Topogra ke baze - izkušnje iz nekaterih evropskih držav in predstavitev danske baze TOPlO Izvleček Topografske baze podatkov predstavljajo v večini evropskih držav jedro prostorskih evidenc. Posamezne državne kartografske agencije so se vzpostavljanja državnih topografskih baz lotile na različne načine, vendar izhajajo iz zelo podobnih konceptualnih in podatkovnih modelov. Veliko pozornosti namenjajo vzdrževanju baz in pripravi tehničnih navodil za vzdrževanje. Razlikujejo se tudi ravni natančnosti državnih topografskih baz. Primer topografske baze, kakršno so vzpostavili na Danskem (TOPl0DK), je uspešna rešitev zadovoljevanja potreb uporabnikov na lokalni in državni ravni. Zaradi specifik posameznih okolij nobenega od evropskih modelov ni možno enostavno prevzeti za potrebe Slovenije, lahko pa se pri snovanju lastnega sistema evidenc o prostoru izognemo napakam, na katerih so se pred nami učili že drugje v Evropi. Ključne besede: geografska informacija, topografija, topografska baza Abstract Topographic databases in most European countries play an important role in efforts to establish core spatial databases. At this moment, most European national mapping agencies are building their nationwide databases, but they have very simi/ar conceptual and data mode/s. These databases have to be maintained and procedures far updating are being developed. There are different accuracy leve/s among the national topographic databases. The Danish solution (TOPI 0DK) satisfies the needs of users at the local and govemmental leve/s. As a result of historical and organisational development, each country has defined its own solutions which cannot be simply transferred to the Slovenian environment. But we can leam to avoid the mistakes which have been made in some European countries. Keywords: geographic information, topographic database, topography Geodetski vestnik 42 ( 1998) 1 UVOD V prispevku želim nekaj več pozornosti posvetiti topografskim bazam v nekaterih evropskih državah in nekoliko podrobneje predstaviti Dansko. Osnovna naloga državnih kartografskih agenciji po Evropi je bila v preteklosti proizvodnja in zagotavljanje topografskih načrtov in kart, z drugimi besedami topografskih podatkov v analogni obliki. Z vstopom v informacijsko družbo so se povečale potrebe uporabnikov po istih podatkih v digitalni obliki. Večina državnih kartografskih agencij je začela pretvarjati topografske podatke v digitalno obliko, med njimi tudi Geodetska uprava Republike Slovenije (procesi skaniranja in digitalizacije). Kartografija in geografski informacijski sistemi (GIS) v nedavni preteklosti niso bili močno povezani in medsebojno odvisna področja, danes pa se digitalna kartografija integrira kot geometrijska komponenta GIS-ov. S kombinacijo geometrije prostora in temetskih vsebin se namreč razvijata resnična moč in uporabnost GIS-ov na področjih upravljanja z nepremičninami, varstva okolja, telekomunikacij, prostorskega planiranja, optimizacije infrastrukture, navigacije v prometu in podobno. Sodobna digitalna tehnologija pa je uporabnikom dala nešteto možnosti za povezavo administrativnih, negeografskih podatkov z geografskimi (geolociranje dogodkov in pojavov). Ob tem se pogosto postavlja vprašanje, katere podatke v tem primeru še zagotavljajo državne kartografske agencije. Večina držav se je odločila, da je poglavitna naloga državnih kartografskih agencij zgolj zagotavljanje temeljnih topografskih podatkov, od posameznih uporabnikov osnovnih geometričnih podatkov o prostoru pa je odvisno, kako bodo k temu dodajali svoje podatkovne nize. Nekatere države pa so vztrajale na stališču, da uporabniki potrebujejo popolno GIS-ovo podatkovno podporo, ker so spoznali, da le zagotavljanje takšne podpore uporabnikom lahko zagotovi učinkovito vzdrževanje in distribucijo njihovih po.datkov uporabnikom. Doslej je bilo precej razprav tudi o objektno usmerjenih bazah prostorskih podatkov. Največkrat gre predvsem za različno interpretiranje in razumevanje izraza objekt in objektno usmerjena baza. KONCEPTUALNI IN PODATKOVNI MODELI V večini držav so izdelali lastni konceptualni model, ki temelji na širšem konceptu nacionalne geoinformacijske infrastrukture, v kateri predstavlja topografska baza informacijsko jedro. Pravila, definicije, merila za identifikacijo in medsebojni odnosi med posameznimi objekti, vključenimi v topografsko bazo, so najpogosteje opisani v objektnem katalogu ali v nacionalnem standardu za topografske baze. Poznane so rešitve v Nemčiji (ATKIS), Franciji (EDIGEO), Nizozemski (TOPlOvector), Danski (TOPlODK), Avstriji (NORM A2260), Veliki Britaniji (NTD) in NATU (DIGEST). Vsi našteti primeri temelijo na podobnih osnovah in izhodiščih, vendar predstavlja vsaka izmed njih svojevrsten unikat, izdelan za potrebe določenega okolja in potreb uporabnikov. Med podatkovnimi modeli lahko postavimo povsod v ospredje kombinacije rastrskih in vektorskih modelov (npr. ATKIS - Nemčija) oziroma kombinacije CAD in rastrskih podatkovnih modelov (TOP lOvector Nizozemska). Geodetski vestnik 42 (1998) 1 ZAGOTAVLJANJE KAKOVOSTI Poznavanje kakovosti podatkov je najpomembnejše pri njihovi uporabi. Zato je opis kakovosti podatkov bistveni in sestavni del vseh topografskih baz. Poročilo o kakovosti podatkov mora biti sestavni del vsake distribucije podatkov, hkrati pa je dosegljivo kot del metapodatkovnega sistema o topografskih bazah. V večini primerov se opis kakovosti deli na natančnost (položajno, tematsko in časovno), celovitost in logično usklajenost. Posamezne države dajejo različne poudarke posameznim parametrom kakovosti. Nekateri se usmerijo predvsem na položajno natančnost (npr. Nizozemska), medtem ko so drugi zgradili celovit sistem za zagotavljanje kakovosti (npr. Nemčija). V nekaterih državah so se pri razvoju svojih sistemov za zagotavljanje kakovosti zgledovali po ISO 9000 (Velika Britanija) in po nastajajoči skupini standardov CEN (Tehnični komite 287), medtem ko so drugi uporabili že obstoječe ameriške standarde SDTS. IZMENJEVALNI FORMATI Države, kot so Velika Britanija (NTF), Severna Irska, Finska, Norveška, Danska, Nemčija (EDBS), Nizozemska (UF-2) in Francija (DIGEO) so uvedle svoj lastni izmenjevalni format za topografske baze. Med ostalimi je najpogosteje uporabljan format DXF, čeprav se prav tako večina zaveda, da ima format DXF rahlo omejene možnosti prenosa topografskih podatkov. Evropski izmenjevalni format pa je v tem trenutku še precej daleč od uresničitve, kljub mnogim komitejem in odborom za standardizacijo. VZDRŽEVANJE Le nekaj evropskih držav je že začelo redno vzdrževati svoje topografske baze. Največ izkušenj imajo Velika Britanija in Severna Irska ter Nizozemska, prav tako pa so blizu uresničitve redne operativne izvedbe vzdrževanja tudi Danska, Švedska in Norveška. V bližnji prihodnosti pa so svojo rešitev za sistem vzdrževanja topografskih baz napovedale tudi Severna Vestfalija v Nemčiji, Avstrija, Slovaška, Slovenija, Luksemburg in še nekatere. K rednemu sistemu vzdrževanja nameravajo pristopiti takoj po zaključku pretvorbe podatkov iz analogne v digitalno obliko. Kratek pregled stanja na področju topografskih baz: Avstrija Danska Finska Francija UPRAJILlALEC .·. BEV KMS N ational Land Survey of Finland IGN TM- topografski model Nastaja z zajemom podatkov iz kart 1:50 000 in fotogrametričnim zajemom sprememb. TOPlODK podrobneje opisana v nadaljevanju topografska baza 11 objektnih skupin in prek 100 objektov, vzdrževana od leta 1997 DBTOPO 9 razredov, fotogrametrično vzdrževanje obstoječe karte 1:25 000 Geodetski vestnik 42 (1998) 1 Italija Instituta DIG ITALIA skupna uporaba podatkov v Geografico vektorski, rastrski in matrični obliki Digitale raster 50 in 250 ter vektor 50 in 250, DMR 50, topografija 25 Madžarska Hungarian DAT Digital Izdelan je standard za bazo velike National Base natančnosti, za potrebe lokalnih Mapping Agency skupnosti. Ima 8 objektnih razredov, ki se delijo še v 32 objektnih skupin, skupaj 245 objektov. Nemčija Working ATKIS, na TM 25, TM 50, TM 100 in General Committee of podlagi Topographic map 200 000 the Survey katerega je DLM 25 (zajem iz reambuliranih Administrations vzpostavljen TKlO N, ortofoto načrtov TKlOL of the Laender model terena in in TKlO DL ter stereoparov of the Federal kartografski aeroposnetkov 1:18 000 Republic of model natančnost +/- 3m). Stanje različno Germany po zveznih deželah. Nizozemska Topografiche ToplO-vector Zaključek zajema 1997, DienstTDN ToplO-hoogte vzdrževanje na 4 leta. Struktura: (baza višin) kodna točka z informacijo, linija ToplO-grenzen kot odprt poligon, sredina ceste, (prostorske topološko strukturirano, višinska enote) točka na vsak hektar. Velika Britanija Ordnance NTD-National 1:1250,1:2500, 1:5000, linijska in Survey Topographic točkovna struktura, 220 000 enot Database načrtov in kart vzdržujejo s terensko izmero in aeroposnetki Vir: Nacionalna poročila članic CERCA, Granada, 1996 Univerzalne rešitve topografske baze v evropskih državah ne moremo najti, temveč gredo posamezne države precej vsaka svojo pot. Prav tako se razlikujejo tudi metode in načini vzdrževanja topografskih baz. Z razvojem množice topografskih baz in drugih geousmerjenih podatkovnih baz se vse bolj podirajo prepreke za njihovo medsebojno povezovanje in uporabo. Izdelovalci programske opreme se namreč zavedajo, da je njihov nadaljnji uspeh lahko še večji, če začnejo izdelovati odprte in med seboj združljive sisteme. Kmalu lahko pričakujemo odpravo mnogih ovir in razvoj tehnologije v smislu odprtih sistemov GIS-ov in medsebojnega povezovanja različnih baz prostorskih podatkov (Open GIS Consortium). DANSKI PRIMER TOPlODK V nadaljevanju želim nekoliko podrobneje predstaviti rešitev, ki jo uvajajo na Danskem. Dansko sem izbral iz naslednjih razlogov: o je ena redkih rešitev, ki sistemsko pokriva celotno državo z veliko natančnostjo o ima zelo reducirano število objektov, ki so vključeni v bazo o primer povezave lokalne in državne ravni te baze o njihovi cilji so podobni našim Geodetski vestnik 42 (1998) 1 • državna geodetska služba je organizirana centralizirano in in pristojna za skoraj enaka področja dela kot Geodetska uprava Republike Slovenije. Danska je približno še enkrat večja od Slovenije (20 273 km\ saj meri 43 093 km 2, in ima 5 227 862 prebivalcev. Celotno ozemlje sestavlja 406 otokov in je upodobljeno na 405 kartah v merilu 1:25 000. V zemljiškem katastru vodijo 2 098 028 parcel (več kot pol manj, kot jih imamo v Sloveniji), z geodezijo pa se pri njih ukvarja 1 100 geometrov in geodetov, od katerih je 600 zaposlenih v KMS-ju ( državni geodetski upravi). Ena izmed osnovnih nalog danske državne geodetske službe je zagotavljanje popolne pokritosti države s topografskimi podatki in zagotoviti njihovo nemoteno vzdrževanje na sodobnem mediju. Topografska baza mora zadostiti naslednjim ciljem: • tvoriti mora bazo za izdelavo topografskih načrtov • biti mora okvir in podlaga za ostale informacije • ustrezati mora uporabi v geografskih informacijskih sistemih. Karakteristika izdelka je na ravni natančnosti srednjega merila, kar naj pomeni, da je uporabna v območju med merili 1:10 000 in 1:50 000. Poleg uporabe v okolju GIS-ov mora ustrezati tudi preprostim kartografskim prikazom brez potrebnih večjih ročnih posegov. V bazi so zajeti: • osi vseh cest • osi železniških prog • osi vodotokov • objekti posameznih geometrijskh tipov poligonov. Ozadje in zgodovina Danska državna geodetska uprava (K1v1S) je začela leta 1992 projekt državne topografske baze, imenovane TOPlODK. Odločitev za začetek intenzivnega zajemanja in vzpostavljanja TOPlODK je temeljila na več pilotskih projektih v letih pred letom 1992. (Danski projekti Lejre, Aarhus, Bornholm ... ). Odločitev odraža želje in potrebe uporabnikov, raziskane v predhodnih projektih. Baza bo pokrila celotno območje Danske in predstavlja del sistemskih rešitev v topografsko-kartografskem sistemu države in je del koncepta tako imenovanega koordinatnega informacijskega sistema Danske, za katerega je zadolžena državna geodetska uprava. Predstavitev TOPlODK • Dansko pokriva 405 listov TK 25, kar bi pomenilo prek 9 000 listov TTN 5, formata, kakršnega imamo v Sloveniji • zajem TOPlODK opravljajo zunanji izvajalci • mednarodni javni razpis (izvajalci iz 4 držav) • zaključek predviden leta 20000 TOPl0DK se uvršča v topografskem in kartografskem sistemu Danske nekje med tehničnimi načrti, za katere so zadolžene lokalne skupnosti, regije in tudi komunalne organizacije (merila med 1:1 000 in 1:4 000). l'fa drugi strani pa bo služila ta baza kot Geodetski vestnik 42 (1998) 1 vhodni podatek za državne kartografske baze in karte merila 1:25 000. Za sistemske karte merila 1:25 000 in manjših meril je zadolžena državna geodetska uprava. Vsebina se deli v štiri glavne dele: • geometrijske objekte • administrativne enote • geografska imena • relief. Geometrijski objekti pa se nadalje delijo v posamezne skupine, kot prikazuje naslednja shema: Model podatkov Podatki so razdeljeni v tri ravni ( objektna baza, objektni razred in objekt), model podatkov pa se sestoji iz dveh elementov (geometrijska in semantična topologija). Geometrijska topologija predstavlja pravila za medsebojne odnose med osnovnimi geometričnimi elementi (točka, poligon, linija). Semantično topologijo pa predpisujejo pravila o medsebojnih odnosih in odvisnostih med posameznimi tipi objektov v bazi. Objekti v bazi Objekti so razdeljeni v razrede, skupine in objektne tipe, za vsak objekt je v objektnem katalogu opisan geometrijski tip, ime, šifra in: • definicija (vključene tudi posebnosti) • topologija • merila zajema v bazo • vir zajema. Vir zajema Vir zajema je različen za posamezne vsebine (stereopar aeroposnetkov, občinske karte in tudi TK 25.) Geometrijska natančnost Samostojni objekti v DTB-ju imajo položajno in višinsko natančnost, ki ustreza viru, iz katerega so podatki zajeti in znaša +/-1 m za merilo 1:10 000 in +/-5 m za merilo 1:25 000. Geodetski vestnik 42 ( 1998) 1 Kontrola kakovosti Proces kontrole kakovosti je vključen v proces vzpostavitve in zajema TOPlODK in obsega različne procedure za zagotavljanje natančnosti instrumentov, nadzor sintakse izmenjevalnega formata in kontrolo strukturne in topoške pravilnosti baze. Za opravljanje te kontrole so razvili lastno programsko opremo, imenovano Mapchek. Poleg kontrole topološke pravilnosti jim ta programska oprema omogoča tudi identifikacijo in označevanje napak ter izpis poročil o rezultatih kontrole. Vzdrževanje Vzdrževanje bo delno temeljilo na vzdrževanju podatkov, ki ga bodo izvajale lokalne skupnosti, delno pa na rednem fotogrametričnem vzdrževanju, katerega predvidevajo v S-letnem ciklu. Zaradi relativno velike stopnje natančnosti podatkov so se odločili vztrajati na pogostem vzdrževanju baze, ker bodo tako zagotovili kar najkakovostnejše podatke. Struktura baze namreč omogoča njeno uporabo na zelo velikem področju dejavnosti in s tem tudi povezavo z drugimi geografskimi informacijami. V praksi bo to pomenilo močno sodelovanje in operativno delo med lokalnimi skupnostmi in državno geodetsko upravo. Za območja, ltjer lokalna skupnost ne bo zainteresirana za vzdrževanje, bodo poskušali poiskati sodelovanje drngih lastnikov podatkov za to območje oziroma bo za vzdrževanje poskrbela sama državna geodetska uprava. V priloženi preglednici je predstavljen seznam objektov, ki so uvrščeni v bazo TOPlODK ter merila za njihovo uvrstitev v bazo. Seznam objektov v TOPl0DK: ·./><.>J.···•··.·· ) .. ••. ·.· .. CJEdNl dBL. > .. • MINIMALNI OBJEI<:TNJ JMZREE> bBJEkiNttti 1 .. KRITERIJ ..... ··• .. .. .· ·•. . • ... · > .. · PROMET avtocesta linija 300m hitra cesta linija 300m cesta nad 6 m linija 300m cesta med 3-6 m linija 300m pot- os poti linija 300m železnica - os obeh prog linija 300m GRAJENA mestna jedra poligon 2 500 m 2 OBMOČJA visoke zgradbe poligon 2 500 m 2 nizke zgradbe poligon 500ni2 nizke - 2 poligon 500m2 industrijska območja poligon 2 500 m 2 ZGRADBE zgradbe poligon 25m2 silosi poligon 25 m 2 rastlinjaki poligon 500m2 NARAVA nasip- jez linija 50m živa meja - ograja linija 50m kmetijske območje poligon }05tto'~;2 sipina poligon goličava poligon 2 500 m 2 skalnato področje poligon 2 500 m 2 močvirja poligon ~ ~gg ;~~ gozd poligon skupine dreves točka · .... .... Geodetski vestnik 42 (1998) l .. ·. .·• . .· 1 OBJEKTNI RAZRED OBJEKTNI TIP GEOM. OBL. 1 MINIMALNI ... KRITERIJ .. .... . .· ·· .... .. KULTURE pokopališče poligon 500m 2 športne območje poligon 2500m 2 rekreacijske površine poligon 2 500m 2 kulturnozgodovinski točka spomeniki TEHNIČNE visokonapetostni vod linija 50kV NAPRAVE tehnološki park poligon 2 500 m 2 dirkališče poligon mlin nas veter točka 250mW antenski stolp točka HIDROGRAFIJA obalna linija linija pristanišče linija 100m2 jezero poligon jarek linija 50m os reke linija 50m rečni brez linija 50m ADMINISTRATIVNE državna meja linija ENOTE okraj poligon občina poligon župnija poligon GEOGRAFSKA 19 tipov geografskih IMENA imen RELIEF digitalni model reliefa točka plastnice linija Viri: Asperen, P., Controling the proces Digital map revision experince from Roland. GIM, Feature 6, lune 1997, p. 77-79 Asperen, P., Digital updates at the dutch topographic service. ISPRS Congess, Proceedings Vol. XXXI, Vienna, 1996, Part B4, p. 891-900 CERCO ETDB, evropska topografska baza, 1991 Eggers, O., TOPJ0DK the Danish solution to digital topographocal mapping. Joint European Conference, Barcelona, Spain , 1996, JEC-G !'96 Proceedings Volume 2, p. 999-1002 Gowe1; R., Landplan - automated general/zaton comes of age. 1 sth Intematonal Cartographic Conference, Stockholm, Sweden, 1997, ICC97 Procedings 1, p. 126-133 Hojholt, P., Automated, Rule- BasedChekong of Digital Map Data,18th Intematonal Cartographic Conference, Stockholm, Sweden, 1997, ICC97 Procedings 2, p. 1134-1140 Jorgensen, L., T., TOPJ0DK. the national topographic database ofDenmark, JSPRS Congess, Proceedings Vol. XXXI, Vienna, 1996, Part B4, p. 390-393 TOPl0DK Specification K.l'v!S Danemark, 1995 Petek, T., Podobnikar, M, National Maps and Cartographic Databases in Slovenia. 18th lntematonal Cartographic Conference, Stockholm, Sweden, 1997, ICC97 Procedings 4, p. 2178-2186 Prispelo za objavo: 1998-01-23 Geodetski vestnik 42 (1998) l Tomaž Petek Geodetska uprava Republike Slovenije, Ljubljana