Výukový materiál AutoCAD Map 3D 2008 – 1. díl, Úvod

Různou povahu objektů a jevů v území lze v GIS modelovat pomocí různých typů dat. Například stožáry, vrty, studně jsou reprezentovány pomocí bodů, vodní toky, silnice, vedení inženýrských sítí pomocí linií, administrativní jednotky, pozemky, plochy využití území pomocí ploch (polygonů). Pomocí rastrových dat je možné modelovat i jevy, které se v území spojitě mění, jako například nadmořská výška, sklonitost terénu, hustotu osídlení apod. Ke každému prvku mohou být rovněž připojeny popisné informace – atributy (např. délka úseku silnice, kilometráž, počet jízdních pruhů, jednosměrnost provozu, počet obyvatel v daném městě, trasy autobusů s časovými údaji doby jízdy atd.) a další „negeografická“ data, jako jsou tabulky s alfanumerickými daty, textové dokumenty, fotografie, schémata, plánky, videozáznamy aj.
GIS je užitečným nástrojem pro integraci různých typů dat, ne­boť právě díky schopnosti propojovat data na základě jejich polohy v prostoru lze v GIS společně analyzovat různé typy dat z různých databází.

Součásti GIS

 

Definice: Geografický informační systém je souhrnem technického vybavení, softwaru, dat, personálu a metod.

Aby mohl geografický informační systém plnit svoji funkci, musí obsahovat technické prostředky pro všechny fáze zpracování dat. Proto i software Autodesk Map 3D 2007 obsahuje veškeré nástroje potřebné pro tvorbu, správu, aktuali­zaci, kontrolu, zobrazování, analýzu a grafický výstup prostorových dat. Jedná se tedy o celý systém, skládající se z různých součástí, které plní specializované funkce.

Autodesk Map 3D 2007 vystupuje jako GIS software, který splňuje všechny podmínky obsažené v definici. 

Spojení CAD/GIS

CAD – Computer Aided Design znamená počítačovou podporu konstruování.

CAD podporuje, zjednodušuje a rozšiřuje možnosti konstruování v mnoha aplikačních oblastech prostřednictvím výkonného softwaru. CAD obsahuje nástroje pro efektivní tvorbu grafických dat, propojení s negrafickými daty a mnoho dalších funkcí potřebných pro projektování. Základem je grafický editor, kde je možné rýsovat (2D), modelovat (3D), modifikovat, kótovat a počítat. V oblasti modelování umožňuje AutoCAD vytvářet velmi kvalitní modely s věrohodnými texturami a světelnými efekty.

Jelikož je AutoCAD otevřený systém (možnost úpravy systému podle vlastních požadavků), lze jej rozšiřovat o mnoho nových funkcí. Toho bylo využito právě pro spojení CAD a GIS funkcí v Autodesk Map. Autodesk Map 3D 2007 je postaven na platformě produktu AutoCAD 2007 a obsahuje všechny jeho nástroje pro projektování. Navíc je doplněn o široké spektrum GIS funkcí a funguje tak jako určitý most mezi CAD a GIS technologiemi. 

Mezi odvětví, pro které je software Autodesk Map primárně určen patří sektor utilit (elektřina, plyn, voda), komunikační společnosti, státní správa, organizace zabývající se inženýrstvím životního prostředí, zdroji ropy a zemního plynu, zemědělstvím a přírodními zdroji. Autodesk Map je vhodný pro každý projekt, který vyžaduje správu či návrh zdrojů a infrastruktury v přesném grafickém prostředí.

Tento software je určen správcům systémů GIS, odborníkům v oblasti GIS, technikům, plánovačům, projektantům a manažerům správy zařízení a infrastruktury a dalším uživatelům, kteří vytvářejí, udržují a publikují mapy, navrhují infrastrukturu, používají prostorová data k analýze a plánování nebo potřebují integrovat data různých typů a v různých formátech souborů do jednoho pracovního prostředí. Tato data mohou zahrnovat vektorová i rastrová data v řadě různých formátů nebo prostorová i popisná data z databází (Oracle Spatial, ArcSDE, WMS, WFS, atd.). Systém je připraven pro práci s velkým počtem výkresů i s obsáhlými datovými sadami.

1.1.2. Seznámení se s uživatelským rozhraním

Posun Autodesk Map 3D 2007 z CAD aplikace směrem ke GIS technologiím je patrný i z nového uspořádání uživatelského rozhraní. Nově lze volit ze tří základních zobrazení, z nichž každé má poněkud odlišně uspořádané ovládací prvky aplikace a je určeno pro jinou skupinu uživatelů. Jako primární zobrazení je po instalaci nastaveno prostředí Mapa 3D geoprostorová. Jeho základní rozvržení je popsáno níže.

Zobrazení Mapa 3D pro výkresy je určeno hlavně pro projektování, má tedy vzhled blízký současnému rozložení aplikace AutoCAD a zobrazení Mapa klasická umožňuje přepnout aplikaci na starší vzhled, který je znám např. z verze Autodesk Map 3D 2005.

1 Pracovní plocha výkresu – prostor pro zobrazení grafických dat, jejich tvorbu a editaci

2 Panel úloh – úlohy jsou rozděleny na 3 množiny – Průzkumník map slouží ke správě všech datových zdrojů ve výkresu, Správce zobrazení pracuje s tematickou složkou dat a Mapová kniha je určena k publikaci hotových dat.

3 Vlastnosti – okno zobrazující aktuální vlastnosti vybraného (vybraných) objektů, umožňuje také dotazování na objekty ve výkresu na základě jejich vlastností

4 Panely nástrojů – plovoucí okna nástrojů pro rychlé a opakované použití nástrojů. Okna lze ukotvit, upravovat nebo skrýt dle potřeby.

5 Datový pohled – aplikace pro práci s informacemi z externích databází

Ukázka 3 možných stylů zobrazení aplikace Autodesk Map 3D 2007

1. Mapa 3D geoprostorová

2. Mapa 3D pro výkresy

3. Mapa klasická

1.1.3. Možnosti Mapu pro práci s prostorovými daty

Práce se soubory

Aktuální verze programu Autodesk Map ukládá grafiku do nové verze formátu DWG nebo do nového formátu SDF, který slouží jako malá prostorová databáze a je vhodný pro sdílení dat prostřednictvím internetu pomocí Autodesk MapGuide .

Jednou z velkých výhod Autodesk Map je skutečnost, že vám dovoluje pracovat s obrovským množstvím výkresů najednou. Když klasicky otevřete výkres, načtou se vám do paměti všechny objekty z toho výkresu a to nezávisle na tom, jestli chcete se všemi objekty ve výkrese pracovat, nebo ne. Pokud takový výkres obsahuje tisíce objektů, výkon celého systému se podstatně zpomalí.

Všechny požadované zdrojové výkresy lze do výkresu projektu pouze tzv. připojit. Zdrojové výkresy se při připojení nezobrazí a ani se nenačtou do paměti. Potom lze nadefinovat dotaz, které objekty ze všech těchto zdrojových výkresů je třeba zobrazit a se kterými chcete pracovat. Autodesk Map ze všech těchto zdrojových výkresů zobrazí pouze požadované objekty. Ostatní objekty se do paměti nenačtou.

Uživatel má definován základní výkres (pracovní výkres) a další soubory obsahující podkladová data (např. hranice katastrů, bloky zástavby apod.) jsou pouze připojeny. Více uživatelů může mít připojeno zároveň stejné zdrojové soubory a sdílet je pro různé druhy práce.

Tvorba Map

Důležitým krokem při tvorbě nového projektu je návrh kompletní struktury DWG výkresu tak, aby se co nejvíce optimalizoval pro budoucí použití.

Hladiny

Základním požadavkem při tvorbě přehledného projektu je vytvoření kolekce hladin, do kterých umístíme nakreslené objekty podle toho, do jakých logických celků spadají. Správná volba jména projektu a dobře strukturovaný systém hladin vám umožní v rámci projektu lepší orientaci, zobrazování, tvorbu dotazů a výběr objektů ve výkrese.

Definice hladin se provádí z menu Nastavit > Hladina aplikace AutoCAD… . V tomto dialogovém okně se definují nové hladiny a veškeré jejich vlastnosti.

Výkres může obsahovat neomezené množství hladin. Každý výkres vždy obsahuje jednu hladinu s názvem „0“, kterou nelze smazat ani přejmenovat. Každá hladina má následující vlastnosti: barva, typ čáry, tloušťka čáry a plotrovací styl. Tyto vlastnosti hladin jsou připojeny ke všem objektům, které jsou v této hladině umístěny a to pouze za předpokladu, že objekt má vlastnosti barva, typ čáry, tloušťka čáry a plotrovací styl nastavené na HleHlad. Ke každé hladině je také možné doplnit popis či poznámku.

Zobrazení hladiny je řízeno pomocí přepínačů Zapnutá/Vypnutá, Zmrazená/Rozmrazená, Uzamknutá/Odemknutá, Vykreslovat/Nevykreslovat. Jméno hladiny by mělo zcela jasně identifikovat, jaké typy objektů jsou v ní umístěny.
Jméno hladiny by mělo být definováno tak, aby bylo možné jednoduchým způsobem ovládat skupiny hladin s podobným významem pomocí zástupných znaků hvězdička (*) a otazník (?).

 

Zdroje dat

Tvorba digitálních mapových podkladů je možná třemi způsoby:

1.  digitalizace papírových podkladů pomocí digitalizačního zařízení připojeného k počítači (digitizér).

2.  vložení hotových vektorových (či rastrových) dat

·ve formátu DWG jako blok

·importem z jiných grafických formátů

·získaných pomocí GPS

3.  vlastní tvorbou vektorových dat kreslením.

Ve druhém případě je třeba zmínit velké množství podporovaných formátů Autodesk Map pro import a export souborů. To umožňuje výměnu dat mezi jednotlivými GIS softwary: MicroStation (DGN), MapInfo (MIF), ESRI (SHP, Coverage) a GML. Import provedeme volbou nabídky Soubor > Importovat > Vektorové soubory.

Ve třetím případě lze naimportovat do výkresu rastrový obrázek a provést ruční vektorizaci. Mezi podporované rastrové formáty patří BMP, Geospot, GeoTiff, GIF, JPEG, PCS, Photo CD, PICT, PNG, PSD, RLC 1, RLC 2, TARGA, TIFF/LZW, formát ECW organizace Earth Resource Mapping, formát MrSID® organizace LizardTech a další. Kvalitnější možnosti pro vektorizaci rastrových dat nabízí kooperace Autodesk Map 3D s produktem Raster Design. Více o tomto produktu naleznete v kapitole 1.2.

Ke kreslení objektů v Autodesk Map použijeme nástroje, které nejlépe reprezentují typ dat, který pořizujeme (např. linie, křivky, oblouky a body).

Nejčastěji používaným nástrojem je nástroj Křivka . Další kreslící nástroje (kružnice, elipsa, oblouk,..) se v Mapu využijí hlavně při tvorbě bloků pro bodové znaky.

Editace Map

Autodesk Map disponuje vynikajícími nástroji pro čištění grafických dat výkresu. Ty se nejčastěji využívají k opravě chyb vzniklých nepřesnou vektorizací nad rastrem, nepřesným kreslením a nebo importem nepřesných vektorových dat. Čištění probíhá prostřednictvím přehledného průvodce a je popsáno v kapitole Funkce čištění. Mezi další editační nástroje dostupné v prostředí Autodesk Map 3D můžeme zahrnout také transformace dat a nástroje pro modifikaci prvků (přerušení, spojení, rozdělení atd.)

Práce s atributovou složkou dat

Atributová složka dat je realizována v Autodesk Map dvěma způsoby.

Prvním je možnost tvorby a práce s objektovými daty. Objektová data jsou součástí DWG souboru a nejsou samostatně přístupná.

Druhou možností jsou data uložena v externích databázích. Je možné přímé propojení s externími datovými sklady, jako např. Microsoft Access, Microsoft Excel, Oracle Spatial, Microsoft SQL Server a dále databází kompatibilních se standardem ODBC.

Atributová data lze využívat při dotazování na připojenévýkresy a pomocí nich vytvářet tématické mapy.

Data z externí databáze se zobrazují jako tabulka v datovém pohledu.

Práce s rastry

Do vektorových výkresů lze vkládat rastrové obrázky a výsledné soubory zobrazovat a vykreslovat. Kombinace rastrových obrázků a vektorové geometrie lze využívat při kontrole vektorových dat i při jejich aktualizaci z leteckých a satelitních snímků. Mezi rastrová data počítáme i digitální modely terénu ve formátu DEM, které je možné v prostředí Autodesk Map zobrazovat ve 3D modelu a vytvářet na základě jejich atributů tematické mapy.

Topologie

Topologie je soubor vztahů mezi prostorovými objekty. Každému prvku dané topologie je přiřazeno maximum topologických informací, které se využívají při geografických analýzách.

Topologií vytváříme objektová data uložená formou databáze. V databázi je pak každý objekt popsán svým ID, dále svými základními geometrickými informacemi a popisem vztahů k okolním objektům.

Existují tři základní druhy topologií: polygonová, síťová, bodová (uzlová). U polygonové topologie jsou zaznamenány hrany a polygony, které hrana odděluje a centroidy polygonů. Síťová topologie je složena z linií a uzlů, které tvoří síť. A konečně bodovou topologii tvoří pouze samostatné uzly.

Topologii je třeba vytvořit, abychom ji mohli použít při následných analýzách.

 

Analýza dat

Nad daty, která mají vytvořenu topologii lze provádět prostorové analýzy. K dispozici je celá řada analýz používaných při operacích v prostředí GIS.

Pro polygonové, síťové a bodové topologie lze provádět různé překryvné analýzy: průnik, oříznutí, překrytí, sjednocení, vložení, identita.

Pro všechny topologie lze vytvářet obalové (buffer) zóny.

Lze provádět i síťové analýzy: hledání nejkratší cesty, hledání nejlepší cesty (problém obchodního cestujícího) a analýzy dosahu.

Tisk map

Tisk map je posledním krokem při prezentaci prostorových informací. Mapy lze tisknout jednotlivě i formou atlasu jako Mapovou knihu. Při nastavování vzhledu stránky určujeme část grafické plochy, která bude tištěna, v jakém měřítku a jaká bude její poloha na papíře. Pro opakované tisky lze vytvořit tiskovou šablonu.

Ekvivalentem tisku se v poslední době stává i možnost publikace originálních dat v digitální podobě prostřednictvím nezcizitelných formátů dat. Autodesk Map 3D 2007 podporuje publikaci dat do formátu DWF, a to i ve 3D (viz kapitola 6.3).

  Definice souřadných systémů

Autodesk Map má k dispozici řadu souřadných systémů včetně systémů používaných v České republice. K práci se souřadnými systémy je možno přistupovat z menu Nastavit > Definovat globální souřadnicový systém a Nastavit > Určit globální souřadnicový systém. Lze provádět odměřování pomocí volby Analyzovat > Geodetická vzdálenost.

Přiřazení souřadného systému se používá při tvorbě nových dat digitalizací.

Aktuální polohu lze zjišťovat pomocí panelu Sledování souřadnic.

1.2. Další produkty navazující na Autodesk Map – stručný přehled – Civil, Raster Design, MapGuide

Společnost Autodesk nabízí pro oblast GIS a infrastruktury kompletní programovou sadu, která pokrývá potřeby GIS specialistů i projektantů. 

Autodesk Civil® 3D

Objektově orientovaný produkt určený primárně pro projektování v oblasti liniových staveb. Jeho 3D dynamický technický model poskytuje kvalitní prostředí pro zpracování projektů dopravy, projektů obytných a obchodních zón, práci s krajinou, návrhy potrubí, kanálů, odkládání odpadu a mnoha dalších druhů inženýrských projektů až o 50 procent rychleji. Povrchy, příčné řezy, profily, popisky apod. jsou dynamicky propojené, takže můžete rychleji ohodnotit různé varianty, provádět lepšía rychlejší rozhodnutí a vytvořit nejaktuálnější dokumentaci.
Více zde

Autodesk MapGuide® 6.5

Technologii MapGuide slouží k rychlému a snadnému vytváření a publikaci map a návrhů a jejich sdílení prostřednictvím intranetu nebo internetu. MapGuide zlepšuje produktivitu a snižuje náklady na integraci a distribuci map a návrhů.
Nejedná se pouze o jeden produkt, ale o celou technologii. MapGuide verze 6.5 je celosvětově rozšířené a oblíbené řešení mapového serveru s robustní architekturou a širokými možnostmi dalšího rozvoje dle potřeb uživatelů.
Jeho nástupcem seletošním roce stal MapGuide Enterprise, který prošel celou řadou inovací, přistupuje komplexněji ke správě datových zdrojů a existuje také ve volně šířitelné verzi jako MapGuide Open Source jako součást iniciativy OSGEO.
Více o technologii MapGuide zde
Více o MapGuide Open Source a OSGEO zde

Autodesk® Raster Design 2007

Řešení pro správu, konvertování a editování všech typů rastrových obrázků v softwaru AutoCAD® a v produktech založených na softwaru AutoCAD. V případě Autodesk Map je jeho použití vhodné pro přípravu rastrových dat pro další použití – ať už pro analýzy nebo jako podkladová data. Skenované dokumenty, výkresy či katastrální mapy lze velice kvalitně vyčistit a zvýraznit pouze původní informace. Multispektrální snímky lze zobrazovat v nepravých barevných kombinacích, z dat DEM lze vytvářet efektní kartogramy. Velmi precizní jsou také interaktivní vektorizační nástroje pro převod rastrových informací do vektorové podoby. Převádět lze nejen grafiku, ale i text. AutoCAD Raster Design 2008 nefunguje jako samostatná aplikace, instaluje se jako nástavba produktů postavených na AutoCADu.
Více zde

Autodesk Topobase

Jedná se o komplexní systém pro geoprostorová řešení založený na technologiích společností Autodesk a Oracle, který byl na český trh oficiálně uveden v říjnu 2006. Technologie Topobase dovoluje centralizované ukládání a správu grafických, konstrukčních, účetních a jiných textových informací v jedné databázi, s jednotným zabezpečením, správou i optimalizací. Toto řešení je určeno pro oblasti státní správy, projekce, plánování, geodézie, mapování, rozvodných sítí (vodovodní, elektrorozvodné, plynové, telekomunikační, kanalizační), areály (chemičky, ocelárny, letiště…).
Více zde