Informatyka w geodezji i kartografii Wstp Andrzej Borowiecki

Informatyka w geodezji i kartografii Wstęp. Andrzej Borowiecki Kraków 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 – GEO 89, 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: Micro. Station, Auto. Cad, Mikromap i inne. - Tworzenie i obsługa baz danych: Access, Oracle, d. Base 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 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.

Maszyna licząca Geo 2 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.

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 TI 59 (Texas Instruments), dla których programy pisali z reguły użytkujący je inżynierowie lub zakładowi informatycy.

Elektroniczny sprzęt pomiarowy Niwelator elektroniczny Elektroniczny teodolit – total station. Rejestrator

Geodezyjny odbiornik GPS (na statywie widoczny rejestrator)

Programy obliczeniowe Pierwsze 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 Geo. Info i wyhodowany na Politechnice Warszawskiej – Geo. PL.

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 geodezyjne System obliczeń geodezyjnych GEO 89

SURFER

Program Micro. Station

Samodzielne obliczenia – wzór Herona b a c