Novinky zeměměřické knihovny č. 1/2007

Redakční úvodník

Geografická informační služba (GIS) je multidisciplinární výzkumná oblast. Příspěvky prostorových věd přicházejí od geodezie, geografie a kartografie, zatímco příspěvky z výpočetních oborů přicházejí z bází dat, umělé inteligence a výpočetní geometrie. Nadto se využívají i velice rozdílné výzkumné oblasti, kde se využívá GIS, jako je prostorové plánování, archeologie, geologie, stavební inženýrství a biologie, kde se využívá aplikovaného výzkumu v GIS. Výpočetní geometrie se zabývá vším okolo geometrických výpočtů prováděných počítačem. K tomu cíli se vytvořila (dodatečně) teorie založená na matematických základech. 

Pro řešení geometrických úloh se vyvinuly struktury dat a algoritmy, často s rozborem kritických míst (a někdy i jinými rozbory) času a paměťové návaznosti. Technologie výpočetní geometrie mohou být a bývají využívány v mnohých a často velmi rozličných oblastech jako je vidění, plánování cesty, hry, grafika, robotika, lékařské zpracování obrazu a samozřejmě také GIS.

Seminář „Geoinformace a výpočetní geometrie“ Nizozemské geodetické komise (organizovaný společně s Geo Informatie Nederland) se věnoval vztahům mezi GIS a výpočetní geometrií. Výpočty souřadnic jsou potřebné v GIS a výpočetní geometrie vyvíjí postupy, jak na to. Seminář si kladl za cíl zdokonalit vzájemné pochopení obou výzkumných oblastí tak, aby vzájemný styk se v budoucnu ještě zesílil. Doufáme, že studijní dny vyústily do trvalých kontaktů mezi všemi lidmi v Nizozemsku, kteří se zajímají o geometrické výpočty v GIS.

Příspěvky odrážejí rozmanitost možného vzájemného působení mezi výpočetní geometrií a GIS. Témata příspěvků se pohybují od přehledů příslušných technik a prostředků až po řešení speciálních prostorových úloh, jak ve vektorovém, tak i rastrovém oboru a odráží rozličné příspěvky na semináři.

První příspěvek napsal Marc van Kreveld z Utrechtské university a nazval jej Výpočetní geometrie (Computational Geometry). Rozbor algoritmů zahrnuje i poznání, jak účinně řeší daný algoritmus ten který problém. Jedním z hlavních úkolů výpočetní geometrie je nalézt co možná nejúčinnější algoritmus pro pokud možno nejširší oblast geometrických problémů. Ukazuje se, že výpočetní geometrie není dosud pro GIS tak užitečná, jak by měla být, i když se věci postupně zlepšují díky zpřístupnění soft-warových knihoven a jednodušším algoritmům, které za realistických podmínek bývají účinné.

TA triangulace a odpovídající znázornění čtyřhrany a struktury triangulačních dat. Každý čtyřhran a každý trojúhelník obsahuje šest směrníků.

Mark de Berg (z technické university Eindhoven) ve svém příspěvku Algoritmy pro vstup/výstup s rychlou vyrovnávací pamětí pro prostorová data ('I/O- and Cache-efficient Algorithms for Spatial Data') vysvětluje hierarchické vhodné uspořádání paměti na disku, v hlavní paměti a několika úrovních vyrovnávací paměti. Disk bývá až stotisíckrát pomalejší než hlavní paměť.

Vytváření a editace trojrozměrných modelů založené na specifické struktuře dat (quad-edges) se popisuje v článku Čtvercové hrany a Eulerovské operátory pro automatické vypuzování za užití dat LIDAR (Zjišťování světla a určování vzdálenosti) (Quad-Edges and Euler Operators for Automatic Building Extrusion Using LiDAR Data' (LIght Detection And Ranging)). Christopherem Goldem a Rebeccou Tseovou (z university Glamorgan ve Spojeném království). Dlouhodobým cílem výzkumu na jejich modelech bylo spojení lidmi vytvořených objektů s krajinou tak, aby bylo možno modelovat vhodně topologické vlastnosti.

Popis využití prostředků výpočetní geometrie pro řešení kartografických otázek podává Bettina Speckmann (TU Eindhoven) ve svém článku Algoritmy pro kartogramy a jiné specializované mapy (Algorithms for cartograms and other specialized maps). Velikost oblasti na kartogramu odpovídá příslušné geografické proměnné. V článku se uvádí přehled algoritmů kartogramů a zejména se soustřeďuje na výpočet pravoúhlých kartogramů.

Trojrozměrné topografické modelování je námětem článku, který napsal Friso Pening (TU Delft) Omezené čtyřstěnové modely a obnovovací algoritmy pro topografická data (Constrained tetrahedral models and update algorithms for topographic data). Na rozdíl od práce Golda a Tseové nepostupuje pomocí navazovacích povrchů, ale znázorňuje trojrozměrné objekty soustavami čtyřstěnů.

Poslední článek Za zdokonalené řešení schémat pro simulaci metodou Monte Carlo v modelovacích jazycích pro prostředí (Towards improved solution schemes for Monte Carlo simulation in environmental modeling languages) napsali Derek Karssenberg a Kor de Jong z university v Utrechtu. Zabývají se zobrazením prostorových dat na základě dat z terénu na rozdíl od objektově založených prostorových dat v ostatních příspěvcích. Nejčastější struktura dat takového přístupu, pravidelná mřížová síť vyžaduje zcela jiné přístupy. Jazyky pro modelování prostředí jako PCRaster jsou programovací jazyky vložené do GIS pro simulaci postupů v prostředí se odehrávajících. Vytváří se dynamické modely simulující vývoj v čase, kdy stav modelu v čase t_n se definuje jako funkce stavu  předcházejícím časovém kroku t_(n-1). Pro další potřebu se vyžaduje rozšíření na trojrozměrné aplikace a zavedení simulačních technologií Monte Carlo.