Informačné technológie a verejná správa SEN - VÍZIA - SKUTOČNOSŤ GIS (a geoinformatika) na Slovensku - súčasnosť, potreby a ďalší rozvoj Ján Tuček, Lesnícka fakulta Technickej univerzity Zvolen Obsah vystúpenia:  1. Úvod  2. GIS a súvisiace informačné technológie  3. Aplikácie GIS a súvisiacich technológií  4. Dáta a informácie pre GIS  5. Sociálne zázemie pre GIS a NGII  6. Perspektívy rozvoja a záver

1. Úvod „… žijeme v informačnom veku postindustriálnej spoločnosti…“ Dnes už okrídlená fráza, ktorej aktuálnosť sa prejavuje hádam vo všetkých oblastiach rozvoja ľudskej spoločnosti. Vo vzťahu ku geografickým informáciám pôvodne výrok Saula Cohena, (1990), prezidenta Association of American Geographers: „Súčasný záujem geografie (alebo iných disciplín) o spracovanie údajov a manipuláciu s nimi je odrazom medzinárodného úsilia o naplnenie potrieb postidustriálneho informačného veku.” Správa z United Nation Conference on Environment and Development (Earth Conference) Rio de Janiero, 1992: „Priepasť v existencii, kvalite, súvislosti, štandardizácii a dostupnosti údajov medzi rozvinutými a rozvojovými krajinami sa zväčšuje. To vážne znižuje schopnosť vykonať kvalifikované rozhodnutia týkajúce sa životného prostredia a rozvoja.“ Chápe sa, uznáva, zdôrazňuje, či až preceňuje sa význam údajov a informácií, Informácie majú hodnotu, cenu, ich vytvorenie vyžaduje náklady, Je potrebná technológia pre prácu s nimi.

1. Úvod - pokračovanie - V Európskych podmienkach Agenda GI 2000, - Oficiálna programová orientácia Európskych krajín v oblasti geoinformácií, - Mimoriadna pozornosť venovaná na Západe i Východe. Robert Barr, GeoEurope, 1999, Issue 4, pp. 18-19: Prečo sa všeobecne uznávané konštatovania i konkrétne oficiálne programové tézy len ťažko darí plniť ? Tvorcovia a užívatelia geoinformácií - nátlaková skupina, alebo fan klub ? Komu poslúžia geoinformácie - kde je naše zázemie ? Reč peňazí - prečo sú náklady tak vysoké ? Prínos - oplatí sa investovať do geoinformácií a ich infraštruktúry ? - Obsah článku je záujímavý a aktuálny, - Pojednáva o Európskych problémoch a súvislostiach, - Má svoju paralelu v národných, rezortných i inštitucionálnych pomeroch, - IT Fórum môže byť príspevkom k pomenovaniu a riešeniu problémov, ktoré článok otvára v podmienkach Slovenska.

2. GIS a súvisiace informačné technológie Vymedzenie záujmovej oblasti Geografické informačné systémy Chápanie Aspekty Definície Súčasti Informačné technológie súvisiace s GIS Informatika a informačné systémy Informačné technológie Databázové systémy CAD systémy Digitálne modely terénu Geoinformatika

2. 1. Vymedzenie záujmovej oblasti Geografický informačný systém Geographical information system Geographic information system Geo-informationssystem Mitášová, (1998), Rapant, (1999) aj iní: Geo (geografický) - naznačuje vzťah k informáciám o objektoch v geopriestore, - naznačuje vzťah k vedám o Zemi širšie - geológia, pedológia, klimatológia …, - naznačuje vzťah k vedám o meraní objektov na Zemi a spracovaní informácií o nich - geodézia, geografia, kartografia… Grafický - naznačuje orientáciu na vizualizáciu a grafickú prezentáciu. Informačný - naznačuje zameranie na prácu s informáciami - zber, ukladanie, analýzu, syntézu …, - naznačuje vzťah k informatike. Systém - naznačuje štrukturovanosť a zložitosť.

2. 2. Rôzne úrovne chápania pojmu GIS GIS ako technológia HW SW prístrojové vybavenie programové GIS ako konkrétna aplikácia technológia slúžiaca na prácu s konkrétnymi údajmi určitého územia s určitým cieľom, so sociálnym a organizačným zázemím GIS ako vedecká, či technická disciplína najobecnejšie, najširšie chápanie - pritom najnejasnejšie a najhoršie vymedziteľné podľa posledného vývoja sa za disciplínu považuje skôr geoinformatika - GIS ako aplikácia GIS ako kľúčová, integrujúca súčasť geoinformatiky

2. 3. Rôzne aspekty - zamerania činnosti s GIS Kartografický - práca s mapami Databázový - ukladanie a management informácií Analytický - analýza a syntéza informácií

2. 4. Definície GIS Nejednotné názory Celé prehľady definícií v súborných publikáciách Rôzne prístupy k definovaniu - procesne/funkčne orientovaný, - komponentný, - databázový, - aplikačný. Rapant, (1999) doporučuje uvažovať so 4 logickými súčasťami definície GIS chápaného ako konkrétna aplikácia: - časť definujúca z čoho sa GIS aplikácia skladá, - časť definujúca čo aplikácia GIS vykonáva, - časť definujúca prečo to robí, - časť definujúca aký je účel aplikácie.

2. 4. Definície GIS - pokračovanie Burrough, (1986): “Súbor prostriedkov pre zber, ukladanie, vyhľadávanie, transformáciu, analyzovanie a zobrazovanie priestorových údajov z reálneho sveta z hľadiska: 1. ich polohy vzhľadom k definovanému súradnicovému systému, 2. ich popisných - atribútových vlastností, 3. ich priestorových vzťahov k iným objektom, ich topológie.“ ESRI, (1990):: “GIS je organizovaný súbor počítačového hardwaru, softwaru a geografických údajov (naplnenej bázy dát) navrhnutý na efektívne získavanie, ukladanie, upravovanie, obhospodarovanie, analyzovanie a zobrazovanie všetkých foriem geografických informácií.“ Streit, (1997): „GIS je na počítačoch založený informačný systém na získavanie, obhospodarovanie, analýzu, modelovanie a vizualizáciu geoinformácií. Geo data, ktoré využíva, popisujú geometriu, topológiu, tématiku (atribúty) a dynamiku (zmeny v čase) geoobjektov.“

2. 4. Definície GIS - pokračovanie Neumann, (1996): “GIS je kolekcia počítačového technického vybavenia, programového vybavenia, geografických údajov a personálu určená k účinnému zberu, ukladaniu, údržbe, manipulácii, analýze a zobrazovaniu všetkých foriem geograficky vztiahnutej informácie.“ Rapant, (1999): “GIS je funkčný celok vytvorený integráciou technických a programových prostriedkov, dát, pracovných postupov, obsluhy, užívateľov a organizačného kontextu zameraný na zber, ukladanie, správu, analýzu, syntézu a prezentáciu priestorových údajov pre potreby popisu, analýzy, modelovania a simulácie okolitého sveta s cieľom získať nové informácie potrebné pre jeho racionálnu správu a využívanie.“ Skrátene: “GIS je počítačový systém schopný ukladať, udržiavať a využívať údaje popisujúce miesta na zemskom povrchu.“

2. 5. Súčasti GIS Hardware Užívateľ Údaje, informácie Software

2. 6. Súčasti GIS - hardware

2. 7. Súčasti GIS - software

2. 7. GIS software - štruktúra a spôsoby používania Rozdelenie analytických funkcií GIS: - analýzy štatistické, - analýzy modelu terénu, - meracie a interpolačné funkcie, - geografické analýzy - dotazovanie databázy, - logické prekrytie, - mapová algebra, - vzdialenostné analýzy, - analýzy sietí, - analýza obrazov (najmä z DPZ), - analýza zmien, - podpora rozhodovania. Príkazový riadok Systém ponúk Makrá a programy

2. 7. GIS software – komplexnosť a vertikálne členenie ARC/INFO Náklady ArcView MapObjects ArcExplorer Počet užívateľov GEO server Map server

2. 7. GIS software – komplexnosť a vertikálne členenie Produkt Typ úloh Počet užívateľov rádove Tvorba a správa geografickej databázy MGE FRAMME GeoMedia FieldView Nástroje na: Modelovanie Analýzu Mapovanie Distribúciu 10 - ky 100 - ky Analýza a syntéza údajov Vyhľadávanie a vizualizácia 1000 - ky

2. 8. Informatika a informačné systémy Informatika (computer science) je veda o systematickom a automatickom spracovaní informácií s použitím počítačov podľa algoritmov (Claus a Schwill, 1991, Streit, 1997). Údaje - dáta - sú štrukturované sekvencie symbolov založené na pravidlách syntaxe, (Streit, 1997), - sú zdrojové fakty a výsledky pozorovania (popis entít) reálneho sveta, (Reeve, 1994), - sú reprezentácie faktov, pojmov, alebo inštrukcií formalizované spôsobom vhodným pre prenos, interpretáciu, uloženie alebo spracovanie prostredníctvom ľudí, alebo automatov, (Neumann, 1996). Informácia - vznikne spojením dát s významom - sémantikou, (Streit, 1997), - je výsledkom úspešnej analýzy údajov, (Reeve, 1994), - je význam, ktorý človek prisudzuje údajom, (Neumann). Informačný systém - je špecifikovaný súborom prvkov vo vzájomných informačných a procesných vzťahoch, ktoré spracovávajú údaje a zabezpečujú výmenu informácií medzi prvkami systému (Pokorný, 1992). - je systém na uchovávanie, znovuzískavanie, spájanie a vyhodnocovanie informácií; pozostáva zo zariadenia na spracovanie dát, údajov, systému banky dát a vyhodnocovacích programov (Claus a Schwill, 1991).

2. 8. Informačné systémy a technológie Vývojové - používajú príbuzný pojmový a technologický aparát, - slúžia na vytvorenie aplikovaných informačných systémov, - obsahujú vývojové prostredie, programovací, makro alebo špecializovaný jazyk, - označujú sa aj ako informačné technológie, - príkladom v nami komentovaných oblastiach môžu byť: databázové systémy - Data Base Management Systems - DBMS, geografické informačné systémy - Geographic Information Systems - GIS, expertné systémy - Expert Systems - ES, systémy pre počítačom podporované projektovanie a kreslenie - Computer Aided Design and Drafting. Aplikované - sú vytvorené pomocou vývojových pre konkrétny účel, oblasť použitia, alebo organizáciu.

2. 8. Informačné technológie súvisiace s GIS Systémy pre počítačovú kartografiu - CAM Systémy pre management informácií - AM/FM GIS Systémy pre analýzu obrazov najmä z DPZ - DIPS Databázové systémy - DBMS Systémy pre počítačom podporované projektovanie - CAD GIS ? Systémy pre prácu s digitálnym modelom terénu

2. 9. Geoinformatika Pravda, (1994): Neumann, (1996): aj geoinformačná veda, geomatika, GIS science Pravda, (1994): „Vedecká disciplína ktorá skúma prírodné a socioekonomické geosystémy (ich štruktúru, interakciu a dynamiku v časopriestore) pomocou počítačového modelovania na základe databáz geografických poznatkov.“ Neumann, (1996): „Geoinformatika je vedecká a technická disciplína, ktorej predmetom sú priestorové údaje a ktorá sa sústreďuje na ich zber, ukladanie, manipuláciu s nimi a ich zprostredkovávanie.“ Mitášová, (1998): „Geoinformatika skúma tie isté javy a procesy ako ostatné geovedné odbory. Používa však iné metódy, nástroje a prostriedky - digitálne mapovanie a získavanie údajov, geopriestorové modelovanie a počítačovú interpretáciu geoinformácií. Cieľom je vytvorenie funkčných modelov geosystémov, priestorová analýza a prezentácia geoinformácií a poznatkov.“

2. 9. Geoinformatika Streit, (1997): aj geoinformačná veda, geomatika, GIS science Streit, (1997): „Geoinformatika je aplikovaná informatika zameraná na riešenie špecifických problémov v geovedách so špeciálnym dôrazom na geografickú polohu objektov. Geografické objekty, ktoré skúma majú definovanú geometriu, topológiu, tématický popis a dynamiku.“ Dôležité oblasti jej výskumu a aplikácií v súčasnosti: - získavanie digitálnych geo údajov v teréne - globálne polohovanie a navigačné systémy - analýza a hodnotenie údajov diaľkového prieskumu Zeme - geografické informačné systémy - integrácia znalostných systémov a GIS - vývoj a aplikácia geoštatistických metód - systémy pre podporu rozhodovania - numerické simulačné modely a prognostické modely pre priestorové procesy - použitie multimediálnych metód - digitálne kartografické systémy - trojrozmerná vizualizácia, virtuálna realita

3. Aplikácie GIS a súvisiacich technológií Aplikácie technológie (GIS) sú veľmi rôznorodé a každá je svojim spôsobom osobitá a unikátna. Prejavuje sa v nich: Tvorivosť, odborné znalosti a osobitný prístup autora(ov) pri riešení konkrétnych problémov, Použité hardwarové a softwarové vybavenie, Prístup k modelovaniu a štrukturovaniu dát, Použité funkcie a nástroje technológie. Existujú obecné skutočnosti, ktoré sú pre použitie technológie (GIS) v rôznych aplikáciách spoločné a ktoré je možné posudzovať či už v príprave - projektovaní, alebo hodnotení aplikácie. Ide predovšetkým o: Definovanie účelu a cieľov aplikácie, Spôsob aplikácie hardwarových a softwarových prostriedkov, Hodnotenie vstupov a používaných postupov, Určenie požadovaných výstupov aplikácie. Voženílek, (1996) hovorí v tomto zmysle o “formulácii aplikácie”.

3. 1. Formulácia aplikácie Implementácia aplikácie do technológie má: 1. Účelový aspekt - tématické zameranie (špecializácia užívateľa). 2. Objektový aspekt - objekty v aplikácií a ich reprezentácia (objekty zahrnuté do modelu, ich vlastnosti, spôsob a detailnosť popisu). 3. Datový aspekt - typy a kvalita dát. 4. Aspekt vstupov a výstupov - zdroje vstupných údajov, kvalita, vlastnosti, podrobnosť, kompatibilitu, vierohodnosť; formy, podrobnosť, typ výstupov (mapy, grafické formy - tabuľky, databázové súbory, vrstvy, kresliace súbory, atď.).

užívateľa 3. 2. Účelový aspekt - tématické zameranie a špecializácia Z účelu realizovaného GIS vyplýva: 1. Konkrétny cieľ aplikácie. 2. Detailne chápaný obsah aplikácie (téma, merítko a úroveň abstrakcie modelovania reality). 3. Prístupy k štrukturovaniu dát (formáty dát, operácie, štruktúry dát). Podľa charakteru riešených úloh možno rozlíšiť tri skupiny aplikačných projektov: 1. Všetky úlohy sú vopred presne definované. 2. Časť úloh je vopred presne definovaná, avšak niektoré sú známe len z časti. 3. Žiadna časť plánovanej aplikácie nie je presne definovaná - každá jej obmena môže predstavovať samostatný projekt.

3. 2. Formulácia aplikácie - tématické zameranie Neexistuje všeobecne uznávané rozdelenie oblastí aplikácí GIS Na základe štúdia literatúry a historického vývoja je možné identifikovať najmä nasledovné oblasti: ochrana prírody, ekologické štúdie a syntézy, krajinné inžinierstvo, obhospodarovanie prírodných zdrojov, lesníctvo, poľnohospodárstvo budovanie a správa rozvodných sietí (elektrina, spoje, voda, plyn), štátna správa a najmä správa katastra, armáda, geografické a geomorfologické štúdie, geológia, baníctvo, ťažba surovín, hydrológia, meliorácie a regulácie tokov, budovanie regionálnych a miestnych informačných systémov, doprava, správa majetku, zdravotníctvo, bankovníctvo, prieskum trhu a marketing ...

3. 3. Komplexnosť postupov a odvodzovanie nových informácií - povaha celkového cieľa Modelovanie a simulácia procesov Odvodzovacie mapovanie Dotazy na databázu

3. 4. Podpora rozhodovania Definovanie problému Heinimann, (1994), Czeranka In: Dolinger, Strobl, (1996) rozoznávajú: Systémy pre podporu rozhodovania - Decission Support Systems (DSS), Systémy pre podporu priestorového rozhodovania - Spatial Decission Support Systems (SDSS). Novým momentom v porovnaní s bežnými systémami pre management informácií - DBMS a GIS je orientácia na management informácií v procese rozhodovania: Definovanie problému Získanie informácií relevantných k problému Ocenenenie - ohodnotenie prípustných variantov riešenia Výber optimálneho riešenia na základe porovnania hodnotenia variantov

3. 4. Podpora rozhodovania údaj 1 údaj 2 . údaj n Triedenie Analýza Syntéza Pochopenie Analýza Dedukcia Skúsenosti Interpretácia informácia 1 informácia 2 . informácia n znalosť SDSS Expertný DBMS systém Užívateľské prostredie Banka metód Grafické a analyt. funkcie SDSS DSS GIS

4. Dáta a informácie ako základná súčasť GIS Význam vstupu údajov Rozdelenie zdrojov Kvalita Štandardizácia Metadátové informácie Infraštruktúra a legislatívny rámec Dostupnosťúdajov a úloha počítačových sietí

4. Údaje ako základná súčasť GIS   ·       Význam vstupu údajov: Náročnosť časová a finančná, Dostupnosť zdrojov, kvalita údajov, Vývojové zmeny – rozširovanie digitálnych údajov – dôsledky a súvislosti ·       Priame a nepriame meranie ·       Zaznamenávanie údajov Analógový a digitálny záznam, Prevod z analógového do digitálneho tvaru: - manuálny, - poloautomatický, - automaticky. ·      Aktualizácia údajov

4. 1. Primárne zdroje údajov pre GIS   Údaje získavané priamym meraním a zisťovaním na objektoch a. Pre geometrickú časť popisu geoobjektu - Geodetické merania a GPS, Fotogrametria, Dialkový prieskum Zeme. b. Pre atribútovú časť popisu geoobjektov   - priame zisťovanie v teréne, - demografické a sociologické údaje, - prehľady, výkazy, štatistické údaje, - fotogrametria – fotointerpretácia, - Dialkový prieskum Zeme.

4. 2. Sekundárne droje údajov pre GIS   Údaje získavané spracovaním kartografických a digitálnych podkladov bez priameho merania a zisťovania v teréne. Kartografické podklady:   - priame zisťovanie v teréne bolo vykonané v procese tvorby mapy, pri analógovej forme je potrebné vykonať digitalizáciu, pri digitálnej forme len konverziu formátu. Digitálne podklady: - u databázových súborov prichádza do úvahy konverzia formátov alebo len pripojenie k databáze GIS.

Detaily popisu kvality Info o doterajšom používaní 4. 3. Kvalita údajov Mikrokomponenty: polohová vernosť atribútová vernosť logická skladba rozlišovacia schopnosť Makrokomponenty: úplnosť údajov Užívateľské komponenty: dostupnosť náklady na získanie CEN/TC 287 ISO/TC 211 Detaily popisu kvality Info o doterajšom používaní a zmenách Informácie o pôvode ................................. Pyramída kvality ...........................

Geometria Topológia Tématika Dynamika Metadata 4. 4. Metadátové informácie Sémantické Syntaktické Pragmatické Content Standard for Digital Geospatial Metadata (USA, 1995) Identifikácia Kvalita Priestorová organizácia Súradnicový systém Entity a ich atribúty Spôsob šírenia Aktuálnosť CEN/TC 287 ISO/TC 211 Dátový model Geometria Topológia Tématika Dynamika Metadata

5. Sociálne zázemie pre GI a GIS na Slovensku Zdroje základnej literatúry - obmedzené Periodiká – odborné a populárne časopisy – úplne chýba Konferencie, odborne zamerané podujatia - obmedzené Štúdium a školenie – pomerne rozvinuté Produkcia softwaru a údajov – zatiaľ málo rozvinuté Profesné organizácie Narodná infraštruktúra pre geoinformácie

5. 1. Národná geografická informačná infraštruktúra Pojem NGII – národná priestorová dátová infraštruktúra Súhrn politických, legislatívnych, informačno-technologických a organizačných nástrojov pre tvorbu, správu, výmenu a použitie geografických dát a informácií. Účel NGII Efektívna tvorba, správa a distribúcia korektných geografických informácií na úrovni: globálnej / nadštátnej regionálnej / štátnej lokálnej / miestnej Rámec pre štandardy, smernice, dohody, pravidlá, stimuly ... Báza NGII Celoštátne informačné systémy s geografickým zameraním - účelové GIS a zdroje údajov pre ne (správa katastra, poľnohospodárstva, lesného a vodného hospodárstva, ochrana životného prostredia, správa miest a obcí, ...) Zdroje údajov a informácii pre GIS na Slovensku – manažovanie metadát.

5. 2. Základné faktory rozvoja NGII na Slovensku Vonkajšie: Rozvoj svetových a Európskych štruktúr, Rozvoj princípov harmonizácie a interoperability GI a GIS, Rozvoj v oblasti štandardov a metadát, Prístupový proces Slovenska do EU. Vnútorné: Doterajší nedostatočne koordinovaný rozvoj, Nejednotnosť lokalizačnej bázy, Nerovnomerný rozvoj a orientácia jednotlivých rezortov, Politika informatizácie spoločnosti.

5. 3. NGII na Slovensku – hlavné problémy súčasnosti Absencia ucelenej koncepcie štátu v oblasti GI a GIS: - lokalizačná báza, - nedostatočná technologická vybavenosť orgánov a inštitúcií štátu, - nízka úroveň vedomostí pracovníkov štátnej a verejnej správy z oblasti geoinformatiky, - problémy v tvorbe základných údajov, - roztrieštenosť rezortných systémov, - chýbajúca legislatíva. Absencia orgánu (inštitúcie) zodpovednej za rozvoj informatizácie spoločnosti ako celku vrátane budovania NGII. Zaostávanie v rozvoji informatizácie spoločnosti obecne. Ešte donedávna absencia nevládnej organizácie združujúcej odborníkov v oblasti GI a GIS – v roku 2002 bola založená Slovenská asociácia pre geoinformatiku – SAGI. Zaostávanie v tvorbe a zavádzaní noriem a štandardov.

6. Perspektívy rozvoja problematiky a záver Obecne chápané ide o mimoriadne perspektívnu oblasť Rozvoj technologický (SW): konvergencia systémov (vývoj operačných systémov, objektového programovania a štrukturovania), geografická informácia už nie je natoľko výnimočná: - Casetari, (1994): „Je to fakt. Dni GIS sú spočítané!“ „GIS nahrádza GIM !“ - Spooner, (1999): „GIS je mŕtvy!“ horizontálne a vertikálne prerastanie systémov, štandardizácia a otvorenosť systémov. Rozvoj v aplikáciách: globalizácia problémov spoločnosti, rozvoj infraštruktúry pre geoinformácie, rozširovanie aplikácií modelovania a simulácií, podpory rozhodovania - Mowrer, (1997) uvádza prehľad 24 aplikovaných SDSS na báze GIS a DBMS, zdokonaľovanie aplikácií pre management a správu.

6. 1. Aktuálne rozvojové trendy a potreby na Slovensku Vytvoriť ucelenú koncepciu NGII na Slovensku ako súčasti informatizácie celej spoločnosti, Vytvoriť podmienky pre vybudovanie a zavedenie jednotnej lokalizačnej bázy pre geograficky orientované IS, Systematicky budovať integrované informačné systémy rezortov vrátane ich geograficky orientovaných súčastí, Vytvoriť podmienky pre racionálny zber, štrukturovanie a distribúciu základných údajov pre GIS, Vytvoriť a využívať systém pre efektívne manažovanie metadátových informácii o dátových zdrojoch pre GIS, Vytvoriť podmienky pre široké využívanie geograficky orientovaných IS v štátnej správe a samospráve, Vytvoriť podmienky pre široké využívanie údajov a informácii geograficky orientovaných systémy celou spoločnosťou – počítačové siete a Internet.

6. 2. Aktuálne rozvojové trendy a potreby na Slovensku Bariéry: Nedostatok financii, Nízka úroveň vedomostí v špecifických oblastiach, Nedokonalosť doterajších riešení, Nízka technologická úroveň orgánov a inštitúcii. Výhody: Tradície a skúseností s riešením podobných problémov tradičnými spôsobmi, Celkove dobré akademické, výskumné a čiastočne aj realizačné zázemie, Poznatky z krajín, ktoré tieto problémy už vyriešili.

Ďakujem za pozornosť! tucek@vsld.tuzvo.sk