Ruumiandmed

Ruumiandmed (inglise keeles "geospatial data", "geographic information") on andmed, mis otseselt või kaudselt osutavad konkreetsele asukohale või geograafilisele alale, sealhulgas andmekogudes hallatavad andmed, mis kirjeldavad ruumiobjektide asukohta, omadusi ja kuju geograafilises ruumis. Sellisteks ruumiobjektideks on näiteks teed, põllud, katastriüksused, kaitsealad, hooned, metsad jm. Tavaliselt esitatakse taolisi andmeid kaartidena ehk kogutud ruumiandmeid kasutatakse erinevate kaartide valmistamiseks.
Ruumiandmete haldamiseks on loodud mudelid, millele võib alati tugineda andmete analüüsimisel, hinnates andmete sobivust vastava ülesande lahendamiseks.
Ruumiandmete haldamist reguleerivad rahvusvahelised standardid, riigisisesed õigusaktid, direktiivid, määrused ja arengukavad. Eestis on vastavad seadused ruumiandmete seadus ja avaliku teabe seadus, INSPIRE direktiivi rakenduseeskirjad ja määrused, arengukavad ning raamdokumendid.
Ruumiandmete käsitlemine.
Standardid.
Et iga geoinfosüsteemi looja ei tekitaks alati näiteks uut mudelit, mis ei pruugi ühilduda ühegi teise andmebaasiga ning võib vajada nii tootmiseks kui ka hilisemal ühilduvusele viimisel rohkesti ressursse, siis on loodud geograafiliste andmete standardid. Maailmas on mitu standardiorganisatsiooni või üksikuid standardeid, mis tegelevad geograafiliste andmete ühildamisega (ISO, andmekirjeldus- ja vahetusstandard SDTS ("Spatial Data Transfer Standard"),GSDI (inglise keeles "The Global Spatial Data Infrastructure Association"),USA DLG ("Digital Line Graph"), Suurbritannia Land-Line®, OGC, IHO ("International Hydrographic Organization"), Euroopa Standardite Komitee (inglise keeles "Comité Européen de Normalisation", lühendatult CEN)), ent Eestis kasutatakse neist peamiselt kolme standardit: ISO, OGC ja IHO.
ISO.
Rahvusvaheline Standardiorganisatsioon (inglise keeles "International Organization for Standardization", lühendatult ISO) on ülemaailmne organisatsioon, mis ühendab riike nende standardimisorganisatsioonide kaudu ja kus rahvusvahelised standardid töötatakse välja tehnilistes komiteedes. Geoinformaatika standarditega (inglise keeles "Geographic information/Geomatics") tegeleb ISOs tehniline komitee nr. 211 (TC 211) ja vastav standard nr 19100. Seni on kehtestatud umbes 48 standardit, kuid neid luuakse juurde. Eestis käsitleb ISO 19100 perekonna standardeid standard.: ISO standardist EVS (Eesti Vabariigi standard) standardi saamiseks on olemas kaks peamist võimalust:
EVS-EN ISO 19101:2005, EVS-EN ISO 19113, EVS-EN ISO 19114 ja EVS-EN ISO 19115 on standardid, mis on läbinud kahe kordse ülevõtmise. Esmalt võeti üle rahvusvaheline standard Euroopas ning hiljem võttis Eesti selle standardi üle kui Euroopa standardi. Rahvusvaheliste standardite ülevõtt ümbertrüki meetodil võimaldab neid levitada Eesti standardite hinnakirja alusel ehk enamasti odavamalt, mis on meetodi peamiseks eeliseks. Ümbertrüki korral lisatakse rahvusvahelise standardi identsele tekstile hetkel kehtivad muudatused ja parandused. Standardile lisatakse eestikeelne pealkiri ja käsitlusala.
OpenGIS.
OpenGIS konsortsium (inglise keeles "Open Geospatial Consortium", lühendatult OGC) on rahvusvaheline organisatsioon, mis on loodud ruumiinfo- ja asukohapõhiste tehnoloogiate konsensuslikuks arendamiseks. OGC standardid on ruumiandmetega opereerivate tarkvaralahenduste väljatöötamisel oluliseks raamistikuks, millele saab püstitada optimaalseid ja ühilduvaid rakendusi. OGC standardiloome protsessi on kaasatud nii era- ja valitsussektor kui ka akadeemilised ringkonnad, mis tulevikku silmas pidades kindlustavad vastuvõetavate standardite pikaajalise kestvuse ja järjepidevuse.
Mõned olulisemad OGC-standardid, mida Maa-amet oma lahendustes kasutab:
kaarditeenused (inglise keeles "Web Map Service", lühendatult WMS), nähtuse teenused (inglise keeles "Web Feature Service", lühendatult WFS), "Geography Markup Language" (GML) ning KML.
IHO.
Rahvusvaheline Hüdrograafiaorganisatsioon (inglise keeles "International Hydrographic Organization", lühendatult IHO) on meresõidu ohutuse ning merekeskkonna kaitse eest hoolitsev rahvusvaheline organisatsioon. Selle organisatsiooni üheks osaks kuulub ka merenavigatsioonikaarte ja -süsteeme puudutavate standardite väljatöötamine. Näiteks S-100 on dokument, mis põhineb ISO 19100 standardite perekonnale ning kirjeldab, kuidas IHO kasutab ja laiendab antud standardeid hüdrograafias, merenduses ning sellega seotud probleemidest lähtuvalt.
INSPIRE.
Euroopa Ühenduse ruumiandmete infrastruktuuri (inglise keeles "Infrastructure for Spatial Information in the European Community", lühendatult INSPIRE) eesmärgiks on parandada liikmesriikide vahelist ruumiandmete kättesaadavust ja koostalitlusvõimet kõikides liikmesriikides. Vastu võetud direktiiv seab ruumiandmete taristu ja selle haldamise raamistiku ning määrab ruumiandmevaldkonnad, mille osas direktiivi kohaldatakse, et parandada selle kogumist, töötlemist ja jagamist peamiselt riigi-, aga ka eraasutuste vahel. Ruumiandmete valdkonnad on jagatud kolme etappi, mida käsitletakse selle direktiivi lisades. Eesti on INSPIRE direktiivi üle võtnud ruumiandmete seadusega, millega muuhulgas on määratud Maa-amet kontaktpunktiks Euroopa Komisjoniga INSPIRE teemadel ühenduse pidamiseks. Lisaks direktiivile juhivad INSPIRE loomist Euroopa Komisjoni rakenduseeskirjad (Euroopa Komisjoni määrused), mis täpsustavad direktiivi eesmärke ja sätestavad tehnilised nõuded. Iga ruumiandmevaldkonna kohta koostab Euroopa Komisjon juhendmaterjalid, mida uuendatakse kuni määruse vastuvõtmiseni.
Eestis on loodud Eesti geoportaal, mis sisaldab INSPIRE direktiivis nõutud valdkondade ruumiandmeid, mille kasutamiseks on loodud võrguteenused, mis võimaldavad andmeid leida, teisendada, vaadata ja alla laadida. Et ruumiandmeid oleks võimalik kasutada üle Euroopa koostoimivana, on võrguteenustel ühised spetsifikatsioonid ja nõuded. Võrguteenused jaotatakse vastavalt otsimis-, vaatamis-, allalaadimis- ja transformeerimisteenusteks.
Ruumiandmete mudelid.
Ruumiandmete mudelid (inglise keeles "spatial data models") on loodud reaalse maailma kirjeldamiseks geoinfosüsteemides (GIS). Need on üksteisest väljaarenevad ja üksteisest sõltuvad. Mudelid määravad andmete kasutamise ja hoiustamise andmebaasides. Selline spetsifikatsioon on püsiv, kuid samas peab ajaga kaasas käima, et see uute ülesannete lahendamisel kasutuks ei muutuks. See ei tähenda siiski, et alati peaks kõiki mudeleid uuesti looma – piisab ka täiendamisest või teiste organisatsioonide muudatustele viitamisest.
Mudelite liigid.
Eestis räägitakse ruuminähtuste modelleerimisel peamiselt nelja tüüpi ruumimudelitest: reaalsusmudelist, infomudelist, andmemudelist ja esitusmudelist. Samas on Teet Jagomägi 1999. aastal oma raamatus "Geoinfosüsteemid praktikule" ära märkinud reaalsusmudeli, andmemudeli, esitusmudeli ja teostusmudeli, mis kirjeldavad detailselt GISi andmebaasi. Selline erinev käsitus on tekkinud peamiselt aja jooksul andmete erinevast tõlgendamisest ja spetsiifiliselt erialastest lähtekohtadest sõltuvalt. Näiteks infomudel on informaatikas kasutusel kui reaalsusmudeli edasine formaliseering ja vaheaste üleminekul andmemudelile, mille tõttu võidakse see vahel GISi andmebaasis tegemata jätta.
Mõnikord eristatakse veel kotseptuaalmudelit ehk kontseptmudelit, mis formaliseeritud kujul määratleb ruumiandmebaasi olemuse, lähtudes eesmärgist ja vajadustest, eelneb reaalsusmudeli defineerimisele. Seega ei esitata seda kui eraldiseisvat ruumiandmete mudelit, olemus kajastatakse reaalsusmudelis.
Reaalsusmudel.
Reaalsusmudel on maailma lihtsustatud kirjeldus, kus määratletakse, milliseid ruuminähtuseid antud konkreetses andmebaasis käsitletakse, antakse nende definitsioonid, nimetatakse, milliste omadustega nähtust kirjeldatakse ning antakse nende omaduste definitsioonid. Reaalsusmudeli eesmärgiks on tagada eri andmebaaside andmete ühilduvus loogilisel tasandil. Reaalsusmudelis oleva definitsiooni alusel otsustatakse, kas erinevas andmekogus olevad andmed kujutavad ühte ja sedasama nähtust ehk ühilduvad. Näiteks rannajoon, mis ühes andmekogus võib tähendada keskmist veetaset, aga teises hoopiski reljeefi nullhorisontaali.
Ruuminähtuseks (inglise keeles "spatial phenomena") loetakse kõiki objekte (nii füüsilisi kui ka kokkuleppelisi) ja sündmusi, millel on võimalik fikseerida asukoht ajas ja ruumis. Lisandub ka pidevalt eksisteerivaid nähtusi, millel puudub kindel asukoht, ent mida on võimalik kirjeldada suvalises ruumi punktis, näiteks pilved. Lisaks on veel olemas ruuminähtuste omadused (inglise keeles "characteristics"), mis näitavad nähtuse asukohta, kuju ja ruumilisi seoseid teiste nähtustega.
Infomudel.
Infomudel (inglise keeles "conceptual model", "data model") esitatakse kui reaalsusmudeli edasine formaliseering ja vaheaste üleminekul andmemudelile. Keskseteks elementideks on olemid, olemiklassid, olemi atribuudid ja olemi geomeetrilised primitiivid.
Need saadakse nähtuste lihtsustamisel vastavalt täpsus ja detailsusnõudeid järgides. Mudelis määratakse ka olemiklasside vahelised ruumilised ja mitteruumilised seosed. Infomudel esitatakse enamasti olemidiagrammina (inglise keeles "Entity-Relationship Diagram"), mis näitab olemiklasse, nendevahelisi suhteid ning olemiklasside ja nende suhete omadusi, või suhtetabelina, kus on kirjas olemiklassi nimi ja atribuudid.
Andmemudel.
Andmemudel (inglise keeles "data base", "logical model/design", "physical model/design") esitab infomudelis antud andmeid sellisel kujul, nagu need tuleb arvutis kasutatavas tarkvaras modelleerida. Keskne mõiste antud mudelis on "objekt", millele antakse atribuudid ehk tunnused. Andmemudelis tuuakse olemite atribuudid ja olemitevahelised suhted vastavalt alljärgnevale seosele:
Samas võib looduses olev nähtus olla arvutis kirjeldatud ühe või mitme objekti abil, näiteks nähtus "tänav" võib olla kujutatud objektidega "keskjoon" või "äärejoon". Samas ei pruugi kõik objektid looduses üldse eksisteerida, nagu keskjoon või samajoon. Erinev objekti spetsifikatsiooni tõlgendamine tuleneb andmemudeli tarkvarakesksest ülesehitusest. Andmemudel tagab oma andmete kirjeldusega andmebaaside ühilduvuse tehnilisel tasandil, olles ühtseks malliks.
Topoloogia aitab defineerida objekte kaardikihis, mida kirjeldavad geomeetrilised primitiivid, näiteks punkt ja joon. Topoloogia tugineb graafiteooriale, kus diagrammi esitatakse punktide ja joonte loogiliste suhetena. Kaartidel kasutatakse seda kontseptsiooni kujundite abstraheerimisel. Topoloogilisteks suheteks on kaarte ühinemine (inglise keeles "connectivity"), pindade defineerimine (inglise keeles "area definition") ja polügoonide külgnemine (inglise keeles "contiguity").
Esitusmudel.
Esitusmudel (inglise keeles "presentation model") määrab reeglid andmemudelis kirjeldatu põhjal visuaalselt tajutava kujutise esitamiseks sobival kujul, kas arvutiekraanil või tardkaardil. Esitusmudeli elementideks on leppemärgid, millega esitatakse kaardil ruumiandmeid (nii punkt-, joon-, kui ka pindobjekte), kaardi komponendid ning nende omavaheline paiknemine. Esitusmudel on seotud mõõtkavaga. Ühelt poolt määrab esitusmudel ära tajutava kujutise ehk kaardi mõõtkava, teisalt paneb mõõtkava teatud (nt suuruse, detailsuse jne) piirangud leppemärkide kujundusele.