСОК ВИКОРИСТАННОЇ ЛІТЕРАТУРИ

1. Ромашко С.М. Опорний конспект лекцій з дисципліни "Інформаційні системи ". - Львів: ЛІМ. - 2007. - 49с.

2. Ю.Карпінський, д-р техн..наук. проф.. А.Лященко. «Комплекс стандартів. База топографічних даних. Загальні вимоги » .- Київ:Мінприроди Украни.-2010.- 27с.

3. Методичні вказівки до виконання курсової роботи «Розроблення бази топографічних даних».- К:КНУБА.-2015.

4. ДБН 360-92**

Размещено на Allbest.ru

...