🛰️ GIS, GNSS a dálkový průzkum

Mapa z průsvitek

O čem to je

Mapy.cz ti ukážou silnice, zastávky, vrstevnice i letecký snímek. Můžeš si zapnout cyklotrasy a vypnout restaurace. Za tím stojí GIS – počítačový systém, který skládá informace o místech jako průsvitné fólie přes sebe.

GIS používají hasiči, urbanisté, zemědělci i vědci. Pomáhá odpovídat na otázky typu „kde?“ a „co je poblíž?“.

Nové pojmy

Prostorová dataInformace, které mají kromě obsahu i polohu (souřadnice).Školy v Brně s adresou a počtem žáků.
GIS (geografický informační systém)Počítačový systém, který prostorová data ukládá, zobrazuje a analyzuje.Program, ve kterém zjistíš, kolik domů leží v záplavovém území.
VrstvaJedna „fólie“ s daty jednoho druhu. Vrstvy se skládají přes sebe.Vrstva silnic, vrstva budov, vrstva řek.

Krok 1: Vrstvy

Každá vrstva obsahuje jeden typ objektů. Když je položíš přes sebe, vznikne mapa – a hlavně můžeš vrstvy kombinovat a počítat s nimi.

Krok 2: Dva způsoby uložení dat

Vektorová dataObjekty popsané geometrií: bod (jedna poloha), linie (čára), polygon (uzavřená plocha).Zastávka = bod, řeka = linie, jezero nebo hranice lesa = polygon.
Rastrová dataMřížka čtverečků (pixelů). Každý má jednu hodnotu – barvu, výšku, teplotu.Letecký snímek, mapa teplot.
AtributyTabulka vlastností objektu.U řeky: název, délka, průtok.

Vyzkoušej si to

Otoč kartičky – ke každému objektu si napřed zkus říct, jestli by byl bod, linie, nebo polygon.

  • studna – bod
  • silnice – linie
  • les – polygon
  • zastávka – bod
  • řeka (na malé mapě) – linie
  • letecký snímek – rastr

Krok 3: Analýza

Síla GIS je v kombinaci vrstev. Data o poloze se navíc dají získat z družic: GNSS (GPS, Galileo…) určí polohu, dálkový průzkum Země dodá snímky.

Řešené příklady

Obec hledá místo pro novou školu. Které vrstvy v GIS použije?
Vrstvu bydlišť dětí, stávajících škol, silnic a zastávek, volných pozemků a záplavových území. Hledá pozemek, který je volný, mimo záplavy a nejblíž co nejvíc dětem.
Při povodni chtějí hasiči vědět, které domy jsou ohrožené. Jak?
Překryjí vrstvu záplavového území (polygon) s vrstvou budov. GIS vybere budovy uvnitř polygonu a z atributů ukáže adresy a počet obyvatel.
✗GIS je jen jiný název pro digitální mapu.
✓GIS data nejen zobrazuje, ale hlavně s nimi počítá – vybírá, překrývá, měří vzdálenosti.

Mapa je jen výstup. Podstatou GIS je analýza: odpověď na otázku „kde a proč“.

GIS = data + poloha + analýza. Data jsou ve vrstvách: vektor (bod, linie, polygon) nebo rastr (pixely). Letecký snímek je rastr, řeka linie, jezero polygon.

Z vesmíru

O čem to je

Mobil ví, kde jsi, i uprostřed lesa bez signálu operátora. Předpověď počasí ukazuje mraky nad Evropou z vesmíru. Obojí funguje díky družicím.

Ukážeme si, jak družice určí tvoji polohu, jak „fotí“ Zemi a jak se jejich data zpracují v GIS.

Nové pojmy

Družice (satelit)Umělé těleso, které obíhá kolem Země.Navigační, meteorologické, komunikační družice.
GNSSGlobální družicové navigační systémy – určují polohu kdekoli na Zemi pomocí signálu z družic.GPS je jeden z nich.
Dálkový průzkum Země (DPZ)Získávání informací o Zemi bez přímého kontaktu – z družic, letadel nebo dronů.Družicový snímek ukáže, kde hoří les nebo kde je sucho.
GISGeografický informační systém – počítačový systém pro ukládání a analýzu dat s polohou. Data skládá do vrstev.Vrstva silnic + vrstva řek + letecký snímek.

Jak GNSS určí polohu

Každá družice vysílá signál s přesným časem odeslání.
Přijímač změří, jak dlouho signál letěl, a z toho spočítá vzdálenost od družice.
Vzdálenosti od tří družic určí bod v prostoru (šířku, délku, výšku).
Hodiny v mobilu nejsou přesné jako atomové hodiny družic, proto je potřeba čtvrtá družice – dopočítá chybu času.

Otoč kartičky: kdo který systém provozuje?

  • GPS – USA
  • Galileo – Evropská unie
  • GLONASS – Rusko
  • BeiDou – Čína

Agentura EU pro vesmírný program (EUSPA), která řídí Galileo, sídlí v Praze.

Dálkový průzkum a GIS

Snímky z družic jsou rastr – mřížka pixelů. V GIS se kombinují s vektory: body (zastávka), liniemi (řeka) a polygony (jezero, hranice lesa).

Řešené příklady

Proč GPS v mobilu určí polohu hůř mezi vysokými domy?
Domy zakrývají část oblohy, mobil vidí méně družic. Signál se navíc odráží od zdí, takže letí delší cestou a vzdálenost vyjde špatně.
Jak zjistit z vesmíru, jestli je pole suché?
Družice snímá i záření, které lidské oko nevidí (např. infračervené). Zdravé rostliny ho odrážejí jinak než suché. Ze snímku (rastru) se tak dá spočítat, kde vegetace trpí.
✗Na určení polohy stačí jedna družice, mobil jen „zachytí“, kde je.
✓Přijímač potřebuje signál nejméně ze 4 družic.

Z jedné družice zná jen vzdálenost – mohl by být kdekoli na kouli kolem ní. Tři vzdálenosti určí bod, čtvrtá opraví chybu hodin.

GNSS (GPS – USA, Galileo – EU, GLONASS – Rusko, BeiDou – Čína) potřebuje aspoň 4 družice. DPZ = data bez kontaktu (snímky = rastr). EUSPA sídlí v Praze.
🗺️Kartografická zobrazení🌬️Atmosféra a její cirkulace