1. Fejezet - Mi a térinformatika?
Szerkesztette: David Cowen, University of South Carolina
Magyar változat: Márkus Béla, Budapesti Muszaki Egyetem
A. Bevezetés
A fejezet tárgya
Mi a GIS ?
Szinonímák
Miért fontos a térinformatika ?
Miért aktuális a térinformatika ?
A térinformatika piaci értéke
B. kapcsolódó tudományok és technológiák
Földrajz
Térképészet
Távérzékelés
Fotogrammetria
Geodézia
Statisztika
Operáció kutatások
Számítástechnika
Matematika
Építőmérnöki tudományok
C. fő alkalmazási területek
Utcahálózat alapú
Természeti erőforrás alapú
Földrészlet alapú
Közmunyilvántartás
D. A GIS, mint alrendszerek halmaza
Adatfeldolgozó alrendszer
Adatelemző alrendszer
Információ használati alrendszer
Szervezési, igazgatási alrendszer
Irodalom
Ellenőrző Kérdések
megjegyzések
Több megközelítési lehetőség áll rendelkezésére a
"Bevezetés a térinformatikába" címu tantárgy oktatásának megkezdésekor.
Ez a fejezet megkísérli a térinformatikát a tudományok, technológiák, szervezeti
keretek által meghatározott környezetbe illeszteni. Bár itt hiányoznak a
szemléltető ábrák és anekdóták, amelyeket csak az oktató tud biztosítani, több
módszer és megoldás is elképzelhető, amellyel Ön kiegészítheti a fejezetet. Vegye
fontolóra egy bevezető tárgyú videofelvétel alkalmazását az első óra kezdetén.
Erre a célra szóba jöhet bármilyen cég reklám videofelvétele, amely bemutatja a
térinformatikai rendszerek tipikus alkalmazási lehetőségeit és eredményeit. Esetleg
vigye el a diákokat egy olyan számítógép laboratóriumba, ahol módjuk nyílik némi
ismerkedésre valamely térinformatikai programmal.
1. Fejezet - Mi a térinformatika?
Szerkesztette: David Cowen, University of South Carolina
Magyar változat: Márkus Béla, Budapesti Muszaki Egyetem
A. Bevezetés
A fejezet tárgya:
- a különböző GIS definíciók összehasonlítása - melyek azok a
tényezők, amelyek megkülönböztetik a földrajzi adatok számítógépes kezelésének
más formáitól?
- meghatározni a térinformatika alapjait, hátterét, keletkezését
- hogyan viszonyul a térinformatika más területekhez, mint például a statisztikai
elemzéshez, távérzékeléshez, számítógépes kartográfiahoz?
- a lényeges alkalmazási területek rövid áttekintése.
Mi a GIS?
- A GIS földrajzi adatok elemzésére kidolgozott speciális
információs rendszer.
- A rendszer egymáshoz kapcsolódó elemek és tevékenységek
halmaza, melyek valamely közös cél érdekében együttmuködnek, pl.
- az autó egy olyan rendszer, amelyben valamennyi alkatrész
összehangoltan muködve szolgálja a szállítást, mint célt.
- Az információs rendszer az alapadatokon végrehajtott muveletek
halmaza, melyek hasznos információkat szolgáltatnak a döntéshozáshoz:
- lépések sora vezet a méréstől, adatgyujtéstől az elemzésekig,
- az információs rendszernek rendelkeznie kell olyan funkciók teljes
készletével, melyek biztosítják a cél elérését, beleértve a megfigyelést,
mérést, leírást, értelmezést, előjelzést és döntéshozást.
- A földrajzi információs rendszer (angolul: Geographical
Information System - GIS) egyaránt használ helyzeti és leíró adatokat, valamint
lehetővé tesz muveleteket a térbeli elemzések elvégzéséhez:
- gyakori cél a földhasználat, szállítás, kereskedelem
irányításával kapcsolatos döntéshozás,
- a rendszer elemei közötti kapcsolatot a földrajzi adatok jelentik,
azaz a helyzeti adatok, azok kapcsolatai, a térbeli eloszlás.
- Ebben az összefüggésben a GIS tekinthető a hardver, szoftver és
módszerek rendszerének, amely segíti a komplex tervezési és irányítási feladatok
megoldására szolgáló térbeli adatok gyujtését, kezelését, feldolgozását,
elemzését, a modellezést és megjelenítést:
- sok egyéb program képes térbeli adatok használatára (pl. AutoCAD
és statisztikai programok), a földrajzi információs rendszer ezektől abban
különbözik, hogy a GIS lehetőséget ad térbeli muveletek végzésére is.
Miért fontos a térinformatika ?
- "A GIS technológia azt jelenti a földrajzi elemzés számára,
amit a mikroszkóp, a távcső és a számítógépek jelentettek más tudományok
számára... Katalizátor szerepet játszhat a regionális-tematikus illetve a
társadalom-természeti földrajzi felosztások újraegyesítésében, melyek régóta
sújtják a földrajzot" és egyéb térbeli információkat használó
tudományokat.
- A GIS egyetlen rendszerbe integrálja a térbeli és a leíró
információkat - alkalmas keretet biztosít a földrajzi adatok elemzéséhez.
- Térképek és egyéb térbeli adatok digitális formába
alakításával a GIS lehetőséget nyújt a földrajzi ismeretek újszeru elemzésére
és megjelenítésére.
- A GIS kapcsolatokat teremt a földrajzi környezeten alapuló
tevékenységek között:
- az adatokat földrajzilag szemlélve gyakran kapunk új szempontokat,
magyarázatokat,
- ezek a kapcsolatok gyakran felismerhetetlenek GIS nélkül, bár
alapvető fontosságúak lehetnek a folyamatok és erőforrások megértésében és
kezelésében,
- pl. összekapcsolhatjuk a mérgező anyagokkal kapcsolatos adatokat
az oktatási intézmények helyzeti adataival, a földrajzi környezetbe illesztve azokat.
- A GIS lehetővé teszi adminisztratív - tulajdon, adózás, közmu -
adatok elérését földrajzi helyzetük révén.
Miért aktuális a térinformatika ?
- A számítástechnika új eredményei iránt igen nagy az
érdeklődés.
- A GIS magas muszaki színvonalú megjelenést kölcsönöz a
földrajzi információknak.
- A térképek vonzereje erősödik azáltal, hogy számítógépen
jelennek meg.
- Megnövekedett az érdeklődés a földrajz és a földrajz oktatása
iránt.
- A GIS fontos eszköz a környezet megértésében és
alakításában.
A térinformatika piaci értéke
- A térinformatikai piac:
- a Dataquest szerint évi 35 %-kal növekszik,
- az Environmental Systems Research Institute (ESRI, Redlands, USA)
cég - az ARC/INFO fejlesztője -, 350 alkalmazottal 40 millió $ forgalmat bonyolított
1988-ban, ami 42%-kal növekedett 1989-ben,
- az Intergraph 1988-ban 800 millió $ bevételre tett szert egy
szerteágazóbb, de GIS orientált piacon,
- a GIS Sourcebook 1989-es kiadása több mint 60 különböző
GIS programot említ (bár nem mindegyik rendelkezik a tökéletes GIS
funkciókészlettel), és több mint 100 térinformatikai konzultáns céget sorol fel
(USA),
- 1995-ig a GIS piacnak évi 28 %-os növekedése várható
Európában, ezzel a földrészünk meghatározóvá válik a világpiacon (Ottens 1992).
- Néhány példaértéku adat a magyar térinformatikai piacról
- A Geometria legsikeresebb hazai alkalmazásai Intergraph
szoftverbázison alapulnak. Sajátfejlesztésu UNIX-alapú térinformatikai szoftverüket
- a TopoLogicot - Németországban sikeresen alkalmazzák. A Geometria felismerve a
szakértelem és a hozzáadott érték jelentőségét, 1992-ben nem kevesebb, mint 23
millió forintot költött oktatásra. Ez az összeg a termelési érték 15 %-a. A cég
bevételeinek 45 %-át exportmunkák teszik ki. Részt vesznek az európai út-adatbázis
digitalizálásában, valamint a német környezetvédelmi monitoring rendszer
fejlesztésében.
- A Geocomp 1989 óta képviseli Magyarországon az ESRI céget, mely a
világ GIS szoftverpiacának 18.6 %-át uralja. Az ESRI az elmúlt időszakban több új
fejlesztéssel (pl. a WINDOWS alapú ArcView, illetve az AutoCAD felhasználói bázisára
építő ArcCAD) szélesítette potenciális vevőkörét.
- A GeoView Systems a Green Line térinformatikai rendszer
kifejlesztője számos alkalmazást is kidolgozott, mint például a TIGÁZ
hajdúszoboszlói közmunyilvántartó rendszere, az ÉVIZIG folyamszabályozási és
vízrendezési rendszere.
- A Magyar Honvédség Tóth Ágoston Térképészeti Intézete
jelentős erőfeszítéseket tesz annak érdekében, hogy a katonai térképészet
eredményei a polgári életben is hasznosulhassanak. Többek között hozzáférhetővé
tették Magyarország 1:200.000 méretarányú digitális térképét. Elkészítették az
országos digitális domborzatmodellt, mely 10x10 m-es felbontású ráccsal írja le a
terep felszínét. Terveikben szerepel az 1:50.000 méretarányú országos digitális
térkép megvalósítása is.
B. kapcsolódó tudományágak és technológiák
- A térinformatikában közelebb kerülnek egymáshoz a
technológiai kérdések és a hagyományos tudományágak.
- A térinformatikát gyakran hívják "szolgáltató
technológiának", mert nagy lehetőségeket biztosít a térbeli adatokkal
foglakozó tudományágak széles körének.
- Mindegyik kapcsolódó szakterület módszerekkel, technikákkal
bővíti a térinformatikát
- ezek közül sokban az adatgyujtés a döntő - a térinformatika
ezeket közelíti egymáshoz, kiemelve az adatintegrálás, modellezés és elemzés
fontosságát.
- Ebben az integrációs szerepben a térinformatikát gyakran
megilleti a térbeli információk tudománya cím.
Földrajz
- Szélesköruen foglalkozik a Földdel és a rajta élő emberrel,
- nagy hagyományokkal rendelkezik a térbeli elemzésben,
- jól megalapozott mószerekkel rendelkezik a térbeli elemzés
lebonyolításához és a kutatásban térbeli irányultságot ad.
Térképészet
- A térbeli információ megjelenítésével foglalkozik,
- a GIS fő adatforrását napjainkban a térképek jelentik,
- nagy hagyományai vannak a térképtervezésben, ami fontos a GIS
eredmények megjelenítésében,
- a számítógépes térképészet (másnéven "digitális
térképészet", "automatizált kartográfia") módszereket ad a
térképészeti objektumok digitális megformálásában és manipulálásában.
Távérzékelés
- A légi- és urfelvételek a földrajzi adatok fontos forrásai
- a távérzékelés olcsó adatgyujtési és feldolgozási
megoldásokat jelent, magában hordozza az adatfelújítás, naprakészen tartás egyszeru
lehetőségét
- sok képfeldolgozó rendszer tartalmaz magas színvonalú analitikus
funkciókat
- a távérzékelés interpretált adatai a GIS egyéb adatszintjeihez
illeszthetők
Fotogrammetria
- A légifelvételek kiértékelésével a fotogrammetria a
topográfiai (síkrajzi és domborzati) adatok nyerésének legfontosabb forrása a GIS
számára (pl. digitális ortofoto).
Geodézia
- A geodézia nagy pontosságú adatokkal adja meg a földrészletek,
épületek stb. helyzetét (pl. kataszteri térképek).
Felsőgeodézia
- A felsőgeodézia a GIS helyzeti adatainak keretrendszerét adja.
Statisztika
- Sokféle GIS bázisú modell statisztikai természetu; sok
statisztikai megoldást használunk az elemzések során, de
- a statisztika fontos a GIS adatok hibáival és megbízhatóságával
kapcsolatos feladatok megoldásában is.
Operáció kutatás
- Sok döntéselőkészítő GIS alkalmazásban van szükség
optimalizáló módszerekre.
Számítástechnika
- A számítógéppel segített tervezés (computer-aided design, CAD)
szoftverekkel és módszerekkel szolgál az adatbevitel, megjelenítés, de főképpen a
háromdimenziós ábrázolás területén.
- A számítógépes grafikában végzett fejlesztések új
hardvereket, szoftvereket és módszereket eredményeztek a grafikus objektumok
kezelésére és megjelenítésére.
- Az adatbáziskezelő rendszerek (database management systems, DBMS)
rendszertervezési megoldásokkal, adatkezelési, adatfelújítási, adatelérési
technikákkal járulnak hozzá a GIS fejlődéséhez.
- A mesterséges intelligencia (artificial intelligence, AI) a
számítógépet az elérhető adatokon alapuló változatok kidolgozására használja,
az emberi intelligenciával és döntéshozási stratégiával versenyezve - a
számítógép mint egy "szakértő" szerepel például a térképtervezésben
és generalizálásban,
- bár a GIS még nem képes kihasználni a mesterséges intelligencia
teljes eszköztárát, de a mesterséges intelligencia már módszereket és technikákat
ad a rendszer tervezéséhez és muködéséhez.
Matematika
- A matematika több ága, különösen a geometria és gráfelmélet
gyakran használatos a rendszertervezésben és a térbeli adatok elemzésében.
Építőmérnöki tudományok
- A térinformatika fontos szerepet játszik a várostervezésben, a
közmuvek, a közlekedési és egyéb vonalas létesítmények tervezésében stb.
C. fő alkalmazási területek
Utcahálózat alapú
címkeresés
útvonaloptimalizálás és ütemezés
helyzeti elemzés és telepítés tervezés
evakuálási tervek kidolgozása
Természeti erőforrás alapú
erdőgazdálkodás
vadak élőhelyének és vonulási útvonalának nyilvántartása
vadvizek védelme
üdülőterületek tervezése
árvízi területek kezelése
mocsaras vidékek védelme
mezőgazdasági területek kezelése
talajvízmodellezés és szennyezőanyag követés
környezeti hatás elemzés
láthatósági vizsgálat
Földrészlet alapú
körzetesítés
kisajátítás
környezeti állapot
vízminőség szabályozás
tulajdonos nyilvántartás
Közmunyilvántartás
földalatti csővezetékek és kábelek nyilvántartása
elektromos hálózatok egyensúlyban tartása
közmukarbantartás tervezése
energiafelhasználás követése
D. A GIS, mint alrendszerek halmaza
Adatfeldolgozó alrendszer:
- adatgyujtés - térképekről, fényképfelvételekről, terepi
mérésekből,
- adatbevitel - az adatokat a forrásanyagból digitális adatbázisba
kell tölteni,
- adattárolás - milyen gyakran használjuk, hogyan kell felújítani,
titkosság, adatmegbízhatóság.
Adatelemző alrendszer:
- visszakeresés és elemzés - az egyszeru lekérdezéstől a nagy
adatbázisok komplex statisztikai elemzéséig,
- információk szolgáltatása - hogyan lehet az eredményeket
megjeleníteni térképen, táblázatosan vagy más rendszerbe való átvitellel?
Felhasználói alrendszer:
- a felhasználók lehetnek kutatók, tervezők, szervezők,
- együttmuködés szükséges a GIS rendszertervezők, GIS szakértők
és a felhasználók között az adatszerkezetek illetve a feladatmegoldás
megtervezéséhez.
Szervezési, igazgatási alrendszer:
- szervező szerep - a GIS részleg gyakran külön egységként
muködik az intézményben (pl. Számítóközpont) térbeli adatbázist és elemzési
szolgáltatásokat biztosítva,
- személyzet: rendszergazda, adatbázis menedzser, rendszer kezelők,
elemzők, operátorok - egy tipikus intézményi GIS központ 5 - 7 főből áll,
- muködés - szoros együttmuködés szükséges a GIS csoport és az
intézmény egyéb részlegei között, a rendszer hatékony muködésének
biztosítására.
A későbbiekben valamennyi alrendszerre részletesen kitérünk.
IRODALOM
Bernhardsen, T., 1992 "Geographic Information Systems",
VIAK IT.
Cowen, D.J., 1988. "GIS versus CAD versus DBMS: what are the
differences?" Photogrammetric Engineering and Remote Sensing 54:1551-5.
Excellent review of the differences in these three traditions.
Dueker, K.J., 1987. "Geographic information systems and
computer-aided mapping," Journal, American Planning Association 53:383-90.
Compares CAD, computer cartography and GIS, conceptually and also at some technical depth.
Fisher, P.F., and R. Lindenberg, 1989. "On distinctions among
Cartography, Remote Sensing, and Geographic Information Systems," Photogrammetric
Engineering and Remote Sensing 55(10):1431-1434. Reviews definitions of each of the
three and shows how the disciplines are interrelated.
Laurini, R. - Thompson, D., 1992. "Fundamentals of spatial
information systems", Academic Press Inc., San Diego.
Maguire, D.J. - Goodchild, M.F. - Rhind, D.W., 1992. "Geographical
Information Systems", Longman Scientific & Technical, New York.
Marble, D.F. et al., 1983. "Geographic information systems
and remote sensing," Manual of Remote Sensing. ASPRS/ACSM, Falls Church, VA,
1:923-58. Reviews the various dimensions of the relationship between the two fields.
Ottens, F.F.L., 1992 "GIS in action," Proceedings, EGIS'92,
Munich, pp. 1-8.
Parent, P. and R. Church, 1987. "Evolution of Geographical
Information Systems as Decision Making Tools," Proceedings, GIS '87, pp.
63-71, ASPRS/ACSM, Falls Church, VA. Good review of the history of GIS and its formative
influences.
Rhind, D., 1989. "Why GIS?," Arc News, Summer 1989,
Vol 11(3).
Taylor, D.R.F., 1991. "Geographic Information Systems - The
Microcomputer and Modern Cartography", Pergamon Press, Oxford.
Ellenőrző kérdések
1. Hasonlítsa össze néhány GIS tankönyv bevezető fejezetét
(pl. Bernhardsen 1992, Maguire.. 1992, Laurini 1992, Taylor 1991). Mire következtet a GIS
definíciók különbözőségéből ?
2. Adja meg a GIS fogalmát a) alkalmazási, b) funkcionális, c)
rendszer szerkezet szempontjából.
3. Hasonlítsa össze a GIS és repülőjegy foglaló rendszer
jellemzőit. Hogyan lehet alkalmazni a fejezetben adott meghatározásokat egy
repülőjegy foglaló rendszer példáján ?
Multipurpose Geographic Data System |
Többcélú Földrajzi Adatrendszer |
Multipurpose Input Land Use System |
Többcélú Bemenő Földhasználati Rendszer |
Computerized GIS |
Számítógépes GIS |
System for Handling Natural Resources Inventory Data |
Természeti Erőforrás Nyilvántartó Rendszer |
Land Reseorces Information System |
Területi Erőforrás Információs Rendszer |
Spatial Data Management and Comprehensive Analysis System |
Térbeli Adatkezelő és Összehasonlító-elemző Rendszer |
Planning Information System |
Tervezési Információs Rendszer |
Resource Information System |
Erőforrás Információs Rendszer |
Natural Resource Management Information System |
Természeti Erőforráskezelő Információs Rendszer |
Spatial Data Handling System |
Térbeli Adatkezelő Rendszer |
Geographically Referenced Information System |
Földrajzi alapú Információs Rendszer |
Geo-Information System |
Geoinformációs Rendszer |
Spatial Information System |
Térbeli Információs Rendszer |
Environment Information System |
Környezeti Információs Rendszer |
AGIS - Automated GIS |
AGIS - Automatizált GIS |
Multipurpose Cadastre |
Többcélú Kataszter |
Land Information System |
Területi Információs Rendszer |
AM/FM - Automated Mapping and Facilities Management |
AM/FM - Automatizált Térképezés, Közmunyilvántartás
és igazgatás |
|