T PO AlrS IP T I A flrDRAVA i\. UA GE l)ETS : PUBLI SI.10 NIJE Tomaž Petek Geodetska uprava Republike Slovenije, Ljubljana Prispelo za objavo: 1998-06-19 Pripravljeno za objavo: 1998-07-29 izvleček Sistem digitalnih topografskih podatkov neke države predstavlja topografska baia, ki vsebuje najpodrobnejše, izmeritvene oziroma izvorne podatke o naravnih in grajenih danostih. V članku je opisan predlog rešitve za zagotavljanje kakovostnih topografskih podatkov uporabnikom. Predlagano je strulctuiranje, vodenje in vzddevanje podatkov ter opisan predlog podatkovnega modela in modela kakovosti, ki ga je pripravil izvajalec prototipne rešitve. Ključne besede: kakovost topografskih podatkov, podatkovni model, topografska baza Abstract Digital topographic data systems consisi of a topographic database containing the most detailed general topographic data with nation-wide coverage. This article describes a proposal for the provision of quality topographic data to users. Data structuring, storage and maintenance are proposed, and proposals are described fara data model and quality model prepared by the contractor who prepared the prototype solution. Keywords: data model, topographic database, topographic data quality UVOD vzpostavitvijo posameznih topografsko-kartografskih baz smo v preteklosti na Geodetski upravi Republike Slovenije želeli uporabnikom ponuditi podlago za uporabo geokodiranih podatkov. Po opravljenem prvem koraku pretvorbe analognega topografskega in kartografskega gradiva v digitalno obliko so danes na področju vzpostavitve, vodenja in vzdrževanja topografskih podatkov potrebne nekatere spremembe. Za učinkovitejše zagotavljanje redno vzdrževanih, dovolj kakovostnih in cenovno dostopnih topografskih podatkov vsem zainteresiranim uporabnikom je zdaj osrednja pozornost namenjena izboljševanju kakovosti obstoječih zbirk topografskih podatkov ter iskanju čvrstejših medresorskih povezav z ostalimi upravljavci prostorskih podatkov. Za topografske podatke je treba obravnavati celoten proces od identifikacije objektov v stvarnem okolju, ki nas Geodetski vestnik 42 (1998) 3 obdaja, prek modeliranja podatkov o naravnih in grajenih danostih in njihovega upodabljanja v topografski bazi ter vse do produkcijskega modela, ki opredeljuje uporabo podatkov na posameznih izdelkih. SEDANJE STANJE Prednostni cilji Geodetske uprave Republike Slovenije po osamosvojitvi Slovenije so bili naslednji: o vzpostavitev sodobnega topografsko-kartografskega sistema o zagotovitev enotnih standardov in podlag za določitev prostorskih podatkov in o priprava temeljev za vzpostavitev državne topografske baze. Z razmahom GIS-ov in informacijske tehnologije na splošno so se povečale tudi potrebe uporabnikov po topografskih podatkih v digitalni obliki. Za zagotovitev ustrezne oblike podatkov smo se na Geodetskiupravi Republike Slovenije odločili za pretvorbo obilice analognega gradiva v digitalno obliko. V prvi vrsti je to pomenilo skaniranje vseh reprodukcijskih originalov obstoječih sistemskih topografskih načrtov in kart. To je bilo opravljeno v letih od 1993 do 1995. Od takrat dalje pa se vsako leto sproti opravlja skaniranje vzdrževanih in obnovljenih topografskih načrtov in kart. Poleg tega pa je potekala tt1di pospešena vzpostavitev vektorskih baz prostorskih p~clatkov in izdelava digitalnih ortofotQ_11ačrtoyjn evidence zemij_q;ij§.l!ih imen. Na podlagi časovnih in finančnih možnosti so dobile pri vektorskih bazah pi:_eg119§t topog!'__afske baze srednk_nat,mčn_o§_1:_L ki so zajete i,,;_ top_ogr1!_{skih kart v merilu 1:25 000. Toje področje natančnosti, ki je zagot;vljalo celovitovzpostaviievvčasu od dveh do štirih let. V letu 1996 je bila v celoti vzpostavljena generalizirana kartografska baza, ki vsebuje vektorske podatke o cestah, hidrografiji, železnicah in plastnicah. Po opravljenem zajemu so bile opravljene tudi nekatere dopolnitve, preverjena je bila kakovost celotne baze. V letu 1997 smo začeli s prvim cildom vzdrževanja teh podatkov. Tako smo v relativno kratkem času ustregli najnujnejšim zahtevam uporabnikov. SISTEM TOPOGRAFSKIH PODATKOV NA GEODETSKI UPRAVI REPUBLIKE SLOVENIJE a lažje vodenje, upravljanje in distribucijo topografskih podatkov bi morali le-te strukturirati in opredeliti v sistemu. j:,elimo vzpostaviti topografsko bazo podatkov, v katero bodo vključeni posamezni topografski objekti, v obsegu in s lcakovostjo, ki ustreza vsaj večini uporabnikov, hkrati pa je za Geodetsko upravo Republike Slovenije tako finančno kot tudi organizacijsko še izvedljiva. Gre torej za iskanje kompromisa in racionalizacije dosedanjega nabora topografskih objektov. Pod pojmom sistem topografskih podatkov razumemo vse tiste temeljne izmeritvene oziroma izvorne grafične in opisne podatke o topografskih objektih, za katere je pristojna Geodetska uprava Republike Slovenije. J_>-okK osI1cJynih_ topografskih podatkov, strukturiranih v bazi, mora sistem zagotavljati tudi temeljne povezave z -ostalimi sektorskimi oziroma resornimi bazami. Takšne baze so na primer Banka cestnih podatkov Direkcije Republike Slovenije za državne ceste, baza hidrografije Uprave za varstvo narave, Register prostorskih enot, Register zemljepisnih imen, baza geodetskih točk in podobno. Posamezni topografski objekti bi imeli lahko v Geodetski vestnik 42 (1998) 3 takšnem sistemu različno stopnjo natančnosti in podrobnosti ter bi bili zajeti iz različnih virov. Glede na njihovo položajno natančnost bi bili razdeljeni v tri kategorije. Organiziranost Osnovni moto pri snovanju topografskega sistema je vzpostavitev enotne topografske baze in obstoju kartografskih baz na posameznih ravneh natančnosti. Topografski podatki na Geodetski upravi Republike Slovenije bi morali biti vodeni in vzdrževani po sistemu centralne baze podatkov, s tem da bi imeli dostop do njih vsi uporabniki znotraj geodetske službe in tudi ostali. V prvi fazi bi se v opisan sistem preoblikovali obstoječi topografski podatki in opravil zajem nekaterih skupin objektov, za katere je veliko zanimanja med uporabniki. Treba je predvideti postopnost zajema glede na posamezne topografske objekte in glede na posamezna območja Slovenije, kjer je opaženo zanimanje uporabnikov. Po predvidevanjih in oceni finančnih sredstev bi bila lahko vzpostavitev sistema v celoti opravljena v času od 5 do 7 let, hkrati pa bi se posamezne objektne skupine začele tudi vzdrževati. Predstavitev prototipne rešitve b koncu leta 1997 je Geodetska uprava Republike Slovenije naročila izvedbo projekta prototipne rešitve vzpostavitve topografske baze večje natančnosti. Takšna topografska baza bi se uporabljala v GIS-ih in tudi kot vir za izrise temeljne državne karte. V nadaljevanju prispevka razmišljamo rešitvah, predstavljenih v rezultatih tega projekta (IGF FGG, 1998). Zajem podatkov ajem podatkov v topografsko bazo bo potekal iz različnih virov, glede na predpisano kakovost podatkov. Zajem in vzdrževanje bodo opravili zunanji izvajalci na podlagi javnih razpisov. Tudi zahtevana položajna natančnost bo razdeljena v tri kategorije, glede na vir zajema za posamezni topografski objekt: D prva kategorija - zajem iz posnetkov v merilu 1 : 17 500 ali boljšega merila o druga kategorija - zajem iz DOF-a, velikost slikovnega elementa 0,5 metra ob pomožnem viru - skanogrami TTN 5 o tretja kategorija - objekti, zajeti v prvi fazi s pomočjo skanogramov topografskih kart 1 : 25 000 (prevzeto iz obstoječe generalizirane kartografske baze) in v nadaljevanju vzdrževani s pomočjo aeroposnetkov v merilu 1 : 28 000. Vzdrževanje podatkov Vzdrževanje za posamezne kategorije objektov bo potekalo iz različnih virov in v različnih časovnih obdobjih. Načelna usmeritev je zagotoviti vzdrževanje na obdobja od S do 7 let Proces vzdrževanja se bo dokončno šele oblikoval, vendar je temeljno načelo vzdrževanja iz aerofotomaterialov in resorskih podatkovnih baz, v kolikor bo njihova kakovost ustrezala postavljenim zahtevam. Določeni objekti v bazi bi se lahko vzdrževali sproti, če bi bili ustrezno opredeljeni protokoli izmenjave podatkov ter postopki in standardi za posredovanje podatkov. Tako bi bilo treba v določenih časovnih obdobjih, za katera bi se dogovorili, opraviti samo še inventuro stanja in vzdrževati manjkajoče vsebine. Geodetski vestnik 42 (1998) 3 objekti predvideni viri RELIEF DMR 25 PLASTNICE kote potrebne dopolnitve s padnicami in lomnimi linijami dopolnitev GKB DMR 25 TOPOGRAFSKI PODATKI povezava z ostalimi registri in bazami, ki ~----------__f---------~--------1 jih vodi Geodetska uprava Republike Slovenije HIDROGRAFIJA ZGRAJENI OBJEKTI PROMET POKROVNOST TAL vodotoki stoječe vode vodni pojav morska obala DOF 5 skanogrami TIN nestalni vodotoki podatki Uprave za varstvo narave STAVBE komunalna površina športna površina stolp območje RTP aeroposnetki v merilu : 17 000 CESTE cesta druge prometne površine DOF 5 Banka cestnih podatkov DRSC ŽELEZNICE železniška proga objekti na železnici baza GKB 25 aeroposnetki v merilu 1 : 28 000 podatki SŽ Slika: Pregled podatkovnega modela topografske baze VEGETACIJA RABA TAL Opisi: 1 GOZD 2 TRAJNI NASADI 3 NEZARAŠČENO 4 NEPLODNO G Podatkovni modei Podatkovni model prototipa topografske baze vključuje čez 20 objektov, ki so razdeljeni v pet temeljnih objektnih skupin (grajeni objekti, relief, hidrografija, promet in pokrovnost tal). Posamezni objekti imajo svojo definicijo, kriterij zajema, tip objekta in opise, opredeljene v obrazcu objektnega kataloga. V tem obrazcu so opisani ime objektne baze in objektne skupine (razreda) ter ime objekta, definicija objekta, topološka opredelitev objekta v bazi, način zajema in kriteriji za uvrstitev v bazo ter opisni podatki. Celoten podatkovni model je prikazan na sliki. Model kakovosti odel kakovosti je podlaga za oceno oziroma določitev pokazateljev kakovosti, ki se predstavljajo standardizirano v izkazu kakovosti prostorskih podatkov. Izkaz o kakovosti prostorskih podatkov mora biti uporabnikom na voljo neodvisno od dejanskih topografskih podatkov, da lahko uporabniki preverijo njihovo dejansko uporabo. Na področju standardizacije prostorskih podatkov bodo v Sloveniji postopno prevzeti evropski standardi CEN. Kriteriji kakovosti Osnovni kriteriji za zagotavljanje kakovosti so povzeti po standardih CEN (prEN 287008), ki v modelu kakovosti opredeljujejo: poreklo, položajno in opisno natančnost, logično usklajenost, celovitost in ažurnost. Vsak izmed zajetih objektov je opisan v obrazcu za zagotavljanje kakovosti, ki je sestavni del objektnega kataloga. o Poreklo ali zgodovina zajema, kjer so opisani vir zajema in koraki v obdelavi podatkov ( datum aerosnemanj a, opis fotogrametrične metode, tehnični opis virov, proizvajalec, datum proizvodnje ipd); o Položajna natančnost ponazarja pričakovani odklon geografske lokacije objekta v podatkovnem nizu od prave lege na terenu (test je primerjava vzorca z neodvisnimi meritvami in podatki.) V geodeziji nam položajno natančnost predstavlja srednji pogrešek, ki je koren iz vsote kvadratov posameznih odklonov ( opredeliti je treba predpisani način in vzorec za testiranje položajne natančnosti); o Tematska natančnost (nekateri avtorji jo imenujejo tudi opisna natančnost ali atributna natančnost) odraža natančnost vrednosti, ki so pripisane osnovnim elementom podatkov kot opisi (izraža se lahko v številu napak na sto enot in bo ravno tako različno zahtevana za posamezne objekte in skupine objektov npr. število odstopanj v primerjavi z neodvisnim virom); o Popolnost, imenovana tudi celovitost, je ocena stopnje, do katere so bili osnovni elementi zajeti skladno s postavljenimi pravili (kriteriji) zajema ( odstotek izpuščenih ali preveč uvrščenih podatkov relativno glede na postavljene zahteve oziroma primerjava s stvarnim stanjem na testnem vzorcu); o Logična usklajenost pomeni število elementov povezav in opisov, ki so bili pravilno zapisani (lahko rečemo tudi topološka pravilnost, npr. stavbe, zaprti poligoni niso na cestah ali na vodotokih ipd.); o Semantična natančnost (pomenska), pravilnost zapisov skladno s pravili za prikaz elementov podatkov (ali je most na cesti ali železnici. ipd.); o Ažurnost (časovna natančnost), vidik, ki opredeljuje čas opazovanja, način vzdrževanja in obdobje veljavnosti ( datum zajema, datum vzdrževanja ipd.). Geodetski vestnik 42 (1998) 3 1 Zahtevana kakovost za predstavljen prototip akovost je zahtevana glede na posamezne vire zajema podatkov. Prav tako pa se azlikuje za posamezne skupine objektov in njihovo prinwmost in sposobnost za interpretacijo in identifikacijo. Postaviti je treba točne zahteve, kakšna kakovost topografskih podatkov je še sprejemljiva za večino uporabnikov na eni strani in možnostim državnega proračuna in interesom države na drugi strani, in sicer po posameznih objektnih skupinah in tudi za vsak posamezen objekt (IGF FGG, 1998). Predlog zahtev za položajno natančnost glede na vir zajema je prikazan v preglednici. =:;;;.l y •••. •··· ·.· y ozaina natancnosi ·.· .. OBJEJCI'J .. mani ali enako 1 m STAVBE KOMUNALNE POVRŠINE mani ali enako 2 m DMR25 VODOTOKI CESTE mani ali enako 5 m POKROVNOST TAL ŽELEZNICA PLASTNICE Preglednica Takšen konkreten primer zahtev mora biti izdelan za vsak objekt po vseh naštetih elementih kakovosti. Kontrnla kakovosti V prihodnosti bi morali izdelati celovit projekt zagotavljanja in kontrole kakovosti, saj bodo zajem izvajali zunanji izvajalci, zato bo kontrola kakovosti še bolj pomembna. V ta namen bodo izdelani algoritmi in ustrezna programska oprema. Natančne zahteve za te izdelke bo mogoče podati šele po vzpostavitvi sistema. Načelne usmeritve pa so v standardih mednarodnih organizaciji: ISO (ISO 9000), CEN in CERCO. Poleg kontrole kakovosti samih podatkov v bazi je smiselno opredeliti metode za kontrolo s pomočjo terenskih GPS-meritev in terenske identifikacije. UPORABA PODATKOV IN STANDARDNI IZDELKI Topografski podatki se najpogosteje uporabljajo kot osnova v GIS-analizah in modeliranju ter kot podlaga pri izdelavi posameznih sistemskih kartografskih izdelkov, včasih pa tudi samo kot ozadje v aplikacijah. Po dosedanjih izkušnjah bi tako zasnovan sistem topografskih podatkov, skupaj s skanograrr1i, DOF-om in ostalimi sektorskimi bazami tvoril ustrezno podatkovno jedro za večino uporabnikov. S potrebnim kartografskim procesiranjem in morebitnim dodatnim fotogrametričnim zajemom pa je lahko dobra podlaga tudi za izdelavo standardnih kartografskih izdelkov. Tako oblikovan sistem topografskih podatkov lahko predstavlja tudi možno nadomestilo današnjih topografskih načrtov v merilu 1 : 5000. Takšen nabor objektov namreč omogoča enostavno izrisovanje in vizualizacijo na načrtih v razrezu na sistemske liste tega merila. Dosedanje izkušnje so pokazale, da uporabniki potrebujejo izdelke v merilu 1 : 5000, vendar je bilo vzdrževanje TTN-jev, takšnih kot Geodetski vestnik 42 (1998) 3 so danes, zelo drago in praktično nemogoče v ustreznem času. Z iskanjem medresorskih povezav se je izkazalo, da so najaktualnejši objekti ravno stavbe, promet in pokrovnost tal. Za te objektne skupine smo uspeli identificirati nekaj velikih uporabnikov, zato menimo, da predstavlja naslednji nabor objektov tisti optimum, katerega je še možno vzdrževati v ustreznem času in za razpoložljiva sredstva. Ne smemo seveda govoriti o enakovrednem nadomestilu, ker to prav gotovo ni. Predstavlja zgolj eno izmed ponujenih nadomestil, najboljšo pot do še sprejemljivega izdelka na tej ravni _natančnosti. Na primeru prototipa takšnega izdelka se je pokazalo, da je možno takšen nabor objektov ustrezno vizualizirati v skladu s kartografskim ključem oziroma katalogom kartografskih znakov. Posamezni objekti se prav tako lahko uporabijo kot dodatna oprema, izrisana z DOF-om oziroma kot samostojna vsebina na drugih tematskih podlagah. ZAKLJUČEK a uresničitev predstavljenih nalog bi bilo že v tem koledarskem letu treba začeti z zajemom stavb (vir: fotogrametrija) in posameznih elementov pokrovnosti tal (vir: DOF). Poleg tega pa so narejeni že prvi koraki pri iskanju povezave obstoječih topografskih podatkov z ostalimi resornimi bazami. Opraviti bo treba še kontrolo posameznih vsebin z uporabo neodvisnega vira in izdelati sistem vzdrževanja in distribucije topografskih podatkov. Vključiti bi morali nekatere obstoječe topografske podatke in nadaljevati z njihovim rednim vzdrževanjem. Prav tako morajo bodoči projekti Geodetske uprave Republike Slovenije za izdelavo posameznih topografskih in kartografskih izdelkov upoštevati tako zasnovan sistem topografskih podatkov kot enega izmed virov podatkov. Menim, da je danes zanimanje uporabnikov za sodelovanje pri vzpostavitvi določenih topografskih podatkov dovolj veliko. Geodetska uprava Republike Slovenije in tudi celotna geodetska stroka v Sloveniji še lahko ujamejo vlak in vzpostavijo učinkovit sistem topografskih podatkov, ki ga bomo sposobni redno vzdrževati in distribuirati. Če bomo s prilagoditvijo uporabnikom preveč odlašali, bodo le-ti poiskali druge rešitve in vire za svoje potrebe. Viri: Jakobsson, A., The topographic data system - a new way to compile and update topographic information. National Land Survey of Finland, Proceedings17th !CC, Barcelona, 1995, str. 993-1000 CEN TC-287 home page (URL): httpllf o rum. afnor.fr/ afnor/work/afnor/gpn2/zl 3c/index. htm European Committee for Standardization CEN prEN 12656:1996, Geographic information - Data description Quality, Kvamme, K. et al, Geografski informacijski sistemi. ZRC-SAZU, Ljubljana, 1997 Lipej, B., Optimizacija prostorskega planiranja kot posledica GIS tehnologije in prostorskega managementa. Doktorska disertacija. FGG GG, Ljubljana, 1997 JGF FGG, Izdelava prototipne rešitve digitalno izdelane temeljne državne karte v merilu 1 : 5000, Ljubljana, 1998 Recenzija: Ana Kokalj mag. Dalibor Radovan Geodetski vestnik 42 (1998) 3