Utredning av nuvarnade miljödatasystem och förslag till framtida GIS

Marja Suikki, Marith Poromaa

Utredning av nuvarnade miljödatasystem och förslag till framtida GIS

för yttre miljö, LKAB

1998:01

EXAMENSARBETE

Ingenjörsutbildningarna

Innehållsförteckning ¹

INNEHÅLLSFÖRTECKNING

1. INLEDNING 3

1.1 BAKGRUND 3

1.2 SYFTE 3

1.3 MÅL 3

1.4 AVGRÄNSNINGAR 4

2. BEGREPPET GIS 5

3. DATAMODELL 7

3.1 REPRESENTATION AV GEOMETRIN 7

3.1.1 VEKTOR 7

3.1.2 RASTER 8

3.2 ATTRIBUTDATA 8

3.3 TOPOLOGI 9

3.4 GEOMETRISKA OCH TOPOLOGISKA GRUNDELEMENT 9

4 NULÄGESBESKRIVNING 11

4.1 VERKSAMHETSBESKRIVNING 11

4.2 MILJÖDATASYSTEM 11

4.2.1 ALLMÄNT 11

4.2.2 PARADOX 12

4.2.3 MILJÖ-FLEX 13

4.2.4 DISPERSION 13

5. BEHOVSINVENTERING 14

5.1 DATAHANTERING I DAG OCH I FRAMTIDEN 14

6. DATABASER 16

6.1 VARFÖR DATABASER? 16

6.2 DATABASSTRUKTURER 16

6.2.1 RELATIONSDATABAS 17

6.2.2 OBJEKTORIENTERAD DATABAS 18

6.3 UPPBYGGNAD AV DATABASER 18

6.3.1 MODELLERING 19

Innehållsförteckning ²

7. GIS-PROGRAMVAROR 20

7.1 ESRI 20

7.1.1 ARC/INFO 20

7.1.2 ARCVIEW 3.0 21

7.2 MAPINFO CORPORATION 23

7.3 INTERGRAPH CORPORATION 24

7.3.1 MGE 24

7.3.2 GEOMEDIA 25

8. UNDERLAGSKARTOR 27

8.1 VILKA FINNS IDAG PÅ LKAB? 27

8.2 VILKA SLAGS KARTOR BEHÖVER YTTRE MILJÖ? 27

9. VARFÖR GIS PÅ YTTRE MILJÖ? 30

9.1 EXEMPEL PÅ ANALYSER 30

9.2 EGNA EXEMPEL 31

9.2.1 INTERPOLATION AV KOPPARHALTER I MOSSA 31

9.2.2 TIDSTRENDER I RAKKURISYSTEMET 31

10 DISKUSSION 32

10.1 REKOMMENDATIONER AV KARTOR OCH PROGRAMVAROR 32

10.2 HUR GÅR MAN VIDARE? 33

11. SLUTSATS 35

12 REFERENSER 36

12.1 FÖRETAG, PERSONER 36

12.2 LITTERATUR 37

BILAGOR

Bilaga 1 Intervjuunderlag Bilaga 2 Paradox

Bilaga 3 Miljö-Flex Bilaga 4 Miljö-Flex karta Bilaga 5 Gränssnitt

Kapitel 1 Inledning ³

11.. IInnlledednniinngg

1

1..11 BaBakkggrruunndd

Utvecklingen för dagens GIS kan spåras till 1970-80 talet. Då användes datorn till stöd för kartframställning. Nästa steg i utvecklingen innebar uppbyggnaden av databaser med kartdata, men syftet var fortfarande att rationalisera kartproduktionen. Dagens GIS är

informationssystem för att ur geografiska data erhålla geografisk information t. ex som underlag i en beslutsprocess. Kartografisk presentation är bara en delmängd av de funktioner som finns i ett GIS.

LKAB har idag en miljödatabas i Paradox. Till databasen finns ett GIS-program kallat Miljö- Flex, där kartor för fasta mätpunkter är anpassade till rikets nät. Kontrollpunkterna innehåller information om exempelvis vattenanalyser och nedfallande stoft. Idag klarar Miljö-Flex LKAB´s behov vad gäller bestämda kontrollpunkter.

I samband med olika spridningsberäkningar, modelleringar, speciella provtagningar och kontrollprogram etc har det har vuxit fram ett behov av ändamålsenliga och lättåtkomliga kartor andra än de som erhålls ur Miljö-Flex. Det finns även behov av att kunna göra fördelaktiga presentationer, beräkningar och mindre analyser med hjälp av mätvärdena från kontrollprogrammet.

Det finns också planer på att i framtiden förnya dagens miljödatasystem eftersom det är 10 år gammalt .

1.1.22 SySyftftee

Syftet med denna rapport är att beskriva Yttre Miljö´s nuvarande miljödatasystem och utifrån brister med systemet samt behovet på avdelningen ge förslag på ett nytt datasystem för framtiden.

1

1..33 MåMåll

Målsättningen med examensarbetet kan summeras med följande punkter:

• Beskriva dagens miljödatasystem med Paradox, Miljö-Flex, kontrollprogram etc.

• Behovsinventering utifrån intervjuer med personalen på Yttre Miljö.

• Ge förslag på digitala kartor.

• Ge exempel på realistiska GIS-tillämpningar och vägledning till framtida utformning av ett nytt miljödatasystem.

Kapitel 1 Inledning ⁴

1.1.44 AvAvggrärännssnniinnggarar

Ingen djupare beskrivning av det befintliga systemet med Paradox/Miljö-Flex har gjorts, endast en översiktlig redogörelse. Inga kostnadsförslag redovisas för ändringar i databasen, eftersom kostnaden för databasuppbyggnaden helt är beroende på ställda krav. Kostnader för utbildning av personalen är inte heller uppskattad.

Endast avdelningen Yttre Miljö´s system och programvaror har beskrivits, inte hela LKAB- koncernens.

Kapitel 2 Begreppet GIS ⁵

22.. BBegegrrepepppeett GGIISS

GIS är en förkortning av Geographic Information System(Geografisk Informations System).

Det finns olika uppfattningar om hur GIS skall definieras. Lantmäteriverket har i handboken

”HMK Databaser (1994)” definierat GIS på följande sätt:

”Ett GIS är ett datorbaserat informationssystem med funktioner för inmatning, bearbetning, lagring, analys och presentation av geografiska data. I ett operationellt GIS ingår en eller flera databaser”.

GIS beskrivs som ett informationssystem för hantering av geografiska data. Data kan endast vara ”geografiska” om någon form av lägesbestämning finns för objekt. Geografiska data kan indelas i två huvudtyper, geometriska data, som avser läge och form på objekt, och

attributdata, som avser alla övriga data som kan knytas till ett objekt. Attributdata kan exempelvis vara objekttyp, beskrivande egenskaper och relationer till andra objekt.

Databasen är en vital del av GIS. En databas är en samling av samhörande data logiskt lagrad och kollektivt använt, vanligen i tabell form. Databashanteringssystem är en programvara som manipulerar, t. ex importerar, lagrar, sorterar och tar fram, data i en databas.

Kapitel 2 Begreppet GIS ⁶

I ett GIS är det möjligt att söka objekt och egenskaper och att utföra analyser och presentationer av delar av informationen med för ändamålet lämpad kartografi.

Ett GIS kan exempelvis svara på frågor som Vad finns vid… .?

Var ligger… .?

Vad har ändrats sedan… .?

Vad finns det för samband… .?

Bild 2.1 Utnyttjande av GIS från verkligheten till beslutsunderlag (Fritt efter Bernhardsen, Geographic Information System).

Tidsserie Modellering

Tematisk karta Topologi

Markanv .

Resultat

Besluts- fattande

Analys

Fysisk verklighet

Kapitel 3 Datamodell ⁷

33.. DDaattaammoodedellll

Data i en geografisk databas brukar indelas på följande sätt:

• En förekomst av företeelse i verkligheten motsvaras av ett objekt i databasen.

• Företeelsernas egenskaper redovisas som attribut.

• Företeelsernas läge, storlek och form anges genom en geometrisk beskrivning.

• Relationer mellan företeelser redovisas som samband mellan objekt.

Samband som anger ett objekts läge i förhållande till andra objekt kallas topologiska samband.

Lägesbeskrivningen i form av geometri och topologi är det som är speciellt med geografiska databaser.

3.3.11 ReRepprreesseennttaatitioonn aavv ggeeoomemettrriinn

Digital geografisk information lagras vanligen som vektor- eller rasterdata. Skillnaden mellan datatyperna kan beskrivas med hjälp av figuren nedan.

Bild 3.1 Skillnaden mellan olika datatyper

3.3.11..1 1 VVeekkttoorr

Vektordata ger geometrin utifrån en uppsättning diskreta punkter, vars läge beskrivs med x, y- och eventuellt z-koordinater.

Vektor data Raster data

Kapitel 3 Datamodell ⁸

Fördelar:

• Bättre möjligheter till nätverksanalyser. (Se kap.7.1.2 Network Analyst).

• Hög precision.

• Lätt att koppla attributdata.

Nackdelar:

• Komplexare struktur.

• Långsammare datafångst.

• Svårare att göra generaliseringar.

3.3.11..2 2 RRaasstteerr

Rasterdata ger geometrin i form av ett finmaskigt rutnät. Information knyts i form av ett datavärde till respektive rutnätcell. Den vanligaste formen av rasterdata är digitala bilder.

Raster passar bra för insamling av data (scanning) och vid utmatning (utritning) av framförallt ytor. Rasterdata används i nuläget mest för bakgrundskartor och vissa analyser.

Fördelar:

• Bättre för overlayanalyser (skikt överlagring).

• Snabbare datafångst.

• Enklare struktur.

• Lättare att göra generaliseringar.

Nackdel:

• Precisionen begränsas av bildpunktsstorleken (Ett område i verkligheten motsvarar ett cellvärde i rastermodellen). I raster finns oftast inga objekt, varje bildpunkt är en egen enhet.

3

3..22 AtAtttrriibbuuttddaattaa

Attributdata används för att lagra information om objektens egenskaper. Förutom det som normalt betraktas som egenskapsdata, d v s identitet, färg och ålder, kan attributdata även bestå av logiska eller topologiska samband med andra objekt, datafiler eller bilder.

Attributdata ordnas lämpligast upp i tabeller, där varje tabellrad innehåller identifikation för det objekt som attributdatat beskriver.

Kapitel 3 Datamodell ⁹

3.3.33 ToToppoollogogii

Topologi är ett samband som upprättas mellan två geometriskt beskrivna objekt och som anger ett visst objekts läge i förhållande till det andra ("gränsar till", "ligger inom", m fl).

Inbördes topologiska relationer mellan objekten behöver inte förändras även om geometrin förändras.

Om topologi skapas medför det att:

• Nätverksanalyser kan utföras.

• Overlayanalyser kan utföras snabbare.

• Dubbellagring av gemensamma begränsnings linjer mellan ytor kan undvikas.

Om databasen innehåller topologi eller om systemet som används på något sätt kan härleda topologin ur geometrin kan det vara möjligt att besvara frågor av typen:

• Vilka mätpunkter finns inom ett visst område?

• Vilka vattendrag mynnar i en viss sjö?

3.3.44 GeGeoommeettrriisskaka oocchh totoppoollooggiisskaka grgrununddeelleemmeenntt

De vanligaste geometriska grundelementen inom vektormodellen är punkt, linje, area och kropp.

Punkt:

En punkt är den enklaste grafiska representationen av ett objekt. Punkter är 0-dimensionella grundelement.

Exempel: koordinatpunkt, ett hörn av en fastighetsgräns m.m.

Linje:

En linje är ett 1-dimensionellt grundelement. Linjen betecknar en kurva med begränsad utsträckning, oavsett om den är rät, bruten eller krokig.

Ett linjesegment sträcker sig mellan två punkter.

En länk är en linje mellan två noder.

En ring är en sluten sekvens av en eller flera sammanhängande länkar.

Exempel: gränser, floder, vägar etc.

Area/yta:

En area begränsas av en yttre och eventuellt en eller flera inre ringar. Den har två dimensioner.

Kapitel 3 Datamodell ¹⁰

Ett område är en yta med topologiska samband till avgränsande ytor.

Exempel: sjöar, arean av ett skogslandskap m.m.

Det finns också 3-dimensionella grundelement. Ett exempel är en kropp. En kropps läge definieras genom att dess yttre och, om den har hålrum, dess (ett eller flera) inre skal anges.

3-dimensionella element används mest inom väg- och vattenbyggnad, geologi, arkitektur och prospektering.

Rasterelement:

Bildelement är ett grundläggande grafiskt element som bygger upp en bild.

Bildpunkt (pixel) är det minsta 2-dimensionella, icke delbara, element i en digital bild.

Dess 3-dimensionella motsvarighet heter voxel.

Kapitel 4 Nulägesbeskrivning ¹¹

44 NuNullägägeessbbeesskkrrivivnniinngg

4

4..11 VeVerrkkssaammhheettssbbeesskkrriivvnininngg

Avdelningen Yttre Miljö vid LKAB har som huvuduppgifter är att ansöka och kontrollera miljötillstånd, upprätta miljökonsekvens- beskrivningar, utföra miljökontroller, rapportera till myndigheter samt att fungera som rådgivare och samordnare i miljövårdsfrågor.

Företaget utför miljökontroller på utsläppspåverkan av stoft, gas och vatten. Effektmätningar utförs också vad gäller vattenkvalitet, svävande stoft, nedfallande stoft, buller, tallbarr, snö, mossa, sediment, fisk och vibrationer. LKAB måste se till att riktvärden och villkor fastställda av olika tillståndsgivande myndigheter som Länsstyrelsen och Koncessionsnämnden för miljöskydd följs.

Avdelningen har i dag 6 medarbetare: En miljöchef, miljöadministratör, två miljöingenjörer och två miljökontrollanter. Miljöchefen ansvarar för miljötillståndsfrågor.

Miljöadministratören är systemansvarig på avdelningen och arbetar med miljödatasystemet, registrerar mätvärden i databasen, arkiverar dokument m.m. En av miljöingenjörerna är involverad i miljökonsekvensfrågor och fungerar som projektledare. Han upprättar miljökonsekvensbeskrivningar vid ändringar i verksamheten.

En av ingenjörerna har bland annat ansvar för att kontrollprogram följs, samt ser till att utsläppen till naturen minskas (bättre avfallshantering, källsortering, kontroll på renings- och processanläggningar). De två miljökontrollanterna, en i Kiruna och en i Malmberget, utför provtagningar på de fasta kontrollpunkterna och vid speciella utredningar.

För vissa utredningar köps det in externa konsulttjänster. Vid tillstådsansökningar krävs ofta att konsultjänster används bland annat för att få en objektiv bedömning av resultaten.

4.4.22 MMiilljjöödadatatassyyststeemm 4.4.22..1 1 AAllllmmääntnt

Systemet med GIS-programet Miljö-Flex integrerat med databashanteraren Paradox är 10 år gammalt. Systemet fyller i dag LKAB´s behov vad gäller den återkommande och

tillståndspliktiga miljökontrollen, men det har vuxit fram önskemål om ett flexiblare system.

Kontrollpunkterna är inte noggrant koordinatsatta utan de är bara ungefärligt utsatta på kartan i Miljö-Flex (koordinater i Rikets nät RT90). I dag finns dock möjligheter att göra mer precisa lägesbestämningar med ett GPS-instrument.

Kapitel 4 Nulägesbeskrivning ¹²

4.4.22..2 2 PPaarraadodoxx

Avdelningen Yttre Miljö lagrar sina mätningsresultat för miljökontroll i Paradox, som är en relationell databashanterare. Analysresultaten för fasta kontrollpunkter lagras alltid i

databasen, men speciella anlyser vid upprättande av miljökonsekvensbeskrivningarna registreras inte. Detta beror på att ändringar har skett i verksamheten efter det att databasen har etablerats. Paradox är ett dos-program och ej SQL-baserat. SQL är en förkortning av Structured Query Language, och är ett standardiserat frågespråk för utsökningar i databaser.

Data är delat i olika register såsom snö, mossa m fl och under varje register finns tillhörande tabeller. Relationer tabellerna emellan definieras genom objektnummer, men tabeller under olika register går inte att relatera till varandra. Detta medför att det inte går att söka i olika register samtidigt. Frågor såsom I vilka punkter görs kopparmätningar? Vilka mätningar gjordes 90.03.27? kan inte ställas på grund av saknade relationer mellan register.

Bild 4.1 Databasstruktur i Paradox

Dessa register\katalog finns i Paradox\Miljö-Flex:

Arend\arend Sstoft\sstoft Buller\buller Stoft\stoft Mossa\mossa Tallba\tallba Nstoft\nstoft Vatten\vatten

Orter\orter Vibra\vibra

Ovrig\ovrig Viscov\viscov Sediment\sedime Viscst\viscst

Sno\sno Viscva\viscva

Se exempel på utdrag från Paradox i bilaga 2.

MOSSA BULLER VATTEN

SNO Katalog

Tabeller

MOSSA MOSSAM MOSSAMH

Kapitel 4 Nulägesbeskrivning ¹³

4.4.22..3 3 MMiilljjöö-F-Flleexx

Miljö-Flex är ett GIS-liknande dos-baserat miljödatasystem anpassat för LKAB´s

miljökontroll. Systemet är uppbyggt kring en digital karta som kopplas till en databas, i detta fall Paradox .

Systemet har två olika men sammanlänkade arbetsområden, kartfönstret och formulär/registren.

Kartorna i Miljö-Flex är digitaliserade från gruvkartor och har koordinater i RT90.

Bakgrundskartorna används endast för orientering och utplacering av objekt. Inga analysresultat går att visualisera på kartorna.

Se exempel på utdrag från Miljö-Flex i bilaga 3 och 4.

Miljö-Flex är ett gränssnitt mot Paradox. Här finns färdigdefinierade formulärer för olika slags sökningar i databasen. Även färdigdefinierade rapporter finns. I programvaran går det att skapa diagram och göra enkla statistiska beräkningar. Rapporter, formulärer och diagram är enkla, tråkiga och upplevs bristfälliga jämfört med nyare programvaror.

4.4.22..4 4 DDiissppeerrssioionn

SMHI har utvecklat ett program kallat ”Dispersion ” för luftföroreningar. Detta omfattar spridningsmodeller, källregister för sex olika källtyper, styrning av beräkning , beräkningsdel, presentation av modellresultat och meteorologiska indata. För presentation av modellresultat i grafisk form utnyttjas MapInfo. Resultatet visas med hjälp av isolinjer och det finns möjlighet att ha en bakgrundskarta för bättre presentation. Yttre Miljö saknar dock digital

bakgrundskarta för sitt program. Programmet är Windows-baserat.

Dispersion kan hantera spridning av luftföroreningar i gasfas och som svävande partiklar.

Beräkningsavstånden kan variera mellan 25 - 10 000 m.

Yttre Miljö använder programmet främst för att kontrollera spridningen av utsläpp och halter i luft när det t. ex planeras ett nytt pelletsverk eller vid ändringar i den befintliga verksamheten.

Kapitel 5 Behovsinventering ¹⁴

55.. BBehehoovsvsininvveenntteerriningg

Behovsinventeringen är baserad på intervjuer med anställda på avdelningen Yttre Miljö.

Intervjuunderlaget finns som bilaga 1.

Nedan redovisas de intervjuades uppgifter om möjligheter och brister i dagens GIS-liknande system, samt hur de anser att datahantering och utvärderingsmöjligheterna kan förbättras.

55..11 DDaatatahhaanntteeririnngg ii dadagg ocochh ii ffrraammttiiddeenn

Datahantering sker idag på följande sätt:

− Paradox och Miljö-Flex är dosbaserade program som upplevs svåra att hantera och lära sig. För tillfället används de mest av administratören på grund av att de övriga inom avdelningen aldrig lärt sig programmen och för att den först nyligen fått tillgång till dem. När övrig personal behöver t ex en utskrift från paradox är det vanligen administratören som tillhandahåller detta.

− Ordentliga bakgrundskartor finns varken för Miljö-Flex eller Dispersion.

Miljö-Flex har digitaliserade bakgrundskartor, där funktionen endast är att visa kontrollpunkternas läge. Det går inte att presentera t. ex analysresultat på kartorna. Eftersom bakgrundsfärgen i kartorna är svart, blir

presentationerna mindre tillfredsställande. Det blir också väldigt svårläst med många kontrollpunkter på kartan samtidigt. Dispersion har ingen kart- redovisning alls.

− Registrering av mät- och analysresultat sker bara av fasta kontrollpunkter.

Detta innebär att mät- och analysresultat som produceras vid speciella provtagningar inte registreras. Detta p g a databasen inte är strukturerad för detta behov.

− Paradox är inte flexibel när det gäller att göra utsökningar. På grund av databasstrukturen och avsaknaden av topologi är sökmöjligheterna begränsade.

Om man fick tillgång till ett modernare och flexiblare GIS kan följande behov tillmötesgås:

− Fler på avdelningen ges möjlighet att använda miljödatasystemet, vilket bidrar till en effektivare och flexiblare verksamhet.

− Smidigare sökningar i databasen kan göras, och gärna kopplad till en

Kapitel 5 Behovsinventering ¹⁵

− Möjligheter till bättre grafiska presentationer ökar åskådligheten.

− Lagring, sammanställning, analysering och presentation av relevant digital data blir mer flexibelt och enklare än i dag.

− Underlättar registrering av samtliga mätresultat och kontrollpunkter i databasen.

− Lagring av historik och uppföljning av tidstrender förbättras.

Kapitel 6 Databaser ¹⁶

66.. DDaattaabbaasserer

6

6..11 VaVarrföförr dadatatabbaasseerr??

Ett databassystem består av en databas tillsammans med ett databashanteringssystem och användarnas program. Dessa använder databashanteringssystemet tillsammans för att utföra operationer mot databasen. En databas är egentligen en uppsättning datafiler, och ett

databashanteringssystem är ett antal program vilka medger en snabb och säker hantering av data.

Fördelar med databaser:

• Data är lagrat på samma plats.

• Strukturerad och standardiserad data.

• Snabb åtkomst.

• Åtkomst för många samtidiga användare.

• Data kan användas direkt i många olika applikationsprogram.

• Enklare att alltid ha uppdaterad information.

• Integriteten kan hållas.

• Säkerheten ökas.

Nackdelar:

• Expertis behövs(databasadministratör).

• Relativt dyrt vid strukturering av databas och administration.

• Sekretess och personlig integritet kan bli svåra att hålla med stora databaser.

• Tvång att hålla standard.

6

6..22 DaDattaabbaassssttrrukuktuturreerr

Det finns fyra olika databasstrukturer: nätverks, hierarkiska, relations och objektorienterade databaser. Nätverks och hierarkiska databaser används sällan i GIS-sammanhang för att strukturen är inte lämpad för geografiska databaser. Vanligast är den relationella databasen, men den objektorienterade databasen kommer sannolikt att användas mer i framtiden när man har strukturerat och standardiserat objekt, samband etc.

Kapitel 6 Databaser ¹⁷

6.6.22..1 1 RReellaattiioonsnsddaattaabbasas

Med relationsdatabas menas en mängd information som organiserats i tabeller, där tabellerna har en inbördes relation till varandra. I en relationsdatabas lagrar man inte bara data, utan också hur data relaterar till varandra. Fälten i en tabell kan höra ihop med andra fält i andra tabeller

Fördelar:

• Enkel struktur.

• Enkla utsökningar.

• Mängdorienterad.

• Minimerad dubbellagring.

• Kopplingar mellan rader åstadkoms via värden och ej via pekare.

• Flexibel.

Nackdelar:

• Effektivitetsförluster. Sökning och navigering i databasen görs genom att kombinera tabeller med sk joins och skapa nya temporära tabeller. Joins kostar mycket datorkraft.

• Relationerna mellan objekten måste uttryckas av programmeraren om inte en förhandsinställd vy kan ge svar på frågan. En vy är ett sätt att se en hel, delar av eller ihopslagna tabeller som en tabell.

Fordon Reg-nummer Ägare … ..

P-Bil ABC 001 … .. … ..

Lastbil DEF 002 … .. … ..

P-BIL GHI 003 … .. … ..

P-Bil JKL 004 … .. … ..

Reg-Nummer Bil-märke Årsmodell … ..

ABC 001 Audi … ..

DEF 002 Volvo … ..

GHI 003 Saab … ..

Bild 6.1 Exempel på strukturen i en relationsdatabas.

Exempel på relationsdatabaser:

INFORMIX, DB2, ORACLE, INGRES, ACCESS, PARADOX, dBASE

Kapitel 6 Databaser ¹⁸

6.6.22..2 2 OObbjjekektotorriieenntteerraadd ddaattaabbaass

I en objektorienterad databas arbetar man med objekt och operationer på dessa. Inom en snar framtid kommer troligen andelen objektorienterade databaser att öka på marknaden.

Bild 6.2 Strukturen i en objektorienterad databas (Fritt efter Hanssen, Lundbäck, Ullberg, Jämförelse mellan relations- och objektorienterade databaser).

Fördelar:

• Uppdatering enklare.

• Sömlösa databaser.

• Minskad dubbellagring.

Nackdelar:

• Svårt att ta fram en standard.

• Svår att hantera.

Exempel på objektorienterade databaser G-Base, Objectstore, Ontos.

6.6.33 UpUpppbbyyggggnanadd aavv ddaattaabbaasseerr

Databasuppbyggnad är en betydligt mer långsiktig investering än köp av datorer och programvaror. Vid en investering i GIS utgör kostnaden för databasuppbyggnad vanligen 60-90 % av systemets totala kostnad(Malmström, 1995). Följande frågeställningar bör analyseras innan databasuppbyggnad påbörjas:

Subklass:Båt

Subklass:Bil Objekt:Fartyg

Objekt:Motorbåt

Objekt:Personbil Objekt:Lastbil Superklass;Transportmedel

Kapitel 6 Databaser ¹⁹

• Vilken data erfordras.

• Krav på fullständighet.

• Krav på aktualitet.

• Krav på topologi.

• Format(raster, vektor).

• Dataansvar.

• Tillgänglig tid.

6

6..33..1 1 MMoodedelllleerriinngg

Modelleringen syftar till att identifiera och strukturera de geografiska data som skall lagras i databasen för att svara mot användarnas krav och behov.

Om man utgår från verkligheten och den verksamhet som skall betjänas får man inte bara en databas som kan ta hänsyn till dagens behov. Det blir även lättare att göra förändringar i databasen när det uppkommer nya krav.

Utgångspunkten för modelleringen börjar vid den fysiska verkligheten. Alla objekt och företeelse som finns i omgivningen byggs upp i en verksamhetsmodell med objekttyper, attributtyper och sambandstyper.

Därefter kan den färdiga verksamhetsmodellen omformas till t ex tabeller i en relationsdatabas genom ett systematiskt översättningsförfarande.

Bild 6.3 Steg i databasmodellering. (Bernhardsen 1992).

Fysisk verklighet Verklighetsmodell Datamodell Databas

Aktuella fenomen - egenskaper - kopplingar

Entitet - typ - attributer - relationer

Object - typ - attributer - relationer - geometri - kvalitet

Objekt - typ - attributer - relationer - geometri - kvalitet

Kapitel 7 GIS-programvaror ²⁰

77.. GGIISS--pprrogogrraamvmvaarroror

7

7..11 ESESRRII

ESRI grundades år 1969 av Jack och Laura Dangermond i Redlands, Californina. Under 70- talet växte idéerna om hur GIS skulle kunna användas i den fysiska verkligheten. Den första kommersiella GIS-produkten Arc/Info släpptes 1981 och tio år senare kom ArcView. I dag har ESRI ca 2000 medarbetare runt om i världen. ESRI har specialiserat sig på att utveckla GIS-programvaror.

7

7..11..1 1 AArrcc//IInnffoo

ARC/INFO är en av de största och ledande programvarorna i världen för att hantera geografiska data. Den är kraftfull och arbetar i UNIX och Windows NT-miljö. Programmet består av två delar:

En geografisk del för hantering av koordinater och topologi.

En relationsdatabashanterare som sköter om attributdata.

Programvaran är mycket komplex och tar därför lång tid att lära sig fullständigt. De flesta användare nyttjar därför endast några bitar av ARC/INFO.

Bild 7.1 Moduler i ARC/INFO

ARC/INFO är moduluppbyggt som figuren visar.

ARC: Huvudprogrammet som alltid startas upp först.

ARCEDIT: Ajourföring och rättning.

TABLES: Tabellhantering.

ARCPLOT: Kartframställning.

ARC/INFO

TABLES ARCPLOT

ARCEDIT ARC

INFO,GRID,NETWORK, TIN, COGO,AML

Kapitel 7 GIS-programvaror ²¹

Andra moduler som finns tillgängligt:

ARC NETWORK: Nätverks analyser så som transport planering etc.

ARC TIN: Visualisera 3-D vyer. Volym- och cut-fill analyser etc.

ARC GRID: Rasteranalyser så som hydrologiska modelleringar etc.

ARC COGO: Stödjer interaktiv koordinat geometri, ex registrering av markförvaltning, fastighets taxering etc.

ARC SCAN: Tillåter ARC/INFO GIS användare att bygga vektordatabaser genom att använda raster bilder som indata.

ARC EXPRESS: Påskyndar display överföringen av ARC/INFO på UNIX arbetsstationer.

ARC PRESS: En grafisk rasteriserings och utskrifts paket för ARC/INFO. Omvandlar rasterskrivare till hög-upplösande postscriptskrivare.

ARC STORM: En omfattande spatial data hanterare som kännetecknar en kontinuerlig kartdatabas, data arkivering och rekonstruktion.

PC-Arc/Info:

Moduler som finns i PC-modellen av Arc/Info.

PC Arc/Info starter kit.

PC Data conversion.

PC Arcplot.

PC Overlay.

PC Network.

PC Arcedit.

Modulernas innehåll är de samma som i ARC/INFO ovan.

Kostnader:

PC Arc/Info 44 600 kr alla moduler

Unix Arc/Info

Win NT Arc/Info 168 000 kr (basprogramvara) + 20 000 kr/modul I priserna ingår inte moms och avser en licens.

7.7.11..2 2 AArrccvivieeww 33..00

ArcView är ett GIS-verktyg uppbyggt efter Arc/Info, men är mer användarvänlig.

Arcview har 5 olika dokumenttyper: vyer, tabeller, diagram, layouter och skript.

Vyer

Vyer hanterar uppritningen av geografisk information som är indelad i teman. Ett tema består av objekt som har samma uppsättning attribut. I temat bestäms om och hur objekten ska visas.

Kapitel 7 GIS-programvaror ²²

Tabeller

I tabelldokumentet visas attribut kopplade till objekten i ett tema.

En tabell är organiserad i poster och fält. En attributtabell är en tabell vars poster är länkad till temat i vyn.

Diagram

Tabellinformationen kan presenteras grafiskt i ett diagram. Från en post i diagrammet har man åtkomst till samtliga fält i tabellen. Diagrammet är länkat till tabellen som i sin tur kan vara länkad till ett tema.

Layout

I en layout kombineras olika typer av dokument. I layouten skapas en kartprodukt för utskrift och export. Länkning till de ingående dokumenten finns också här.

Skript

Avenue är namnet på ArcView´s programmeringsspråk. Det är objektorienterat. Kan användas bl a för att anpassa användargränssnittet i Arcview

Se exempel på gränssnitt ur ArcView i bilaga 5.

Olika tillägg i Arcview 3.0:

• CAD Reader.

• Databasteman, SDE.

• Digitizer.

• JFIF support.

Extra moduler:

• Network Analyst.

• Spatial Analyst.

Network analyst är ett kraftfullt tillägg med funktioner för olika typer av nätverksanalyser.

Som indata kan flera olika typer av data användas t ex olika typer ritningar eller kompletta GIS-dataset med linjer och nodattribut.

Med Network analyst kan man bland annat:

• Bestämma kortaste och snabbaste vägen mellan flera olika punkter.

• Bestämma effektivaste körrutt till flera platser, t. ex vid distribution av

Kapitel 7 GIS-programvaror ²³

• Bestämma närmaste objektet till viss anläggning eller plats, t. ex närmaste sjukhus eller ambulans till en olycka.

• Bestämma närhet till objekt eller anläggning, t. ex upptagningsområde för skola eller avfallstipp.

Med Spatial Analyst erhålls många kraftiga analyser. Indata kan både vara i raster- eller vektorformat. Information från rasterdata kan enkelt överföras till andra teman. Spatial analyst innehåller även olika interpolationsfunktioner. Vidare kan konturkurvor skapas utifrån ett grid. verktyg för olika typer av korridoranalyser (buffer) ingår också i Spatial analys.

Kostnader:

Engelsk version 13 300 kr ( basprogramvara )

Svensk version 14 200 kr ( basprogramvara )

Tillägg ArcView

Spatial analyst 24 000 kr

Priserna är exklusive moms och per en licens.

7.7.22 MaMappIInnffoo CCoorrppoorraatitioonn

MapInfo Co grundades 1986 av fyra studenter på Rensselaer Polytechnic Institute(RPI) i New York. Företaget var den första att utveckla en PC-baserad programvara för

affärsapplikationer. I dag finns MapInfo Co i 58 olika länder.

MapInfo är ett GIS-verktyg för analyser och presentationer av geografiska objekt. Likt ArcView innehåller MapInfo olika dokumenttyper. Vad gäller analysmöjligheterna är dessa begränsade jämfört med ArcView.

Kartfönster

Kartfönster visar informationen arrangerad som traditionella kartor.

Tabellfönster

I tabellfönster kan tabelldata presenteras.

Diagramfönster

I diagramfönster kan statistiska data visualiseras i diagram.

Kapitel 7 GIS-programvaror ²⁴

Layoutfönster

I layout fönster kan tabell-, kart-, och diagramfönster samt andra grafiska objekt slås samman till en layout.

Programmeringsspråk

Programmeringsspråket i MapInfo heter MapBasic. Den används för att kundanpassa applikationer eller för att integrera kartfunktionalitet till existerande applikationer.

Se exempel på gränssnitt ur MapInfo i bilaga 5.

Kostnader:

Svensk version 14 950 kr

Engelsk version 13 450 kr

Priserna är exklusive moms och per en licens.

77..33 IInntteerrggrraapphh CCoorrppoorraattiioonn

Intergraph Co grundades 1969 som ett konsultföretag för att stödja regeringsagenturer i deras användning av digital datateknologi. Den första att använda Intergraph´s produkter var NASA. Intergraph har ungefär samma marknadsandelar som ESRI och utgör således en av de två dominerande leverantörerna i världen.

7

7..33..1 1 MMGGEE

Intergraph´s mer avancerade GIS-program bygger i grunden på ett CAD-system. Ovanpå CAD-programmet körs ett program som heter MGE (Modular GIS Environment) som i sin tur är grunden för andra specialiserade GIS-programvaror som MGE Grid Analyst för

rasteranalyser, MGE Network, MGE Imager osv.

Intergraph har ett GIS officepaket som innehåller MGE-modulerna:

− Basic Nucleus.

− Basic Mapper.

− Basic Administrator.

− Basic Analyst.

− Basic Imager.

−

Kapitel 7 GIS-programvaror ²⁵

Det finns flera MGE-moduler att tillhandahålla såsom :

− Advanced Imager.

− Grid Analyst.

− Network.

− Projection Manager.

− Segment Manager.

− Terrain Analyst

− Terrain Modeler.

Dessa moduler är för Windows NT men Intergraph har också en MGE för PC.

För tredimensionella analyser och visualiseringsprogram har Intergraph en programvara, Voxel Analyst. Den lämpar sig bra för analyser av föroreningar i luft, vatten och mark.

Kostnader:

GIS Office 113 000 kr

MGE Grid 39 000 kr

MGE Basic Nucleus 22 000 kr

MGE Terrain Analyst 56 000 kr

MGE Administrator 45 000 kr

MGE Imager 40 000 kr

MGE-PC 33 000 kr

Voxel Analyst 56 000 kr

I priserna ingår inte moms och avser en licens.

7.7.33..2 2 GGeeooMMeeddiiaa

GeoMedia är Intergraphs motsvarighet till ArcView och MapInfo. GeoMedia lanserades i början av maj-97 under Intergraphs internationella användarträff och är alltså en

nytillkommen Gis-programvara. Programmet är användarvänligt och lätt att lära sig , men inte lika kraftfullt som MGE.

Geomedia har liknande funktionalitet som ArcView grundversion och MapInfo, men några skillnader kan nämnas. Geomedia använder sig av dataservrar för att läsa direkt i källans originalformat. Detta medför att GeoMedia läser, behandlar och analyserar geografiska data simultant från olika källor och presenterar resultaten i en gemensam arbetsyta. Dessa källor kan vara av olika format som Intergraphs MGE, men även från andra leverantörers system som Arc/Info och Oracle SDO.

Kapitel 7 GIS-programvaror ²⁶

Data från dessa format kan omedelbart nyttjas i GeoMedia utan vare sig anpassningar eller konverteringar.

GeoMedia är bra på koordinattransformationer. Programmet klarar av att transformera kartor och presentera dem i det koordinatsystem och med den projektion som användaren själv har valt. Denna koordinathantering gäller även för rasterbilder (t. ex scannade kartor).

Vid behov kan GeoMedia anpassas till användaren genom att ta bort och lägga till funktioner på knappar och menyer. Inga speciella programmeringsspråk krävs utan utvecklingsverktyg som stödjer Windows OLE automation kan användas(t. ex Visual basic och Visual C++).

För att köra GeoMedia krävs Windows 95 eller Windows NT och en intelbaserad PC.

Kostnader:

16 970 kr

I priset ingår inte moms och avser en licens.

Kapitel 8 Underlagskartor ²⁷

88.. UUnnddeerrlalaggsskakarrtotorr

88..11 VViillkaka ffiinnnnss iiddaagg ppåå LKLKAABB??

LKAB har idag de flesta kartorna i analog form, men många kartblad har under senare år digitaliserats. Det är oftast kartor över området närmast gruvområdet som finns i digital form.

De kartor, som finns digitalt är anpassade för Microstation (Intergraph´s programvara) och är i ett lokalt koordinatsystem. De har ingen skapad topologi, vilket gör de svåra att nyttja i GIS- sammanhang. De är dock användbara som bakgrundskartor och efter en hel del bearbetning kan de nyttjas för GIS.

8.8.22 ViVillkkaa slslagags s kkaarrtotorr bebehöhövveerr YYttttrree MMiilljöjö??

Yttre Miljö behöver kartor över sina provtagningsområden. En översiktskarta i skala

1:100 000 - 1:250 000 behövs för orienteringssyfte och för programvaran ” Dispersion”. För presentationer och analyser är en karta i skala 1:20 000 att rekommendera.

Stum rasterbild duger utmärkt som bakgrundskarta. Den är billig att inskaffa och lämpar sig bra för orientering. Till analyser och bearbetningar av data föreslås en vektorkarta. Fördelen med vektorkarta ligger i möjligheten att analysera geometriska- och attributdata tillsammans.

Det är enkelt att konvertera vektorkarta till raster vid behov.

Kostnader (Lantmäteriet prislista 1997):

GSD - Röda kartan 1:250 000

Vektorform Röda kartan utgörs av data i vektorform för administrativ indelning, landskap, allmänna och enskilda vägar, järnvägar, kraftledningar, sjöar och ett antal klasser av vattendrag, område för tätort, område för annan koncentrerad bebyggelse, byggnader och anläggningar, skog, öppen mark, sankmark, kalfjäll, glaciär samt bestämmelser och text.

Exkl. höjdkurvor Grundbelopp, all information 4500:-/län

Höjdkurvor Grundbelopp 500:-/län

Årlig licensavgift 15 % nyttjanderättsavgiften tillkommer Engångsuttag 25 % av nyttjanderättsavgiften tillkommer

Kapitel 8 Underlagskartor ²⁸

Rasterform Grundbeloppet för separerade skikt (1-bits bild) är 25 % av grundbeloppet för vektordatabasen med höjdkurvor.

Grundbeloppet för sammanslagen bild (8-bits bild) är 10 % av grundbeloppet för vektordatabasen med höjdkurvor.

Årlig licensavgift 15 % av grundbelopp Engångsuttag 25 % av grundbelopp

GSD - Blå kartan 1:100 000

Vektorform Blå kartan utgörs av data i vektorform för administrativ indelning, gator, allmänna och enskilda vägar, järnvägar, kraftledningar, sjöar och två storleksklasser av vattendrag, bebyggelseområden och byggnader, skog, hyggen, öppen mark, sankmark, kalfjäll, glaciär samt

bestämmelser och text

Exkl höjdkurvor Grundbelopp 50*50 km 12 000:-/bas

Lägsta grundbelopp, 3000:-

Motsvarande ¼ bas

Inkl höjdkurvor Grundbelopp, 50*50 km 15 000:-/bas

Lägsta grundbelopp, 3750:-

motsvarande ¼ bas

Årlig licensavgift 10 % av nyttjanderättsavgiften

Rasterform Höjdkurvor och rutnät ingår inte.

Grundbelopp i separata skikt (1-bits bild ) 3000:-/bas och Grundbelopp för sammanslagen 8-bits bild är 1200:-/bas.

Årlig licensavgift 10 % av nyttjanderättsavgiften GSD - Ekonomiska kartan 1:20 000

Vektorform Produktionsskala 1:10 000, 5 * 5 km eller 1:20 000, 10 * 10 km, Västra Sverige och Dalarna norrut. Innehållet omfattar strandlinjer, bilvägar, järnvägar, kraftledningar, åker, bebyggelse, administrativ indelning, fastighetsindelning, naturvårdsobjekt, orienterande karttext,