GIS - Föreläsningar 2

Question 1

Varför ska man ha databaser och DBMS i GIS?

Answer 1

Stora komplexa datamängder.
GIS används ofta i organisationer med många användare.
Krävs en struktur för all data
Förenklar åtkomst och underhåll
Möjliggör snabb/effektiv sökning och analys
Säkerhet
Access-regler
Lagring och arkivering

Question 2

Vad är en databas?

Answer 2

Strukturerad samlingsdata; åtkomlig på enhetligt sätt
Olika typer; hierarkiska, nätverksobjektsorienterade, relationsdatabaser, objektsrelationella

Question 3

Vad finns det för problem med databaser?

Answer 3

Tekniken förändras snabbt
Data är långlivat
Datauppbyggnad är en stor investering
Måste klara integrering/överföring av data
Måste ha en konceptuell modell

Question 4

Vilka egenskaper har en databas?

Answer 4

Strikt struktur
Säkerhet
Effektiva sökningar
Effektiv lagring
Accesshantering

Question 5

Hybrida system

Answer 5

Separata koordinatfiler + relationsdatabas. Geometriska data i filsystemen och attributdata i en relationsdatabas. Det finns ingen formell standard, några informella.

Question 6

Integrerade system

Answer 6

Koordinater & attribut & metoder i tabeller. Dvs, objektsrelationella DB

Question 7

Relationsdatabaser

Answer 7

Data organiseras i tabeller. Tabellerna kan länkas ihop för att uppnå en bra struktur. Det finns regler och restriktioner vid design av databasen.

Består av tabeller. En relation har attribut (kolumner i tabellen). En relation består av en mängd tupler (rader i tabellen).

Question 8

Regler för relationsdatabaser

Answer 8

Undvik redundans, dvs samma information ska bara lagras en gång. Varje rad måste vara unik.
Bara enskilda värden får lagras i en cell
Undvik funktionella beroenden

Question 9

Vad är en databashanterare?

Answer 9

Ett program som hanterar databaser och lagrar data på ett effektivt sätt. Låter användaren specificera strukturen för databasen. Låter användare ställa frågor till databasen och hanterar ev. samtidig åtkomst till databasen.

Question 10

Transaktionskontroll - ACID

Answer 10

Atomicity - Databashanteraren garanterar att antingen ingen eller hela transaktionen utförs.

Consistency - Databasen är korrekt både före och efter transaktionen

Isolation - Ingen transaktion utanför den aktuella, kan se intermediär status i databasen

Durability - När transaktionen slutförs korrekt går den inte att återkalla

Question 11

Olika sökningar i data

Answer 11

Linjärsökning - Går igenom hela listan från början tills sökt element hittas

Binärsökning - Kräver sorterad lista, t.ex. alfabetisk ordning. Börjar i mitten och kollar om sökt element är > eller < och söker sedan i rätt halva.

Question 12

Index

Answer 12

Syftet med index är att tillåta binärsökning på flera kolumner i en relationsdatabas.

Innebär att en extra datastruktur måste lagras samt extra arbete vid skapande/editering av data

Är egentligen redundant data. men ökar sökhastigheten.

Question 13

Objektsrelationella databaser

Answer 13

Mix av relationsdatabas och objektsorienterad databas.
Stödjer utveckling av mer komplexa datatyper, abstrakta datatyper (ex geometrier)

Question 14

Vad är objektsrelationell lagringsstruktur?

Answer 14

Koordinater, attribut och topologi i tabeller

Tabeller för många vektorskikt lagras tillsammans i samma databassystem, DBMS

Topologiska egenskaper i separata tabeller som kan hantera topologiska relationer inom och mellan vektorskikt

Operationer (metoder) som är gemensamma för klasser av liknande objektstyper (punkter, linjer, polygoner) kan lagras/hanteras

Question 15

Vad finns det för problem med att lagra geometriska data i en relationsdatabas?

Answer 15

Relationsdatabsen är främst gjort för att lagra text och siffror. Den är inte bra på att lagra komplicerad data som geometrisk data.

Det finns ingen enhetlig standard för hur dessa ska lagras.

Vidare stöjder inte standard SQL geometriska och topologiska frågor.

Question 16

Spatiala databaser

Answer 16

Objektsrelationella databaser som har speciella datatyper för geometrier (punkt, linje och polygon). Utöver heltal, flyttal och text

Har även inbyggda funktioner för att ställa geometriska och topologiska frågor till databasen (spatialt utvidgad SQL). Exempelvis enkelt att fråga vilka länder som är grannländer till Frankrike.

Question 17

Objektsorienterade databaser

Answer 17

Är uppbyggda utifrån objektklasser med: attribut och metoder

Tillåter komplexa datatyper, t.ex. geometriska datatyper

Möjliggör användning av egna objektklasser och datatyper

Finns inget vedertaget frågespråk

Question 18

Vad kan rasteroperationer utföras på?

Answer 18

Local - Cellen
Focal - Grannskapet
Zonal - Enligt en zon
Global - Inom ett raster

Question 19

Vad är en omklassificering/gruppering?

Answer 19

De ursprungliga cellvärden ersätts med andra värden för att dela upp datamaterialet i ett mindre antal klasser eller grupper, att anpassa data. Detta underlättar vidare analys och tolkning av spatiala mönster

Question 20

Zonbaserade operationer

Answer 20

Operation som används för att analysera grupper av celler i ett raster, som finns inom en viss zon eller grupp. Grupperna kan t.ex. bestå av:
Definierade polygoner ex. kommuner
Rasterceller med ett gemensamt värde
Definierade “regioner”

Analyserna kan vara matematiska eller statistiska (medelvärde, standardavvikelse, max-, min-värde, summering av attribut eller antal celler som ingår i gruppen etc)

Question 21

Operationer inom ett raster

Answer 21

Avståndsberäkningar
Längdberäkningar:
Identifiera alla celler som bygger upp en linje
Beräkna avståndet mellan de ordnade cellerna
Längden är summan av de beräknade avstånden mellan cellerna
Multiplicera med cellstorleken

Areaberäkningar:
Beräkna antalet celler i polygonen
Multiplicera antalet med cellstorleken
Notera att detta är en uppskattning och troligtvis en överskattning av arean

Statistiska beräkningar

Buffertzoner:
Avståndsberäkning + omklassning
Kan användas på punkter, linjer och polygoner.
Ex. Vilka områden ligger inom 1 km från en tätort

Question 22

Grannskapsoperationer

Answer 22

Beräkning av en cells värde styrs av granncellernas värden

Grannskapet- ofta kallat “fönster” - måste definieras

Fönsterstorleken kan vara 3x3, 5x5, 7x7 osv

Fönstret är oftast kvadratiskt

När fönsterstorleken är definierad anges vilken operation som ska utföras inom detta

Resultatet från operationen skrivs in i fokalcellen i ett nytt rasterskikt

Fönstret flyttas över matrisen, kolumn för kolumn och rad för rad:
Kallas filteroperation

Producerar en ram som saknar relevanta värden

Question 23

Vad kan topografi användas för inom GIS?

Answer 23

För att studera hur terrängen påverkar:
Byggnationskostnader
Transportkostnader
Dränering - översvämningsrisk
Siktfält

Question 24

Rastermodellen

Answer 24

I en rastermodell delas den yta som ska representeras (t.ex. ett område på jordytan) in i ett rutnät med ett antal lika stora celler (rutor).
Varje ruta tilldelas ett numeriskt värde som motsvarar det attribut som representeras

Question 25

Precisionproblem i rastermodellen

Answer 25

Det är inte möjligt att representera punktobjektens, linjeobjektens eller polygonobjektens exakta placeringar inuti cellen

För att lösa detta behöver man öka den geometriska upplösningen, blir dock mycket data. Då behövs mycket lagringsutrymme

Question 26

Vad är geometrisk upplösning?

Answer 26

Geometrisk upplösning = cellstorlek
Hur stor yta i verkligheten som varje värde i matrisen täcker
Hög upplösning = liten cellstorlek
Låg upplösning = stor cellstorlek
Objekt är beroende av i vilken upplösning de representeras

Question 27

Vad för information krävs för att tolka och lagra rasterdata?

Answer 27

Antal rader och kolumner
Upplösning i x- och y-led
Koordinater i x- och y-led för minst en punkt i koordinatsystemet
Legend och attributförklaring
Annan generell metadata (enhet, projektion och koordinatsystem…???)

Question 28

Vad är nätverksanalys?

Answer 28

Hjälper oss med att hitta snabbaste vägen för utryckningsfordon i ett gatunät
Uppskatta/beräkna spänningsfall i elektriska ledningsnät
Optimera postutdelning i ett bostadsområde
Spåra föroreningsutsläpp i ett dräneringsnät

Question 29

Vad finns det för krav för nätverksanalys?

Answer 29

Topologisk uppbyggnad av linjenätverket (inga glapp)
Information om hur linjerna sitter ihop (vilka gator som hänger ihop)
Nödvändiga attribut (antal fordon/väg, hastighetsbegränsningar, längd etc)

Question 30

Vad består nätverket av?

Answer 30

Noder, t.ex. vägkorsningar, nätomkopplare
Länkar, t.ex. vägar, rör, elledningar
Information om hur linjerna och loderna är sammankopplade, dvs nätverkstopologi. Samt attribut till länkade databaser, som beskriver motstånd (vikter) för graden av flöde över/genom noder och länkar. Motstånd kan vara tid, kostnad, lutning etc.

Question 31

Vad är NVDB?

Answer 31

Nationell vägdatabas.

I princip uppbyggd av två delar:
Vägnätet, som beskriver hur vägen sträcker sig genom landskapet och hur vägarna hänger ihop

Företeelser knutna till vägen, som beskriver vägens egenskaper och de regler som gäller för vägen. T.ex. vägens bredd, tillåten hastighet, vägens namn, ansvarig etc.

Question 32

Vilka variabler behövs för att hitta den kortaste vägen?

Answer 32

Distans (hastighet etc) - motsvarar den variabel man undersöker
Väg - anger vilken väg som är kortast fram till den aktuella noden
Inkluderad - anger om den aktuella noden är behandlad eller inte

Question 33

Varför gör man nätverksanalys med rasterdata?

Answer 33

Hitta optimala vägar i vilken riktning som helst
Kontinuerlig yta (inte bunden till sina segment)
Exempel:
Dra en ny väg
Hitta migrations-vägar (ekologi). Djur, växter t.ex.
Spridning av bränder i skog och mark.

Question 34

Vad är interpolation?

Answer 34

Bestämma en punkts värde utifrån andra punkter med kända värden

Question 35

Tobler’s first law (rumslig autokorrektion)

Answer 35

“Everything is related to everything else. but near this are more related than others”

Question 36

Vad är global interpolation?

Answer 36

Global funktion för hela området. Anpassar ett polynom till de kända punkterna. Högre grad av polynom leder till större osäkerhet mellan de kända punkterna.

Question 37

Vad är lokal interpolation?

Answer 37

Avståndsviktad medelvärdesinterpolation
Bilinjär interpolation
Närmaste granne interpolation

Question 38

Vad är sökområdet inom lokal interpolation och vad påverkar det?

Answer 38

Sökområdet påverkar det interpolerade värdet vid avståndsviktad medelvärdesinterpolation.
Sökområdet kan antingen beskrivas som ett antal punkter (t.ex. 5 närmaste punkterna) eller genom ett avstånd (sökradie)
Alla punkter i sökområdet påverkar beräkningen
För stort sökområde - går mot globalt medelvärde
För litet sökområde - risk att inga punkter finns eller för stor påverkan av enstaka punkt