Úvod

Úvodní kapitola nastiňuje motivaci, proč pracovat s nástroji open source GIS, poskytuje přehled zdrojů, odkazy na komunitní skupiny mezinárodní i národní.

Co je GIS?

Geografický informační systém (GIS) je na počítačích založený informační systém pro získávání, ukládání, analýzu a vizualizaci dat, která mají prostorový vztah k povrchu Země. V této souvislosti mluvíme o geografických datech, zkráceně geodatech, angl. geospatial data, geospatial information.

Počátek geoinformačních technologií a souvisejícího vědního oboru geoinformatiky sahá do 60. let 20. století. Tehdy se přišlo na to, že úkoly jako například plánování regionálního rozvoje území jsou jako stvořené pro geografické informační technologie.

Prostorově orientovaný geografický informační systém shromažďuje a zpracovává data, poskytuje informace a poznatky vázané k místu vzniku jevu a jeho použití. Vyvinul se z map středních a malých měřítek. Obecně klade nižší požadavky na podrobnost a polohovou přesnost, naproti tomu je většinou důležitá aktuálnost dat.

Možno říci, že GIS se skládá z:

  • hardwaru,
  • softwaru,
  • dat,
  • pracovníků (operátorů a uživatelů).

Obrázek 1: Hlavní složky GIS.

GIS využívá data z různých zdrojů jako digitální fotogrammetrie, dálkový průzkum Země (DPZ), geodézie a dalších. Pomocí dostupných softwarových a hardwarových prostředků umožňuje vytvářet digitální modely části zemského povrchu, geografické průzkumy, analýzy a statistiky. Takto vytvořený model lze pak využít například při evidenci katastru nemovitostí, předpovídání vývoje počasí, určování záplavových zón řek, výběru vhodné lokace pro čistírnu odpadních vod, plánování výstavby silnic, krizové řízení a podobně.

Geodata, geoprvky

Jak bylo již zmíněno, GIS pracuje s prostorovými (geografickými) daty, tzv. geodaty. Ty se skládají z jednotlivých (geo)prvků. Každý geoprvek představuje model fenoménu reálného světa. Od jiných objektů jej lze rozlišit na základě prostorové polohy, tematických charakteristik, polohových vztahů k jiným geoprvkům a časových změn.

Geoprvek je teda tvořen dvěma základními složkami:

  • geometrickou (informaci o tvaru, umístění na zemském povrchu),
  • popisnou (nejčastěji popisné vlastnosti každého prvku, tzv. atributy).

Další složky popisují tzv. topologii (prostorový vztah k jiným geoprvkům), případně dynamiku (časové změny geoprvku). Reprezentace reálného světa v GIS se od reality liší, jelikož tato interpretace vždy zahrnuje určitou míru abstrakce, která je pro zpracování v GIS nezbytná.

_images/mira-abstrakce.png

Obrázek 2: Digitální reprezentace reálného světa (zdroj: GIS v regionálním rozvoji).

Důležitá je prostorová dimenze geoprvků, která charakterizuje jeho rozšíření v různých směrech prostoru. V GIS se můžeme setkat s následujícími pojmy:

Prostorová dimenze geoprvků
Modely 0D 1D 2D 3D
geometrický bod polylinie polygon těleso
topologický uzel hrana plocha polyhedron
dynamický čas

Bezrozměrné objekty (0D) svou definovány svojí polohu, nedisponují délkou nebo plochou. Jednorozměné objekty (1D) mají konečnou délku, ale ne plochu, dvojrozměné objekty (2D) mají konečnou plochu.

Reprezentace dat

Jak již bylo řečeno, pomocí nástrojů GIS vytváříme modely objektů (fenoménů) reálného světa. Je důležité správně určit datovou strukturu (reprezentaci dat) a navrhnout vhodnou kartografickou reprezentaci při jejich vizualizaci. Rozlišuje se dvě základní reprezentace dat:

a) vektorová reprezentace
prvek je popsán nejčastěji svým obrysem pomocí párů (ve 3D tripletů) souřadnic lomových bodů; nejčastěji si v rámci vektorového modelu vystačíme s body nebo liniemi a polygony
b) rastrová reprezentace
představuje nejčastěji uspořádanou matici hodnot (buňek), které označujeme jako pixely; buňky mohou být 3D, pak hovoříme o tzv. voxelech (volume pixel)
_images/datovy-model.png

Obrázek 3: Vektorová a rastrová reprezentace objektů (podle Voženílek, 1998).

Diskrétní fenomény jako například katastr, uliční síť nebo mapa výskytu vorvaňů, se nejčastěji modeluje pomocí vektorového reprezentace dat. Spojité fenomény jako například nadmořská výška, srážková mapa, teplotní mapa a podobně, se nejčastěji modelují pomocí rastrové reprezentace dat. Obě reprezentace jsou blíže popsány v částech vektorová a rastrová data.

Co je open source?

Otevřený software (open source) je počítačový software, jehož licence podle definice FSF (Free Software Foundation, resp. Nadace svobodného software) umožňuje:

  • freedom 0: spouštět program jakýmkoli způsobem pro jakýkoliv účel,
  • freedom 1: modifikovat program, aby co nejlépe vyhovoval uživateli (pomoci sami sobě),
  • freedom 2: distribuovat kopie programu (pomoci přátelům, kolegům),
  • freedom 3: publikovat dokonalejší verzi i pro ostatní (pomoci vybudovat komunitu).

Open source není business model, ale vývojový model. Způsob práce se software předurčuje k tomu jakým způsobem probíhá komunikace mezi vývojáři a mezi uživateli a vývojáři.

Komunita

U dobrých open source projektů existuje silná a zdravá komunita vývojářů a uživatelů. Rozhodovací procesy jsou otevřené a dokumentovatelé. Komunita je často prvním místem podpory, kterou může uživatel nebo začínající vývojář dostat. Často se řeší problémy a otázky, které by jinak zůstaly skryty. Organizují se konference, code sprinty, project steering setkání. Problémy se řeší veřejně na mailing listech, IRC a podobně.

Další výhodou open source projektů je, že v případě jakýchkoliv problémů je odezva poměrně rychlá - hodně očí hodně najde. Malé týmy pracují na menších projektech a hledají propojení většinou postavené na standardech (více v kapitole Standardy v GIS). Tato spojení se děje spíše náhodně než plánovaně. V proprietárním GIS jsou jednotlivé komponety často více propojené. Což může být problém ve chvíli, kdy se při návrhu systému na něco zapomene. Potom je obtížnější daný systém o novou komponentu rozšířit.

Způsob financování

Nic není zadarmo, ani práce vývojářů otevřeného software. Protože každý může získat zdrojový kód, nelze stavět podnikání na prodeji krabicových verzí. Business model je častěji stavěn na poskytování podpory, služeb, plnění určitých úloh pomocí open source software. Cena za software není součástí plnění.

OSGeo.org

Open Source Geospatial Foundation je ve Spojených státech amerických registrovaná nezisková organizace, která se stará o podporu open source software projektů zaměřených na práci s geografickými daty. Podpora je právní, infrastrukturní i technická. Většina nejrozšířenějších open source GIS projektů je registrována jako tzv. OSGeo Projekt, což znamená, že prošly inkubační fází, která garantuje určitou kvalitu software, zrojový kód nezatížený patentovými spory a dostatečně velkou a zdravou komunitu okolo projektu.

_images/osgeo-logo.png

Obrázek 4: Logo Open Source Geospatial Foundation.

Tip

Další informace o OSGeo v kapitole OSGeo - standardy.

OSGeo.cz

Občanské sdružení Otevřená GeoInfrastruktura je v ČR registrované občanské sdružení, které se stará o podporu otevřeného software pro GIS a otevřených prostorových dat v České republice. Základními cíli sdružení jsou zejména:

  • propagovat používání a vývoj nástrojů FOSS (Free and Open Source Software) pro geomatiku, geoinformatiku, geodézii a kartografii,
  • podporovat tvorbu, sdílení a publikování volně dostupných a otevřených dat a informací, zejména geodat, v souladu s obecně uznávanými standardy,
  • vyhledávat, aktivizovat a podporovat v České republice síly k naplňování těchto cílů.
_images/osgeo-cz-logo.png

Obrázek 5: Logo občanského sdružení Otevřená GeoInfrastruktura České republiky.