Geografický informační systém (GIS)
(anglicky: Geographic information system)
je na počítačích založený informační systém pro získávání, ukládání, analýzu a vizualizaci dat, která mají prostorový vztah k povrchu Země. Geodata, se kterými GIS pracuje, jsou definována svou geometrií, topologií, atributy a dynamikou.
Geografický informační systém umožňuje vytvářet modely části zemského povrchu pomocí dostupných softwarových a hardwarových prostředků. Takto vytvořený model lze pak využít například při evidenci katastru nemovitostí, předpovídání vývoje počasí, určování záplavových zón řek, výběru vhodné lokace pro čistírnu odpadních vod, plánování výstavby silnic apod.
Ukázky realizovaných projektů v rámci GIS
Klimatická regionalizace
Geoinformatické modelování klimatické regionalizace bylo založeno na vstupu dat z třicetileté řady měření teplot a srážek na klimatologických stanicích z let 1961 až 1990 a na užití absolutních a korigovaných altimetrických dat. V řešení pomocí přímých měření – průměrných ročních teplot a srážek byly aplikovány běžné statistické postupy.
K formování zprostředkujících veličin – trvání období s převládáním teplot a trvání hlavního období sucha byly použity různé modifikace metody součtových řad. Uplatnil se vliv morfometrických charakteristik sklonitosti, expozice, slunečního ozáření, konvexní a konkávní konfigurace reliéfu. Další momenty modelování představují regresní vztahy, v nichž nezávisle proměnnou tvoří absolutní a korigované výšky. Transformace souřadnic přechodem přes elipsoidy, prostorové interpolace přímých i zprostředkujících veličin a homogenizace dat byly uskutečněny s malou prostorovou jednotkou zpracování – 100 x 100 m (ha). Výsledná databázová data lze aplikovat v dalších projektech.
Ukázka výstupu z databáze v podobě mapy ČR s trváním období s převládáním teplot nad 10°C a klimatické regionalizace.
Evapotranspirační modelování
Ovzdušné srážky jsou jedním prvkem vodní bilance a evapotranspirace jako výpar z různého typu povrchu, zejména standardního zatravnění je dalším významným prvkem vodní bilance. Metodika FAO stanovuje výpočet evapotranspirace Penman – Monteith rovnicemi.
Výpočet pro daný bod a čas lze uskutečnit ze znalosti údajů o lokalizaci, výšce, teplotách, vlhkosti vzduchu, tlaku vodní páry, větru, slunečním svitu atd. Mezi výškami jako nezávisle proměnnou a rozdíly srážky – evapotranspirace nebo podíly srážky/evapotranspirace jako závislými proměnnými existují korelace a regresní vztahy.
Regionalizační modelování
V každém státě existují oblasti s méně příznivými podmínkami pro zemědělskou činnost. Vedle parametrů předepsaných Evropskou unií je možné ke stanovení zmíněných oblastí použít národní kriteria na bázi klimatické regionalizace.
V tomto smyslu lze modelovat podle:
- trvání období s převládajícími teplotami nad 10°C, tzv. vegetačního období
- množství ročních srážek
- trvání hlavního období sucha
Hodnoty kritérií lze např. zvolit takto:
- trvání vegetačního období ≤ 164 dní
- množství ročních srážek ≤ 540 mm
- trvání hlavního období sucha ≥ 23 dní
Pro zařazení konkrétního katastrálního území do oblasti může platit podmínka, že zvolené hodnoty platí pro více než 40 % jeho rozlohy katastrálního území.
Proces je vizualizován pro okres Rakovník.
Topologické modelování a simulace
Podstata projektu spočívá v geoinformatickém modelování s topologickým generalizačním algoritmem. Prakticky se vychází z lokalizace základních územních jednotek obcí České republiky. Řešení využívá sadu generalizačních programů s modifikovanými postupy vytváření generalizovaného grafu s ohledem na omezení algoritmu (topologicky, metricky i pomocí tematických atributů) tak, aby byla nalezena nadřazená sídla a určeny jim odpovídající regiony integrované původních základních územních jednotek.
Základní územní jednotky respektují fyzicky geografickou tvářnost a dopravní soustavu konkrétních prostorů, protože vznikly z historicky daných katastrálních území. Podobné vlastnosti vykazují interované regiony nadřazených sídel. Navržené modelování je natolik obecné, že může být aplikováno jak pro kartografii, tak pro geoinformatické vymezení oblastí hospodářského, energetického, zemědělského, ekologického, zdravotního a dalších potenciálů.
Vytvořené modely byly podrobeny simulaci na různých úrovních. Dosažený stav pro Karlovarský kraj dokládají vizualizace – modelování s topologickým generalizačním algoritmem, stav po hodnotitelských úpravách a po simulaci na úrovni obcí.
