72.FEJEZET - FIR ÉS A FÖLDTUDOMÁNYOK (GIS,térinformatika,térkép,geodézia)


   
 
 

72.FEJEZET - FIR ÉS A FÖLDTUDOMÁNYOK

 
Tartalom
<<< Előző fejezet               Következő fejezet >>>
 

72.fejezet - FIR és a földtudományok

Szerkesztette: Helen Mounsey (Birkbeck College University of London)

Magyar változat: Márton Mátyás és Gercsák Gábor (ELTE, Budapest)

A. Bevezetés

B. Globális adatforrások

Távérzékelt adatok

Földi adatforrások

C. Az adatintegrálás problémái

A források sokfélesége

Adatállományok

Geometriai javítás és földrajzi referencia

Az adattárolás kérdései

Az adatbázismodell

Dokumentáció, adatelérés, adattovábbítás, archiválás

A belső konzisztencia kérdése

Földi és műholdas adatok egyesítése

Összefoglalás

D. Néhány globális adatbázis

CORINE

Az ENSZ környezetvédelmi programja (GRID)

Globális diszkcsere-projekt

Digitális világtérkép

Irodalom

ellenörző kérdések

 

Megjegyzések

72.fejezet - FIR és a földtudományok

Szerkesztette: Helen Mounsey (Birkbeck College University of London)

Magyar változat: Márton Mátyás és Gercsák Gábor (ELTE, Budapest)

A. Bevezetés

- miért szükséges a globális FIR és adatbázis?

- a földi környezet minőségéért állandóan növekvő aggodalom

- gyakori újsághírek a globális felmelegedésről, az üvegházhatásról, az ózonlyukról, az erdőirtásról és a vízszennyeződésről

- ezek globális problémák, de vannak olyan helyi katasztrófák is, amelyek következményei egy kontinensre, vagy az egész világra kiterjednek

- pl. a Brundtland-jelentés szerint a Környezetvédelmi és Fejlesztési Világbizottság 900 napos tevékenysége során az alábbi események következtek be:

- az afrikai aszály 35 millió ember életét veszélyeztette, és valószínűleg 1 millió ember halt meg

- Indiában a bhopali vegyiműveknél történt szivárgás miatt 2000 ember halt meg, 200 000 pedig megsebesült

- Szovjetunióban a csernobili atomerőmű-robbanás egész Európában környezeti károkat okozott

- Svájcban egy vegyiüzemben bekövetkezett tűzeset miatt mérgező anyag került a Rajnába, és azt a víz egészen Hollandiáig szállította

- legalább 60 millió ember halt meg hasmenéses betegségben az alultápláltság és a rossz ivóvíz következtében

- ezek közül csak a bhopali balesetet lehet helyi hatásúnak tekinteni

- állandóan nő az igény, hogy a folyamatokat globális méretekben lehessen nyomonkövetni, a földi folyamatokról ismeretet szerezzenek, és megtudják, hogy az emberi tevékenység milyen hatással van azokra

- jelenlegi ismereteink e tárgyban nagyon felszínesek

- a helyzeten kétirányú fejlesztéssel lehet javítani:

- a technikai haladás és a digitális feldolgozás sebességének és hatékonyságának növelése

- a környezetvédelmi modellezéshez szükséges adatforrások bővítése

- végső cél egy globális adatbázis és a kapcsolódó FIR (adatgyűjtő és elemző rendszer)

- megfelelően nagy méretarány (pl. 1: 250 000-nél részletesebb) és elég finom felbontás (pl. 250 m-nél kisebb)

- képessé tenni a környezetvédelmi szakembereket arra, hogy minél pontosabban modellezzék a földi folyamatokat

- lehetővé tenné a globális adatok integrálását és megjelenítését

B. Globális adatforrások

- a globális adatbázisok két forrása

- távérzékelt adatok

- földi adatforrások - analóg térképek, statisztikák, digitálisadatok

Távérzékelt adatok

- repülőgépre és (gyakrabban) műholdra szerelt érzékelők sok globális léptékű adatot szolgáltatnak a környezeti elemzésekhez

- jellemzők:

- általában globális (vagy közel globális) fedettség

- (az érzékelőtől függően) óránkénti vagy napi intervallumokban megismételhető adatnyerés idősorok felépítését teszi lehetővé

- javul az adatok térbeli felbontása, pl. a Landsat MSS-é 80 m,a SPOT-é 10 m

- igen nagy mennyiségű távérzékelt adat áll rendelkezésre,elsősorban a NASA révén

- újabb jelentős fejlődés a NASA rendszerében (EOS)

- átfogó információs rendszer - beleértve az adatfeldolgozást,az elérhetőséget, az elemzőképességet és a hardvert

- nemzetközi méretekben kívánja adatait szolgáltatni, használni és hasznosítani

- állandó, hosszú futamidejű adathalmazokat állít elő az 1990-es évekkel kezdődő időszakra

- az EOS adatforrásainak alapja a NASA két tervezett polárisműholdja, az Európai Űrkutatási Hivatal (ESA) műholdja és egy japán poláris műhold (a poláris műhold pályája átmegy a két póluson

- mindez óriási adatáramlást fog eredményezni (becslések szerint1012-en nagyságrendűt, azaz 1 terabyte-ot naponta)

Földi adatforrások

Analóg térképek és statisztikai táblázatok

- a térképekről származó digitális adatok a globális adatbázisfontos forrásai, és mint adatforrások kiegészítik atávérzékelést

- általában terepi felmérésen és helyszínelésen alapuló digitális térképészeti adatok az alábbiakat nyújtják:

- településnevek, közigazgatási határok

- a jellemzők jobb és részletesebb osztályozása

- történelmi ("távérzékelés előtti") adatforrás

- az adatnyeréshez felhasznált térképek iránti követelmények:

- olyan sorozatnak legyenek a részei, amelyi lefedi a Földet,valamint a forrásanyag és kartográfiai feldolgozás színvonalamegfeleljen egy általánosan elfogadott pontossági igénynek

- 1: 1 milliósnál nagyobb méretarányúak legyenek - a kisebbméretarányúak túlságosan generalizáltak ahhoz, hogy avalóságot megbízhatóan ábrázolják, és csak általánosáttekintőanyagként használhatók

- a térképek gyakori forrásai a domborzati, talajtani és geológiai adatoknak

- a statisztikai táblázatok nemzeti szervezetektől származnak (pl. népszámlálási hivatalok), és ezeket nemzetközi szervezetek gyűjtik adatbankokba (pl. az ENSZ, Világbank, OECD stb.)

- többnyire ezek nyújtanak társadalmi-gazdasági adatokat a globális modellhez

Automatizált adatgyűjtés

- az adatforrás automatikus adatgyűjtésből származik

- többnyire geofizikai és meteorológiai tudományok területéről

- többnyire nemzeti méretekben gyűjtött anyagokból

- majd ezek nemzetközi adatbázissá alakításából

- példák:

- Világ Adatközpontok

- világszerte 27 központ koordinálja a globális adatgyűjtést

- meghatározzák az adatgyűjtés és dokumentálás szabványait

- az adathalmazok több példányával rendelkeznek

- díjmentesen terjesztik azokat az egész világon

- ezek túlnyomórészt a fizikai adatok:

- geológia, geofizika, meteorológia, légkörfizika, óceanográfia

- Meteorológiai Világszervezet

- az Időjárási Világszolgálat program keretében

- adatokat és feldolgozott termékeket gyűjt és szolgáltat a tagországok számára az időjáráselőrejelzés céljára

- számos egyéb nemzetközi intézmény van, amelyek a Tudományos Egyesületek Nemzetköti Szövetsége (ICSU) védnöksége alatt dolgozik

- az ICSU jóvoltából alakult meg a Nemzetközi Geoszféra ésBioszféra Projekt (IGBP), amelynek hosszú távú célja, hogy leírja a földi környezetre ható különböző folyamatokat, és azt, hogy ezek az emberi beavatkozás nyomán miként változhatnak meg

C. Az adatintegrálás követelménye

A források sokfélesége

- a globális modellezés és előrejelzés az esetek többségében sokféle adatforrást fog megkövetelni

- gyakran keverednek a távérzékelt és az analóg adatok

- a távérzékelt adatok globálisan lefedik a Földet, és gyakran megújulnak

- a távérzékelt adatok akkor a leghasznosabbak, ha azokat a terepi adatokkal hitelesítik

- a terepi adatok viszont gyakran nem globálisak és ritkán újulnak meg

Adatállományok

- valószínűleg ez a legnyomósabb probléma, legalábbis a távérzékeléssel nyert adatok tekintetében

- igen nagy mennyiségűek az adatok

- a földfelszín felülete 1014-en m2 nagyságrendű

- egyetlen, 10 m-es felbontású SPOT-felvételen 1012-en mennyiségű képelem van

- feltéve, hogy a pixelenkénti értéket 1 byte tárolja, az adathalmaz nagysága 1012-en byte, azaz 1 terabyte

- megjegyzendő, hogy ez csak egyetlen réteg

- a legtöbbször viszont nem egy rétegre, és idősorra lesz szükség, és bizonnyal más forrásokból származó adatokra is

- megjegyzendő, hogy mindez a jelenlegi SPOT műholdra vonatkozik - a majdani EOS naponta egy terabyte mennyiséget fog előállítani - ez megfelel napi 10 000 hagyományos mágnesszalagnak, vagy heti közel 2 km hosszú polcnak egy hagyományos szalagkönyvtárban

- számos más probléma is adódik az adatok nagy mennyiségéből

Geometriai javítás és földrajzi referencia

- a globális adatbázisokat egységes koordinátarendszerben kell kialakítani és tárolni, amennyiben ezeket egyesíteni kívánjuk, vagy pedig többféle adatforrást kell használnunk

- általában a szélesség/hosszúság rendszert használják

- a referenciarendszernek a távérzékelt adathalmazokhoz való alakítása elviselhetetlenül drága lehet

Az adattárolás kérdései

- egyszerű raszteres adatszerkezetek nem megfelelőek keresésre vagy lekérdezésre

- egyszerűbb megoldások lehetnek:

- vektoros - de az adatok közötti térbeli kapcsolatokat tárolni kell (ez tovább növeli az adatmennyiséget), vagy minden alkalommal ki kell számítani (ez tovább növeli az elérési időt)

- hierarchikus - a földfelszín rekurzív felosztásán alapulnak struktúrák révén

- adatsűrítés különböző formái

Az adatbázismodell

- legyen többcélú és globális léptékű

- a lehetséges összefüggések száma nagy

- az objektum meghatározása legyen kötött (ami az egyik méretarányban pont, az nagyobb méretarányban felület)

Dokumentáció, adatelérés, adattovábbítás, archiválás

- nem elhanyagolható adminisztratív problémákat vet fel annak eldöntése, hogy a felhasználók a globális adatbázisokhoz hogyan férjenek hozzá

- hogyan dokumentáljuk az adathalmazokat nemzetközi, multidiszciplináris felhasználásra?

- miként tegyük lehetővé, hogy a felhasználó - valószínűleg számítógéppel - hozzáférjen a központi adatbázishoz?

- hogyan terjesszük az adatokat és a dokumentációt: milyen formátumban és milyen fizikai hordozón?

- hogyan biztosítsuk az ilyen hatalmas adatbázisok archiválásának költségeit?

- feltétlenül szükséges minden adathalmazból egy másolat?

A belső adathalmaz-állandóság (az adatok homogenitása)

- a globális adatbázisba bevitt minden egyes független adathalmaz gyűjtése és osztályozása azonosan magas pontossági igények szerint, a változók egységes meghatározásával történt?

- ez kisebb gondot jelent a távérzékelt adatoknál

- a földi adatforrásoknál komoly gondot jelenthet:

- pl. nem létezik konzisztens, egységes topográfiai térkép a világról 1:1 milliónál részletesebb méretarányban

- pl. a talajoknál a legnagyobb méretarány 1:1,5 millió, és jelentős nézetkülönbségek van a szakemberek között, milyen legyen az egységes, globális talajosztályozási rendszer

- pl. Nagy-Britanniában a népszámlálási hivatal az idők során nem használta egyértelműen a "teljes népesség" fogalmát (esetenként belevették a látogatók számát is)

- ez probléma a jól felépített nemzeti adatforrásban is

- ha ezek a gondok nemzetközi méretben összegződnek. leküzdhetetlen problémák adódhatnak

Földi és műholdas adatok egyesítése

- milyen hibák keletkezhetnek ebben a folyamatban?

- hogyan kezeljük a hiányzó adatokat?

Összefoglalás

- nehézségekkel jár az adatgyűjtés, különösen a földi forrásokból

- problémás az adathalmazokon belüli és azok közötti térbeli és időbeni inkonzisztencia

- kevés tapasztalatunk van nagy adatbázisok kezelésében

- mindezek költségei, legalábbis rövid távon, korlátozhatják a globális adatbázisok kiépítését

- a FIR-ek terjedő alkalmazása minden kritika ellenére lehetővé teszi a felhasználók számára:

- különböző forrásokból származó adathalmazokat tudnak egyesíteni

- kezelik, elemzik és térképre viszik az eredményeket

- a környezeti folyamatokat globális méretekben modellezik

D. Néhány globális adatbázis

- jelenleg nagyon kevés az igazán globális adatbázis

- némelyik kontinentális méretben fejlődik, mint pl. a CORINE

CORINE (Co-Ordinated Information on the European Environment)

- 1985-ben alapították azzal a céllal, hogy az Európai Közösség 12 tagállamának területére (2,25 millió km2) egy környezeti adatbázist alakítsanak ki

- mostanra nagy mennyiségű adathalmazt egyesített egy központi adatbankban

- ezek az alábbiak:

- domborzat

- talajok

- éghajlat

- természetvédelmi területek és más, tudományosan jelentős területek

- vízkészletek

- légköri szennyezés

- hogy a politikusok is használhassák, ezeket gazdasági-társadalmi adatokkal egészítették ki

- a projekt néhány kulcsfontosságú tanulsága:

- sok adathalmaz elérhetetlen, mert drága, bizalmas, rosszul adminisztrált, egyes országokban nem gyűjtik az adatokat

- ahol vannak adatok, azok esetenként óriási ellentmondással terheltek, adatgyűjtésük nagyon különböző módszerekkel történt

- pl. éghajlati adathalmazban nyolcféleképpen számolják a párolgást és ötféleképpen a havi maximális hőmérsékletet

- az adathalmazok egyesítésénél komoly gondok származtak abból, hogy a térképek különböző méretarányúak és vetületűek

- a távérzékelési forrásokból nyert nagyobb és a földi forrásokból származó kisebb méretarányú adathalmazok egyesítésekor dönteni kellett a generalizálásról, azaz a részletek elhagyásáról

- fontos kérdés a felhasználói hozzáférhetőség és az adathasználat; különösen a nem szakembereknél jelent ez gondot, akik nem értik az egyes adathalmazok pontatlanságát és a hibaterjedés valószínűségét a FIR-eljárások során

- mindenesetre a projekt mind tartalmában, mind méretében fejlődik

- valószínűleg benyújtják az Európai Közösség által létrehozandó Környezetvédelmi Hivatalhoz azzal a céllal, hogy technikai, tudományos és gazdasági adatokat szolgáltasson a környezeti kutatások számára

Az ENSZ Környezet(védelm)i programja, a GRID

- GRID = Global Resources Information Database (Globális erőforrás-információs adatbázis)

- 1980-ban alakult, székhelye Nairobi

- a GRID célja:

- adott minőségű globális, regionális és - esetenként - országos környezeti adathalmazok létrehozása

- ezeket kezelni képes számítógépes rendszerek kialakítása

- rész-adathalmazok terjesztését lehetővé tevő központok létesítése

- az adatok felhasználására képes szakembergárda betanítása

- a CORINE-nal ellentétben túlnyomórészt a távérzékeléses adatforrásokra támaszkodik (NASA), valamint más szervezetek FAO, UNESCO és az IUCN (Nemzetközi Természetvédelmi Szervezet) adataira

- munkájának jelentős része eddig regionális vagy kontinentális hatáskörű

- pl. az Földközi-tenger vízszintemelkedése, az afrikai elefántok elterjedése

- jelenleg viszont globális méretű tanulmányok szerepének növekedése figyelhető meg

- pl. az erdőterületek csökkenése a Földön

Globális diszkcsere-projekt (Global Change Diskette Project)

- a Nemzetközi Geoszféra és Bioszféra Program

- célja, hogy közepes felbontású digitális adathalmazokat állítson össze és ezeket személyi számítógépes felhasználásra diszken terjessze, főként a fejlődő országokban dolgozó kutatócsoportok részére

- tartalmaz műholdas felvételeket és kiegészítő tematikus adatokat

Digitális Világtérkép

- támogatója a Defense Mapping Agency (az USA katonai térképészeti intézete)

- szerződéses viszonyban áll az ESRI-vel

- forrás: a légi navigációs térképek

- a Föld szárazföldi területeit 1:1 millós méretarányban lefedi

- 500 m-es szintvonalközű magasságábrázolás, kulturális objektumok, vízrajz

- repülési (légi navigációs) célra karbantartják

- jelenleg digitalizálják (Megjegyzés: készen van, szabadon vásárolható)

- tervezik, hogy ez lesz a nagy felbontású térképi adatok általános forrása az egész Földre

- 1991-ban várhatóan megjelenik CD-ROM-on

Irodalom

Most of the material in this unit is extracted from various papers in:

Mounsey, H.M. (Ed.), 1988. Building Databases for Global Science, Taylor and Francis, London. See in particular papers by Simonett and by Peuquet in Part Two, and by Mooneyhan (on GRID) in Part Three.

Additional material:

Briggs, D.J. and H.M. Mounsey, 1989. "Integrating land resource data into a European Geographical Information System," Journal of Applied Geography 9:5-20. A good source on the CORINE project.

IGBP, 1988. Global change report #4: a plan for action, International Geosphere Biosphere Project, Stockholm. Many other reports on global science are available from IGBP, ICSU and NASA.

Borza T.-Fejes I.-Mihály Sz.: Bevezetés a GPS technikába. Főiskolai jegyzet. EFE FFFK, Székesfehérvár, 1991

Fekete L.: GEOINFO: Komplex környezeti információ és térképkezelő rendszer. CHIP Számítógépes Magazin, II.évf. 10.szám, 1990 október, 52-55.old.

Márkus B.: A földrajzi információs rendszerek várható fejlődése. Geodézia és Kartográfia, 1989. 4.szám, 271-275.old.

Márkus B.: Hibaelemzés földrajzi információs rendszerekben. MTA X. Oszt. Közleményei, 1990 október, 52-55.old.

Mihály Sz.-Ódor K.-Soha G.-Alabér L.: A hazai földmérés és térképészet helyzetfelmérése. Geodézia és Kartográfia, 1992. 1.szám

MTA IKT: Mezőgazdasági, erdészeti és környezetvédelmi monitoringot támogató számítógépes információsrendszer térinformatikai alapjainak kialakítása, a légi- és űrtávérzékeléssel nyert adatok alkalmazásának figyelembevételével. Tanulmány. Készült az MTA IKT ESZB megbízásából. Budapest, 1989. 216.old.

Niklasz L.: A digitális felmérés és térképészet jelentősége a közigazgatásban. ALFIR Workshop, Budapest, 1991. november 3-7. BM Kiadó, 1992. 73-85.old.

Remetey-Fülöp G.: A földhivatalok PHARE számítógépesítési programja. Geodézia és Kartográfia, 1991. 6.szám, 411-417.old.

Remetey-Fülöp G.: A földhivatalok jövőbeli térinformatikai szolgáltatásai; a fejlesztéshez szükséges európai együttműködés. ALGIS Workshop, Budapest, 1991. november 3-7. BM Kiadó, 1992. 86-102.old.

TÉRINFORMATIKA

ellenörző kérdések

1. Ismertesse a különböző térbeliadat-modellek relatív előnyeit a globális adatbázisok felépítésében!

2. A globális adatbázisok kiépítésének legnagyobb nehézsége nem az adathalmazokban, a hardverben vagy a szoftverekben rejlik, hanem az emberben - abban, hogy az ember hogyan használja (vagy nem használja) az adatbázisokat. Magyarázza meg ezt a kijelentést!

3. Válassza ki a fejezetben említett katasztrófák egyikét, vagy valamilyen más ismert elemi csapást! Ismertesse, hogy milyen adatok, vagy még inkább, milyen FIR-eljárások jöhetnének szóba a probléma megközelítéséhez!

4. A világ némely részén bőven, másutt alig áll rendelkezésre térbeli adat. Az utóbbiakhoz tartozik a harmadik világ nagy része és az Antarktisz. A hiányok és a változó minőség miatt azt mondhatnánk, hogy a Föld egészében adatszegény. A térbeli adatok kezelésének van-e jelentősége az adatszegény területeken? Mennyiben igen, mennyiben nem?

 
Tartalom
<<< Előző fejezet               Következő fejezet >>>
 



 
 


©GIS Figyelő