Geodesi och databaser

Question 1

Definiera “Geodesi”

Answer 1

Disciplin som behandlar storleken och formen på jorden och hur den mäts

Question 2

Vad är Geografiska koordinatsystem?

Answer 2

För att beskriva en position på den sfäriska jordytan används två vinklar i jordens mittpunkt. Dessa vinklar mäts konventionellt i grader, minuter och sekunder. Beroende på den önskade noggrannheten och i olika sammanhang förekommer också decimala delningar.

• Latitud eller bredd, förkortat lat. eller φ (fi), är vinkeln som mäts utmed ortens meridian från ekvatorn åt nord- eller sydpolen. Vinkeln mot nordpolen räknas som positiv, medan vinkeln mot sydpolen räknas som negativ. Norra respektive södra polcirkeln ligger till exempel på N 66,6° (+66,6°) respektive S 66,6° (-66,6°), där N och S betecknar norra respektive södra halvklotet.
• Longitud eller längd, förkortat lon. eller λ (lambda), är vinkeln som mäts utmed ortens parallell från 0°-meridianen åt öst eller väst till högst 180°, den så kallade 180°-meridianen. Vinklar österut från nollmeridianen är definierade som positiva, medan vinklar västerut är negativa.[nb 1] Liksom för latitud skrivs riktningen företrädesvis med väderstreck i stället för tecken: E GG,g° (+GG,g°) respektive W GG,g° (−GG,g°). Longituderna bildar storcirklar runt jorden.

Question 3

Vad är ett Geodetiskt referenssystem?

Answer 3

Ett geodetiskt referenssystem används för att ange punkter på marken i förhållande till jordytan, geoiden, ellipsoiden och/eller deras förändringar med tiden, ibland även deras förhållande till omgivande universum.[1]

Till skillnad från i engelskan där begreppet delas upp i reference system, som är den teoretiska definitionen, och reference frame, som är systemet realiserat eller förverkligat som koordinater bestämda för punkter i ett stomnät, så används begreppet på båda delarna i Sverige, ofta även med ett visst sätt att ange koordinater, som till exempel fallet är med RT 90, som har en viss ellipsoid, koordinaterna på punkterna i stomnätet, samt utöver det även en viss kartprojektion, ett visst koordinatsystem och ett visst sätt att ange koordinater.

Question 4

Vad är SWEREF 99 TM?

Answer 4

SWEREF 99 TM är baserat på det geodetiska referenssystemet SWEREF 99 och samma kartprojektion som används för UTM zon 33N men är utvidgad till hela Sveriges bredd. Från 2007 började SWEREF 99 TM ersätta RT90 i Lantmäteriets produkter.

Question 5

Vad är UTM?

Answer 5

Universal Transverse Mercator (UTM) är ett koordinatsystem bestående av tvärställda, skärande kartprojektioner som täcker jorden från 80°S till 84°N. Polerna täcks av koordinatsystemet Universal Polar Stereographic (UPS).

Systemet består av 60 projektionszoner i Gauss-Krügers (Transversal Mercator) projektion och varje zon är 6 grader bred. Projektionstypen kallas även Gauss konforma projektion eller Gauss hannoverska projektion. Projektionstypen är i olika varianter mycket vanlig för kartor som inte avviker från projektionens medelmeridian för mycket. +/- 10 grader har nämnts. I närheten av denna meridian är projektionen längdriktig i alla riktningar, och fungerar som man förväntar sig. Den passar bra för ett land som Sverige, som är avlångt i nord-sydlig riktning, och ligger också till grund för de flesta kartor som vi har.

Question 6

Vad är noggrannhet och precision? (komplettera)

Answer 6

Traditionellt har man skilt på noggrannhet och precision. I modern litteratur har dessutom termen riktighet lanserats. Riktigheten anger mätvärdenas genomsnittliga överensstämmelse med det sanna värdet, noggrannheten anger spridningen kring detta sanna värde och precisionen spridningen kring mätseriens medelvärde eller tyngdpunkt. Om förekomsten av systematiska och grova fel har reducerats till ett minimum är riktigheten den högsta tänkbara, samtidigt som noggrannheten och precisionen är densamma. Detta förutsätts i det följande, varför endast termen noggrannhet används. För att kontrollera att denna förutsättning är uppfylld kompletteras dock noggrannhetsanalyserna med analyser av de geodetiska nätens tillförlitlighet eller kontrollerbarhet, som karaktäriserar deras känslighet för inverkan av grova fel.

Det bör observeras att noggrannhet är en kvalitativ term. Uppgifter av typen ”noggrannheten är 1 cm” är alltså felaktiga. Genom att utnyttja satellitnavigationstekniken erhålls tredimensionella positioner där den vertikala komponenten beskriver punktens geometriska höjd över referensellipsoiden. Denna typ av höjd kan avvika från höjden över havet med flera tiotals meter. För att kunna omvandla höjder över ellipsoiden till höjder över havet
krävs kännedom om geoidens form.

Question 7

Höjdtyper (komplettera)

Answer 7

h = H + N
Samband mellan olika höjdtyper

N är avståndet mellan ellipsoiden och geoiden (geoidhöjd)
H är avståndet mellan geoiden och topografin (“höjd över havet”
h är höjd över ellipsoiden

Vi anger höjden ”över havet” och havet utgörs i dessa sammanhang av en nivåyta, den så kallade geoiden. Oregelbundenheterna i jordens tyngdkraftsfält gör även att geoidens form är oregelbunden.

Question 8

Vad är Loxodromisk linje?

Answer 8

som på en sfär eller sfäroid dras så att den skär alla genom polerna gående cirklar (meridiancirklar) under konstant vinkel. Den har utseendet av en spiral. Inom navigationen spelar loxodromen en viktig roll. Om ett skepp ständigt rör sig i samma väderstreck, utgörs dess väg av en sådan linje. Med så kallade loxodromiska tabeller kan man för varje tidpunkt bestämma skeppets longitud, om man känner den tillryggalagda vägen och riktningen. På kartor, utförda efter Mercators projektion, representeras alla loxodromiska linjer av räta linjer

Question 9

Vad är en Geoid?

Answer 9

En geoid (av grekiska: geo, jord och eides, liknande) är en yta som ungefär sammanfaller med havsytans genomsnittliga nivå. Den sägs ofta vara en nära återgivning eller fysisk modell av jordens äkta form och enligt Carl Friedrich Gauss är geoiden en “matematisk bild av jorden” eller, egentligen, av dess gravitationsfält. Geodeter kan beräkna höjden hos punkter på kontinenterna ovanför denna tänkta men fysiskt definierade yta genom en teknik som kallas avvägning.

Question 10

Vad är otrodrom?

Answer 10

A great circle, also known as an orthodrome or Riemannian circle, of a sphere is the intersection of the sphere and a plane which passes through the center point of the sphere. This partial case of a circle of a sphere is opposed to a small circle, the intersection of the sphere and a plane which does not pass through the center. Any diameter of any great circle coincides with a diameter of the sphere, and therefore all great circles have the same circumference as each other, and have the same center as the sphere. A great circle is the largest circle that can be drawn on any given sphere. Every circle in Euclidean 3-space is a great circle of exactly one sphere.

Skär rakt igenom och på så sätt kan man räkna ut kortaste vägen mellan två punkter.

Question 11

Varför bytte man från ellipsoiden Bessel till GRS 80 år 1980?

Answer 11

Den gamla definitionen på 1 meter (1791 i Paris): en tiomiljondels jordmeridiankvadrant (alltså: avståndet ekvatorn – nordpolen ansågs vara 10 000 km, idag är måttet 9 985 km. Man missbedömde avplattningen!).

Question 12

Vad är skillnaden mellan ett geografiskt koordinatsystem och ett projicerat koordinatsystem?

Answer 12

Geografiskt koordinatsystem är positionen på ellipsoiden och uttrycks i longitud och latitud.
Projicerat koordinatsystem är positionen på den projicerade ytan och uttrycks i x/y i meter.

ex. är SWEREF 99 TM ett projicerat koordinatsystem för att ange geografiska positioner i Sverige. Koordinatsystemet är baserat på det geodetiska datumet (eller referenssystemet) SWEREF 99 och använder samma kartprojektion som UTM zon 33N, men utvidgad till hela Sveriges bredd.

Question 13

Vilka är de tre huvudgrupperna av kartprojektioner?

Answer 13

Cylindrical (cylindrisk)
Conic (konisk)
Azimuthal

Question 14

Återge egenskaper hos den cylindriska Mercator? Ge några exempel på andra cylindriska projektioner

Answer 14

●Conformal, preserverar vinklar
●Loxodromer visas som raka linjer
●Bra till havs.
●Endast rätt skala vid ekvatorn
●Skalor och ytor blir vilseledande vid höga latituder.
skalor ökar, och blir oändliga vid polerna.

Mercator: Conformal (preserves angles)
Gall-Peters cylindrical equal-area (Preserves area)
Equirectangular / Platte carée (Preserves neither angle nor area. Longitude/latitude shown as a grid of equal rectangles)

Question 15

Lambert (conic)

Answer 15

● Conformal (angles are preserved)
● Straight lines = ~ meridians (for short distances)
● Popular among pilots

Question 16

Azimuthal equidistant

Answer 16

● Proportions from center point are correct

● Shows meridians as straight lines if the center point is one of the poles

Question 17

Vad är Secant projections?

Answer 17

Secant projections ”cut” the earth’s surface instead of ”touching” (tangent) it.

Question 18

Vad är Gnomonic projection?

Answer 18

All meridians and orthodromes are straight lines

Question 19

Vad är UTM?

Answer 19

• Collection of conformal projections
• Each UTM projection covers a zone of 6 in width
• Uses a secant (”cutting”) Transverse Mercator
• Uses the WGS84 ellipsoid
• Widely used, e.g. for global datasets delivered in tiles

Question 20

Vad är databaser?

Answer 20

Required for storage of large quantities of data
● A functional (electronic) database must:
– Be able to store data
– Be searchable
– Allow data extraction
– Allow changes and updates of data

Question 21

Vad är relationella databaser? Vilka datatyper?

Answer 21

En relationsdatabas består vanligtvis av en databas med flera tabeller, även kallade relationer.

● Consists of multiple linked tables
● Row = record/object
● Column = datafield/attribute
● Each individual row represents one object/item

Datatyper i relationella databaser:
Float (decimaltal), integer (heltal tom ca 30k), long integer, text

In ArcGIS tables and most other relational databases, every column can only contain one data type.

Question 22

Hur fungerar databasoperationen Join?

Answer 22

Den “joinar” databaser till en, därför fungerar one-to-one och many-to-one.
Relate används för att koppla samman databaser men ändå inte göra databaserna till en databas, dvs one-to-many och many-to-many

Exempel:
One-to-many:
(databas1) City ((Has)) Citizens (databas2)

Many-to-many:
(d1) Cities ((Runs)) Film at cinema (d2)

Many-to-one
(d1) Cities ((In)) Country (d2)

Question 23

Vad är egenskaperna hos databasoperationen Relate?

Answer 23

Används till one-to-many och many-to-many.

• Can handle all types of relationships
• Databases exist independent of each other
• Can be used to transfer selections from one layer to another, related, layer

Question 24

Vad är skillnaden mellan geodatabaser och vanliga databaser?

Answer 24

= ability to create connection between an object’s spatial position and other properties (geo-relational)

Question 25

Egenskaper hos attributtabeller för raster i ArcGIS?

Answer 25

● Attribute tables are automatically created only for integer rasters
● OID (sometimes FID), VALUE and COUNT can not be edited
● Additional fields (columns) can be added and changed

Question 26

Vad är ett databasspråk?

Answer 26

Tillåter en att ‘prata’ med en databas. Ett specifik språk krävs (query language (QL)), och ändringar i databasen kräver ett datamanipulerande språk (DML)

User -> Database interference -> Access data: QL t.ex. SQL -> (Change data: DML)

Question 27

Vad är SQL?

Answer 27

Structured Query Language

● Language used to select/extract data from relational databases

● Simple example:
”POPULATION” > 5000

● More advanced:
SELECT *
FROM ”Sweden_statistics”
WHERE ”number_persons_60_65 ”> 1000
ORDER BY ”kommun”

SQL in ArcGIS
● Supports selections based on:
1. Attribute (Select by Attributes)
2. Other selection (not SQL) Location (Select by location)
vector files only!

Select by attributes

• Selects from one table
• Logical statements

Select by location

• Only vector data
• Requires spatial relation

Question 28

Vad är Booleansk logik?

Answer 28

Used to find or combine data
(both for spatial data and attribute data)

● There are many Boolean expressions
– Can be used for both data selection based on attributes AND
for spatial analysis (more on the latter later)
– Important to understand the difference between Boolean
logic in SQL and spatial analysis.

Typer:
AND
OR
NOT
XOR (Exclusive-OR is a logical operation that outputs true only when inputs differ (one is true, the other is false)) This is sometimes thought of as "one or the other but not both". This could be written as "A or B, but not, A and B"

Finns VENN-diagram:
(A AND B) OR C
A AND (B OR C)

Question 29

Vad är skillnaden mellan boolesk logik i SQL och spatial analysis?

Answer 29

?

Question 30

Förklara boolesk XOR

Answer 30

XOR (Exclusive-OR is a logical operation that outputs true only when inputs differ (one is true, the other is false))

This is sometimes thought of as “one or the other but not both”. This could be written as “A or B, but not, A and B”.

More generally, XOR is true only when an odd number of inputs are true.

Question 31

Vad är objektorienterade databaser?

Answer 31

databas som är anpassad för objektorienterade program: i en objektdatabas lagras inte data i direkt åtkomlig form, utan som attribut i objekt.
/
A data management structure that stores data as objects (instances of a class) instead of as rows and tables as in a relational database.

● Instead of storing data in tables, each object is stored as
”a package”
● Objects inherit properties from different classes
● Potentially useful in GIS
● No support for SQL

En relationsdatabas består vanligtvis av en databas med flera tabeller, även kallade relationer.

Question 32

Vad är skillnaden mellan relationsdatabser och objektorienterade databaser?

Answer 32

I en SQL/relationsdatabas jobbar man mot tabeller som består av rader som består av fält. För att komma åt och uppdatera data används SQL, Structured Query Language som satsvis (likt “strukturerad programmering”) hämtar, lägger till, ändrar eller tar bort rader i databasen.
I en obj. orienterad databas vet du inte riktigt hur datat lagras och du behöver inte bry dig om det heller. Det kan lagras på liknande sätt som i en relationsdatabas eller som binära datamängder. För att komma åt och ändra data använder du OOP (object oriented programming) alltså i stället för SQL SELECT * FROM.. kanske du skulle skriva (i VB)
Dim DbCustomer As New OODB.Schemas.Customer
DbCustomer.Find(“bla bla”)
MsgBox (DbCustomer.Address)

Question 33

Vad är object relational databases?

Answer 33

Object relational databases
● A compromise between object oriented and relational
databases
● Future database type for GIS?
● Makes it possible to establish rules for spatial data, objects
and attributes in a databse
● In ArcGIS: Geodatabases

Question 34

Vad är Geodatabaser? och vad är deras för- och nackdelar?

Answer 34

●Attribute data is still stored in tables
● Rules for structure and behavior of data
enables adaptation of data for different
purposes
● Two kinds: Personal and File
geodatabases

Fördelar:
● Better compression of data
● Attribute tables in the geodatabase kan be related to each
other in different ways
● Files can be forced to use a specific coordinate system
● Possible to implement complex spatial relationships

Nackdelar:
To extract a single file from a geodatabase it must be exported
● Complex structure that relies on a good setup
● If the database crashes, all data is lost
● Can be a source of frustration for user…

Question 35

Vad är domains (domäner) i geodatabaser?

Answer 35

● Template for attributes that is stored within the

geodatabase and can be assigned to files

Question 36

Vad kan göras med kontakt/koppling mellan rumsliga datafiler i en geodatabas?

Answer 36

Connections between spatial data files in a geodatabase
enables e.g.:
– Analysis of topology
– Definition of network rules

Question 37

Vad är en Geodatabas?

Answer 37

A database or file structure used primarily to store, query, and manipulate spatial data. Geodatabases store geometry, a spatial reference system, attributes, and behavioral rules for data. Various types of geographic datasets can be collected within a geodatabase, including feature classes, attribute tables, raster datasets, network datasets, topologies, and many others. Geodatabases can be stored in IBM DB2, IBM Informix, Oracle, Microsoft Access, Microsoft SQL Server, and PostgreSQL relational database management systems, or in a system of files, such as a file geodatabase.

Question 38

Egenskaper för kartprojektioner:

Answer 38

● Återgivning av geometrin är aldrig optimal i hela kartan

● En rund jord kan inte avbildas korrekt på ett platt papper.

●Geometrin är bäst nära ekvatorn/central-meridianen eller asimutalen

● Många projektioner har inbyggda skalförskjutningar nära kanterna för att minska felen.

●En projektion kan vara: Ytriktig (equal-area), Vinkelriktig (conformal), Längdriktig (equidistant).
!Aldrig alla tre samtidigt!

Question 39

Vad är topologi?

Answer 39

Geometric relation between objects
● Geodatabases allows for rule definitions, analysis and editing
of topology

Question 40

Vad är Network datasets?

Answer 40

● Complicated datastructures with many relations require a
geodatabase t.ex. bro som connectar väg men som då ej är connectad med vägen under bron
● Can be used to:
– Find shortest route
– Analyze accessability
– Plan routes
● Extensions for network analysis in ArcGIS: Network Analyst

Question 41

Vad är geodetiskt datum?

Answer 41

I regel definieras begreppet som de parametrar som beskriver en referensellipsoid och hur ett koordinatsystem är relaterat till den