Kapitel 1 Introduktion till geografisk informationsbehandling Lars Harrie och Lars Eklundh 1.1 Inledning... 14 1.2 Tillämpningar inom geografisk informationsbehandling... 15 1.2.1 Användning av geografisk informationsbehandling...15 1.2.2 Tillämpningsområden för geografisk informationsbehandling...15 1.2.3 Värdet av geografisk informationsbehandling...16 1.3 Geografiska data... 17 1.3.1 Konceptuella modeller av verkligheten...17 1.3.2 Egenskaper hos geografiska data...20 1.3.3 Terminologi...21 1.4 Programvaror för geografisk informationsbehandling... 22 1.4.1 GIS-program...22 1.4.2 Andra programvaror inom geografisk informationsbehandling...23 1.5 Geografisk informationsbehandling igår och idag... 24 1.6 Bokens struktur... 25 1.6.1 Läsanvisningar...25 1.7 Lästips... 26 Kapitel 2 Användning av geografiska data Karin Larsson, Lennart Olsson, Fredrik Ekelund och Björn Lahti 2.1 Inledning... 28 2.2 Visualisering... 28 2.2.1 Visualisering i kartor...28 2.2.2 Visualisering av statistiska data...31 2.2.3 Visualisering av punktbaserad information...34 2.2.4 Visualisering av kontinuerliga data...34 2.2.5 Visualisering av kartor och bilder geometrisk anpassning...36 2.3 Sökning och urval... 38 2.3.1 Sökning i attributdata...38 2.3.2 Sökning i geometriska data...39 2.3.3 Kombinerad sökning...39 2.4 Analys... 41 2.4.1 Lokalisering...41 2.4.2 Nätverksanalys och positioneringstjänster...42 2.4.3 Analys av rumsliga förhållanden och processer...44 2.4.4 Analys av dynamiska rumsliga processer...46 2.5 Geografisk informationsbehandling som stöd i en organisation... 48 2.6 Lästips... 50 Kapitel 3 Infrastruktur för geografiska data Ewa Rannestig och Ulf Sandgren 3.1 Inledning... 52 3.2 Det institutionella ramverket... 53 3.2.1 Geodataråd, Geodatastrategi, och Lantmäteriets samordningsroll...53 3.2.2 Upphovsrätt och licensfrågor...54 3.2.3 Integritet och säkerhet vid behandling av data...55 3.2.4 Finansiering och prissättning...55 3.3 Standarder, specifikationer och riktlinjer.. 56 3.3.1 Vad är en standard?...56 3.3.2 Behovet av standarder för geografisk information...56 3.3.3 Organisation av standardiseringsarbetet...56 3.3.4 Exempel av standarder för geografisk informationsbehandling...57 3.4 Grundläggande geografiska data... 58 3.4.1 Viktiga svenska geografiska data...58 3.4.2 Exempel på globala och europeiska geografiska data...59 3.4.3 Geodetiska referenssystem...61 3.5 Teknisk infrastruktur... 61 3.5.1 Metadata...61 3.5.2 Geodataportaler...62 8
3.6 Forskning, utveckling och utbildning... 63 3.7 EG-direktivet Inspire... 63 3.7.1 Syfte och omfattning...64 3.7.2 Huvudområden...64 3.8 GMES och GEO... 65 3.9 Lästips... 66 Kapitel 4 Referenssystem och kartprojektioner Jonas Ågren och Hans Hauska 4.1 Inledning... 68 4.2 Att ange ett läge på jorden... 68 4.3 Koordinater och koordinatsystem... 69 4.3.1 Tredimensionella kartesiska koordinater...69 4.3.2 Jordellipsoiden och geodetiska koordinater..70 4.3.3 Plana koordinater...72 4.3.4 Geoidhöjd och höjd över havet...73 4.4 Geodetiska referenssystem... 74 4.4.1 Globalt anpassade tredimensionella referenssystem....74 4.4.2 Höjdsystem...76 4.4.3 Geoidmodeller...77 4.4.4 Regionalt anpassade tvådimensionella referenssystem...78 4.4.5 Kommunala referenssystem...79 4.5 Kartprojektioner... 80 4.5.1 Principiell uppbyggnad av kartprojektioner...80 4.5.2 Några vanliga kartprojektioner...82 4.5.3 Kartprojektioner i Sverige...83 4.6 Koordinattransformationer... 84 4.6.1 Tredimensionell likformighetstransformation...85 4.6.2 Direktprojektion...85 4.7 Lästips... 87 Kapitel 5 Insamling av geografiska data Dan Klang och Jonas Ågren 5.1 Inledning... 90 5.2 Geodetisk datainsamling... 90 5.2.1 Traditionella geodetiska metoder...90 5.2.2 Positionsbestämning med GNSS...94 5.3 Introduktion till fjärranalys och fotogrammetri... 100 5.3.1 Fjärranalys...100 5.3.2 Fotogrammetri...104 5.3.3 Aktiva sensorer...106 5.4 Datainsamling med fotogrammetri och fjärranalys... 109 5.4.1 Planering...109 5.4.2 Georeferering...109 5.4.3 Bearbetning...110 5.4.4 Analys...113 5.5 Lästips... 115 Kapitel 6 Rumsliga datastrukturer Lars Eklundh och Petter Pilesjö 6.1 Inledning... 118 6.2 Lagring av tal och text i datorn... 118 6.2.1 Binär lagring av data...118 6.2.2 Lagring av heltal...119 6.2.3 Lagring av decimaltal...119 6.2.4 Lagring av text...120 6.3 Vektorstrukturen... 121 6.3.1 Punkter...121 6.3.2 Linjer...121 6.3.3 Ytor...125 6.4 Rasterstrukturen... 127 6.4.1 Representation av geometriska objekt i rasterstrukturen...129 6.4.2 Representation av kontinuerliga ytor...130 6.4.3 Lagring av rasterdata...130 6.5 Lagring av höjddata... 131 6.5.1 Höjddata i vektorform...132 9
6.5.2 Höjddata i rasterform...133 6.6 Datastrukturer för 3D... 133 6.7 Att välja datastruktur... 134 6.8 Konvertering mellan vektor- och rasterstrukturerna... 136 6.9 Lästips... 137 Kapitel 7 Lagring av geografiska data Lars Harrie och Per Svensson 7.1 Inledning... 140 7.2 Grundläggande databasteknik... 140 7.2.1 Lagring av data...140 7.2.2 Lagring i filer och i databaser...142 7.2.3 Relationsdatabas...144 7.3 Hybrida lagringssystem... 146 7.3.1 GIS-program med hybrid lagringsstruktur...146 7.3.2 Filsystem i det hybrida lagringssystemet...148 7.4 Integrerade lagringssystem... 148 7.4.1 Objektorienterade databaser...149 7.4.2 Objektrelationella och spatiala databaser..150 7.4.3 Interoperabilitet för spatiala databaser...150 7.5 Distribuerade lagringssystem och karttjänster... 152 7.5.1 Klient-server modell...152 7.5.2 Att skapa en karttjänst...154 7.5.3 Standardiserade karttjänster...155 7.6 Informationsmodellering... 157 7.6.1 Modelleringsspråket UML...157 7.7 Lästips... 159 Kapitel 8 Bearbetning av geografiska data Lars Eklundh och Lars Harrie 8.1 Inledning... 162 8.2 Digitalisering och skanning... 163 8.2.1 Digitalisering...163 8.2.2 Skanning...164 8.3 Georeferering... 165 8.3.1 Typer av transformationer...165 8.3.2 Val av passpunkter...167 8.3.3 Val av transformationstyp...168 8.3.4 Matematisk bakgrund till transformationerna...169 8.4 Interpolation... 171 8.4.1 Linjär interpolation mellan två punkter..171 8.4.2 Interpolation av ytor...172 8.4.3 Interpolation med trendytor...173 8.4.4 Avståndsviktad medelvärdes interpolation..174 8.4.5 Närmaste-granne interpolation...175 8.4.6 Spline-interpolation...176 8.4.7 Geostatistik och kriging...176 8.4.8 Rumslig prediktion med stödvariabler...179 8.4.9 Jämförelse mellan olika interpolationsmetoder...180 8.5 Lästips... 181 Kapitel 9 Analys av geografiska data Petter Pilesjö och Lars Eklundh 9.1 Inledning... 184 9.2 Sökning i geografiska data... 185 9.3 Geometriska operationer på vektordata.. 186 9.3.1 Beräkning av avstånd...186 9.3.2 Beräkning av linjelängd...187 9.3.3 Beräkning av polygonarea och polygonens tyngdpunkt...188 9.3.4 Avstånd mellan geometriska objekt...189 9.3.5 Korsningen mellan linjer...189 9.3.6 Punkt i polygon...191 9.3.7 Buffertzoner...191 10
9.4 Överlagring av vektordata... 192 9.4.1 Introduktion...192 9.4.2 Överlagring av punkter på polygoner...193 9.4.3 Överlagring av linjer på polygoner...193 9.4.4 Överlagring av polygoner på polygoner...194 9.5 Anpassning av vektordata... 196 9.5.1 Sammanslagning...196 9.5.2 Klippning och uppdatering...196 9.5.3 Polygonsammanslagning och eliminering...197 9.5.4 Kantpassning...197 9.6 Analys av nätverk... 197 9.6.1 Kortaste vägen i ett nätverk...198 9.7 Analys av rasterdata... 200 9.7.1 Grundläggande geometriska rasteroperationer...200 9.7.2 Cellvisa operationer...202 9.7.3 Ytbaserade operationer...206 9.7.4 Filteroperationer...207 9.7.5 Friktionsytor...208 9.7.6 Anpassning av raster...210 9.8 Analys av höjddata... 211 9.8.1 Sluttningslutning...211 9.8.2 Sluttningsriktning...212 9.8.3 Hydrologiska tillämpningar...213 9.8.4 Brutenhet och relativ relief...215 9.8.5 Siktlinjer och siktfält...215 9.8.6 Solinstrålning och terrängskuggning...216 9.8.7 Terrängformer...216 9.9 Rumslig fördelning och geometrisk form... 217 9.9.1 Statistik för punkter...217 9.9.2 Statistik för linjer...218 9.9.3 Statistik för polygoner...219 9.9.4 Statistik för rasterytor...221 9.10 Geografisk analys genom kombination av olika dataskikt... 222 9.10.1 Analys av attributen...222 9.10.2 Förändringsstudier...222 9.10.3 Lokalisering...222 9.11 Oskarp logik... 227 9.12 Modellering och uppskalning... 229 9.13 Ett praktiskt exempel på analys med GIS... 230 9.13.1 Definition av uppgiften...230 9.13.2 Data samt generell lösning av uppgiften...231 9.13.3 Genomgång av arbetsstegen...232 9.13.4 Diskussion...234 9.14 Lästips... 235 Kapitel 10 Kvalitetsaspekter Christina Wasström, Gunhild Lönnberg Lars Harrie 10.1 Inledning... 238 10.2 Kvalitet på geografiska data... 239 10.2.1 Standarder för kvalitet...240 10.2.2 Kvalitetsteman och kvalitetsparametrar...240 10.2.3 Stickprovsteknik...242 10.2.4 Metoder för kvalitetsutvärdering...242 10.2.5 Redovisning av kvalitet av en datamängd...248 10.3 Felfortplantning... 249 10.3.1 Analytisk bestämning av felfortplantningen...249 10.3.2 Stokastisk simulering av felfortplantning...251 10.4 Brister i modellen... 252 10.4.1 Brister i representationen hos geografiska data...252 10.4.2 Brister i modellering av det geografiska fenomenet...253 10.5 Exempel på kvalitetsanalys... 253 10.6 Lästips... 255 11
Kapitel 11 Kartografi Wolter Arnberg och Bengt Rystedt 11.1 Inledning... 258 11.2 De kartografiska processerna... 258 11.2.1 Den kartografiska kommunikationsprocessen...258 11.2.2 Den kartografiska... produktions processen...259 11.2.3 Begreppen skala och ritmanér...259 11.2.4 Kartografiska konventioner...260 11.2.5 Den kartografiska design-processen...261 11.2.6 Olika typer av kartor...262 11.3 Att skapa topografiska kartor... 264 11.3.1 Urval...264 11.3.2 Klassificering...264 11.3.3 Generalisering...265 11.3.4 Symbolisering...268 11.4 Att skapa tematiska kartor... 268 11.4.1 Inledning...268 11.4.2 Olika typer av tematiska kartor...269 11.4.3 Exempel på tillämpningar...271 11.4.4 Gruppering och klassindelning...272 11.5 Symbolisering, mätskalor och visuell hierarki... 274 11.5.1 Symbolisering och mätskalor...274 11.5.2 Sammanhang i kartan visuell hierarki...274 11.6 Färg... 276 11.6.1 RGB additiv färg...277 11.6.2 CMYK subtraktiv färg...277 11.6.3 Färghantering i datorn...277 11.7 Kartans upplösning... 279 11.8 Webbteknik och hypermedia... 280 11.9 Animering... 280 11.10 Mobila och adaptiva kartor... 281 11.11 Lästips... 282 Referenser...284 Sakordsregister...291 12