Informatykaw geodezji i kartografii

Wstęp.

Andrzej BorowieckiKraków 2009

Definicja informatyki

Informatyka (ang. computer science, computing science, information technology,

informatics) – dziedzina nauki i techniki zajmująca się

przetwarzaniem informacji – w tym:

technologiami przetwarzania informacji oraz

technologiami wytwarzania systemów przetwarzających informacje,

pierwotnie będąca częścią matematyki,

rozwinięta do osobnej dyscypliny nauki, pozostającej jednak nadal w ścisłym

związku z matematyką, która dostarcza podstaw teoretycznych przetwarzania

informacji.

System informatyczny – jest to zbiór powiązanych ze sobą elementów, którego funkcją jest przetwarzanie danych przy użyciu techniki komputerowej.

Na systemy informatyczne składają się obecnie takie elementy jak:

- sprzęt;

- oprogramowanie;

- zasoby osobowe – ludzie;

- elementy organizacyjne – czyli :

- procedury (procedury organizacyjne) korzystania z systemu informatycznego,

instrukcje robocze itp.

- elementy informacyjne;

- bazy wiedzy – ontologie dziedziny/dziedzin, w których używany jest system

informatyczny – na przykład podręcznik geodezji

Sprzęt – obecnie głównie komputery, oraz

- urządzenia służące do przechowywania danych (rejestratory, karty pamięci)

- urządzenia służące do komunikacji między sprzętowymi elementami systemu

- urządzenia służące do komunikacji między ludźmi a komputerami

- urządzenia służące do odbierania danych ze świata zewnętrznego – nie od ludzi

(na przykład czujniki elektroniczne, kamery, skanery, sprzęt geodezyjny)

- urządzenia służące do wpływania systemów informatycznych na świat zewnętrzny

– elementy wykonawcze (na przykład silniki sterowane komputerowo, roboty

przemysłowe, podłączony do komputera ekspres do kawy, sterowniki urządzeń

mechanicznych)

- urządzenia służące do przetwarzania danych nie będące komputerami

Rola i miejsce informatyki w geodezji

- Pomiary w terenie : sprzęt elektroniczny zawierający mikroprocesory, również często specjalistyczne oprogramowanie (np. wcięcie wstecz, i inne): teodolity elektroniczne, dalmierze, niwelatory , GPS, rejestratory.

- Obliczenia w warunkach biurowych – przetwarzanie danych (wyników pomiarów): specjalistyczne programy obliczeniowe – GEO89, Winkalk, Cgeo, Surfer, Geonet i wiele innych, oraz programy napisane w arkuszu kalkulacyjnym i językach takich jak Visual Basic, Delphi.

- Tworzenie map numerycznych w oparciu o dane z pomiaru: MicroStation, AutoCad, Mikromap i inne.

- Tworzenie i obsługa baz danych: Access, Oracle, dBase i inne.

-Tworzenie systemów informacji przestrzennej: powiązanie map numerycznych z zasobami baz danych. (teksty, obrazy np. opis budynku, jego fotografia)

Rozwój urządzeń do liczenia

Abakus – tysiące lat temu

Suwak logarytmiczny

Logarytmy - wprowadził w 1624 w celu ułatwienia rachunków astronomicznych J.Neper.

Suwak logarytmiczny (wynaleziony w roku 1632 przez Williama Oughtreda) umożliwiał mnożenie, dzielenie, potęgowanie, pierwiastkowanie, operacje na funkcjach trygonometrycznych.

1673 maszyna rachunkowa Gottfrieda Wilhelma Leibniza:Umożliwiała mnożenie i dzielenie.

Charles Babbage (1791-1871):

-Maszyna różnicowa (ulepszony kalkulator)

-Maszyna analityczna: zdolna do wykonywania dowolnych ciągów instrukcji oraz operowania na danych. Ta maszyna mieści się w definicji współczesnego komputera.

Mechaniczny arytmometr – połowa XX w.

ISKRA – elektryczny kalkulator produkcji radzieckiej – lata 1970.W maszynie nie zastosowano jeszcze układów scalonych.

K-202 – prekursor komputerów osobistych

K-202 to polski 16-bitowy minikomputer opracowany i skonstruowany przez inż. Jacka Karpińskiego w latach 1970–1973 z zastosowaniem układów scalonych. Przewyższał pod względem szybkości pierwsze IBM PC oraz umożliwiał wielozadaniowość, wielodostępność i wieloprocesorowość.

Opracował ją w 1968 r. zespół pracowników Katedry Budowy Maszyn Matematycznych Politechniki Warszawskiej i Instytutu Geodezji i Kartografii. Była komputerem przystosowanym do wykonywania obliczeń geodezyjnych, który znalazł zastosowanie w przedsiębiorstwach branżowych. W 1972 r. w funkcjonowało już 19 ośrodków geodezyjnych, które dysponowały 26 takimi maszynami.

Maszyna licząca Geo2

Na przełomie lat 70. i 80. podstawowymi komputerami były maszyny: Odra, Nova i radzieckie RIAD. Miały one zastosowanie głównie przy skomplikowanych obliczeniach związanych z wyrównaniem osnowy geodezyjnej.

Na początku lat 70. pojawiły się pierwsze kalkulatory. W ciągu kilku lat zrewolucjonizowały one prowadzenie prostych geodezyjnych obliczeń. Nieśmiertelne (wydawałoby się) arytmometry znikły jak za dotknięciem czarodziejskiej różdżki. W połowie lat 80. w wyposażeniu pracowni i zespołów polowych powszechne były już kalkulatory programowalne, jak chociażby HP-25 (Hewlett-Packard) czy TI 58 i TI59 (Texas Instruments), dla których programy pisali z reguły użytkujący je inżynierowie lub zakładowi informatycy.

Elektroniczny sprzęt pomiarowy

Elektroniczny teodolit – total station.

Niwelator elektroniczny

Rejestrator

Geodezyjny odbiornik GPS (na statywie widoczny rejestrator)

Programy obliczeniowePierwsze zastosowanie rozwiązań informatycznych miało miejsce w 1960 r. przy obliczeniach związanych z wyrównaniem państwowej sieci triangulacyjnej. Wykonano je za pomocą maszyny cyfrowej XYZ zbudowanej przez Instytut Matematyki w Warszawie. Jednym z pierwszych centrów komputerowych w kraju był ośrodek utworzony w 1962 r. przy Instytucie Geodezji i Kartografii w Warszawie. Od 1965 r. pracowała w nim maszyna cyfrowa UMC-1, na której prowadzono głównie obliczenia związane z wyrównywaniem sieci triangulacyjnych.

Poza przyspieszeniem procesu obliczeń główne wysiłki skupiono wówczas na automatyzacji procesu tworzenia (kartowania) mapy. Rezultatem prac badawczych było np. skonstruowanie polskich koordynatografów (Kart-1, Kart-2) i przetworników graficzno-cyfrowych współpracujących z mikrokomputerem MERITUM.

W 1989 r. ruszyły programy dla wspomagania procesu obliczeniowego przy scaleniach gruntów, w tym samym roku w sześciu WBGITR-ach rozpoczęto testowanie wrocławskiego programu do prowadzenia ewidencji gruntów Emseg, a do pracy na komputerach klasy PC zaadaptowano lubelski Ewgrun.

Dwa lata po przełomie z 1989 r. pojawiły się pierwsze próby połączenia grafiki z częścią opisową ewidencji. Wtedy powstały śląska Ewmapa, poznańskie GeoInfo i wyhodowany na Politechnice Warszawskiej – GeoPL.

Według danych z 2003 r. w ośrodkach dokumentacji geodezyjnej i kartograficznej na terenie całego kraju korzystano z prawie 30 (!) różnych systemów komputerowych obsługujących opisową lub graficzną część ewidencji.

Zaledwie siedem z nich integruje obie części. Rezultatem jest brak lub utrudniona wymiana danych pomiędzy systemami pracującymi nawet w granicach tego samego powiatu.

Wybrane programy geodezyjneSystem obliczeń geodezyjnych GEO89

S U R F E R

Program MicroStation

Samodzielne obliczenia – wzór Herona

a b

c

3cba

s

))()(( csbsassP