Dr. Sárközy Ferenc: Térinformatika
Ebben a részben megismerkedünk:
- a hagyományos térképekkel,
- a hagyományos térképkészítési technológia legfontosabb
elemeivel,
- a geodéziai és fotogrammetriai munkák automatizálásának történetével,
- az angliai digitális térképezési projekttel,
- a térinformatikai rendszerek néhány típusával:
- a geokód rendszerrel,
- a kataszteri rendszerekkel, ezen belül
- az angol kataszterrel,
- a kontinentális kataszterrel a német és osztrák példa
segítségével,
- a városi rendszerekkel (LIS),
- a digitális magasságmodellekkel,
- a Földrajzi Információs Rendszerekkel a kifejezés eredeti
értelmében,
- a
valódi térbeli információs rendszerekkel, és végül
- a GIS fejlődési tendenciáival.
Történeti áttekintés
A térbeli adatok tárolásának és megjelenítésének ősi
eszköze a térkép. Sok évszázadnak kellett eltelnie ahhoz, hogy a térképek olyan
rendszert, tartalmat és formát kapjanak, mint az napjainkban megszokott. Nagyon
sok szakma bemenő adatait megfelelő típusú térképekből nyeri. Ezért a térképek
fejlődése minden időben szoros kapcsolatban volt az őket felhasználó szakmák
fejlődésével. A XX. század végére kialakultak azok a legfontosabb
térképtípusok, melyekre támaszkodva fejlődtek és működnek a különböző mérnöki,
közlekedési, építészeti, mezőgazdasági tervező szervezetek. A térképek egy
csoportja a gazdaságot, a szociális-foglalkoztatási szférát, a népesség- nyilvántartást,
az egészségügyet, a környezetvédelmet, a meteorológiát és még számtalan más
tematikus ágazatot szolgál.
Ha nagyon leegyszerűsítjük a dolgot, a térképeket három nagy csoportra
oszthatjuk:
Ezeknek a térképeknek fő jellemzője, hogy közvetlen
mérések alapján készülnek. A mérési eredmények minimális általánosítással és
szimbolikával kerülnek ábrázolásra. Az eltolt ábrázolás nem engedélyezett.
Méretarányuk 1:500 és 1:5 000 közé esik.
Az 1.20 ábrán egy mérnöki nagyméretarányú külterületi
felmérésből látunk egy részletet, melyet kiegészítettünk a kataszteri térkép
adataival is.
A legszélesebben használt térképtípus. Méretaránya 1:10
000 - től 1:200 000 -ig terjed. A méretarány csökkenésével az általánosítás
foka nő. A Föld felszín mesterséges és természetes objektumainak ábrázolása
mellett adminisztratív, gazdasági tematikákat is tartalmazhat. Ennek
megfelelően ábrázolásmódja gazdag, melyet színek és szimbólumok segítségével
valósít meg. A nagyobb méretarányú topográfiai térképek (1:10 000, esetleg 1:25
000) közvetlen felméréssel készülnek, míg a kisebb méretarányúakat kartográfiai
úton az eredeti felmérések egyszerűsítésével és általánosításával állítják
össze.
A topográfiai térképek élnek az eltolt ábrázolás
és a szimbólumok használatával. Ez azt jelenti, hogy ha az
objektum olyan kis alapterületű, hogy alaprajzban a szükséges hangsúllyal nem
ábrázolható, akkor térképi méretét jelentősen meghaladó szimbólummal -
egyezményes jellel ábrázolják. Ez azonban azt eredményezheti, hogy a szimbólum
letakarhat más objektumokat vagy azok szimbólumait. A takarás elkerülése
érdekében a topográfiailag kevéssé fontos objektumot ilyenkor eltolják. Ha
tehát topográfiai térképeket akarunk digitalizálni, akkor tisztában kell
lennünk azzal, hogy ezeken a térképeken mesterséges torzítások is vannak, s
ezek helyéről semmiféle információval sem szolgálnak.
Az 1.21 ábrán az USA 1:24 000 méretarányú topagráfiai
alaptérképének Nashville városát tartalmazó szelvényéről mutatunk be egy
részletet.
1.21 ábra -
részlet egy 1:24 000 méretarányú topográfiai alaptérképből
A tematikus térképek gyakran kisméretarányúak (1:500 000
-1:2 000 000). Ez több okkal magyarázható. Mindenekelőtt ezeket a térképeket
gyakran áttekintő céllal készítik, s vizuálisan egyszerűen lehetetlen globális
kérdéseket nagyméretarányú térképeken ábrázolva szemlélni és értelmezni. A
másik ok az lehet, hogy olyan jelenségeket ábrázolnak e térképeken, melyek
mérésére olyan ritka mérőhálózat áll rendelkezésre, hogy nagyméretarányú
térképeken értelmetlen volna e jelenségek ábrázolása. A harmadik és talán
leglényegesebb szempont az, hogy egy-egy tematikát viszonylag szűk felhasználói
réteg hasznosít. Ezért a nagyméretarányú tematikus térképek térképszériaként történő
nyomdai előállítása esetleg pénzügyi ellehetetlenüléssel járna. Ezért a
hagyományos gyakorlat azt az utat követte, hogyha valamely feladat megoldásához
nagyméretarányú tematikus térképre volt szükség, úgy azt a meglévő földmérési
alaptérkép vagy topográfiai térképszériák fedvényeként a projekten dolgozó
munkacsoport saját használatra önállóan készítette el.
Az 1.22 ábrán Ausztrália százalékban kifejezett
népszaporulati értékeit mutatjuk be tematikus térkép segítségével.
1.22 ábra - a
százalékban kifejezett népszaporulat területi eloszlása Ausztráliában
Az automatizált térképezés történetéhez
A második világháborút követő időszakot Európa szerte
előbb az újjáépítés, majd a gyors gazdasági fejlődés következtében jelentős
építési beruházások jellemezték. A beruházások gyors üteme egyrészt jó térképi
alapanyagot követelt a tervezések végrehajtásához, másrészt az új építmények
következtében a térképek elavulása is egyre gyorsult. Ezért a legtöbb európai
országban programokat dolgoztak ki elsősorban a nagyméretarányú, városokat és
községeket ábrázoló térképek gyors felújítására.
A munkálatok beindítása után azonban nemsokára kiderült,
hogy a korábbi módszerekkel a kitűzött célokat lehetetlen megvalósítani. Ez
váltotta ki a 60-as évek vége felé azokat a kutatásokat, melyek a térképezés
automatizálását tűzték ki céljukul.
Azért, hogy az automatizálási törekvéseket jobban
megérthessük, néhány szóban megpróbáljuk felvázolni a hagyományos
térképkészítés főbb csomópontjait.
Ahhoz, hogy a
földi pontokat egy adott referencia rendszerben
rögzíthessük, szükségünk van ennek a referencia rendszernek a fizikai
létrehozására a Föld felszínén. Ezt a referencia rendszert alappont hálózatnak
nevezzük. Bár a logika azt kívánná, hogy az alaphálózat pontjai mind magassági,
mind vízszintes értelemben meghatározottak legyenek, a hagyomány különböző
gyakorlati szempontokkal is befolyásolva, külön vízszintes és külön magassági
alappont hálózatok létrejöttét eredményezte a fejlett országokban. Ez azt
jelenti, hogy országonként különböző sűrűséggel (1,5 - 10 km) vízszintes,
illetve magassági alappontok állnak rendelkezésünkre. Ezt az alaphálózatot a
konkrét felmérési technológia által megszabott mértékben tovább kell sűríteni.
A sűrítést részben földi módszerekkel, (hossz- és
szögmérésekkel), részben fotogrammetriai módszerekkel
hajtják végre.
Maga a felmérés is kétféle képen történhet, földi
módszerekkel, általában tahimetriával, vagy fotogrammetriai módszerekkel,
általában sztereo-kiértékeléssel. A hagyományos földi módszer felhasználása
esetén az észlelő brigád az alapponton felállva elkészítette a fölmérendő
objektumok vázrajzát, majd a vázrajzban jelzett pontokra szimultán hossz- és
távméréseket hajtott végre. A mérési eredményeket jegyzőkönyvben rögzítette.
Fotogrammetriai fölmérés esetén a kiértékelésre analóg
sztereo kiértékelő berendezéseket használtak, melyeket tulajdonképpen mint analóg
számítógépeket tekinthetünk. A fénykép páron látható földi, illetve
fotogrammetriai pontsűrítéssel meghatározott alappontokra támaszkodva,
tájékozták a modellt, azaz a fényképezés pillanataihoz hasonló helyzetbe hozták
a két fényképet, majd a kiértékelő, a mérőjelet végigvezette az ábrázolandó
objektumokon a kiértékelő berendezéshez kapcsolt rajzgép pedig megrajzolta a
felmérés vázlatát.
A földi felmérés eredményeit irodai körülmények közt
kétféle képen számolták ki, vagy csak a távolságokat poláris szögeket és
magasságokat, vagy pedig a részletpontok koordinátáit is.
Az első esetben a rajzpapírra vagy betétes rajzpapírra
történő felrakást poláris felrakókkal, a második esetben derékszögű vonalzókkal
vagy mechanikus kordinatográfokkal végezték. Ezután a mérési vázrajz
fölhasználásával a síkrajzi részletpontokat összekötötték, és a magassági
részletpontok magasságait fölhasználva kézi módszerrel beinterpolálták a
szintvonalak támaszpontjait. Ezután a támaszpontokra folyamatos, lehetőleg
törés nélküli szintvonalakat illesztettek. A következő lépések közösek voltak:
mind a földi mind a fotogrammetriai felmérési módszerek esetén tussal el
kellett készíteni a tisztázati rajzot, majd fóliákra a különböző színnel
nyomtatandó tematikák másolatait.
Talán e vázlatos ismertetés is illusztrálja, hogy a
térképkészítés bonyolult, nagy élőmunka igényű folyamat. Az automatizált
térképezés tulajdonképpen ennek az egész folyamatnak egy egységes, zártláncú
gépesített technológiává történő alakítását jelenti. Természetes, hogy a
különböző kutatócsoportok a saját lehetőségeikből és feladataikból kiindulva a
téma más és más megközelítését választották.
A földi geodéziai
munkák automatizálásának első kísérletei olyan műszerek létrehozását célozták,
melyek a leolvasási értékeket automatikusan rögzítik. Az első regisztráló
teodolitok az 50-es évek végen és a 60-as évek elején megjelent, úgynevezett
foto-regisztráló teodolitok voltak, melyek a kör leolvasásokat lefényképezték.
Ezekből a műszerekből azonban legfeljebb prototípusokat készítettek, mivel nem
volt rájuk kereslet. Ez pedig azzal magyarázható, hogy nem illettek bele
valamely feldolgozási láncba, áruk pedig tetemesen meg haladta a klasszikus
műszerekét.
A lánc tagjaként elképzelt első regisztráló tahiméter a
60-as évek végén kidolgozott REG/ELTA 14 volt. Ez a tahiméter lyukszalagra
rögzítette a mérési, illetve számítási eredményeket, melyről azok közvetlenül a
számítógépbe olvashatókká váltak. Ily módon a mérőműszer és a feldolgozó eszköz
között zárt adatáramlás volt kialakítható. A műszer elterjedését azonban erősen
korlátozta, hogy megjelenése idején még nem állt rendelkezésre olyan zártláncú
hardver-szoftver rendszer, mely indokolta volna gazdasági oldalról is
viszonylag magas árát. Hasonlóképpen negatívul hatott a műszer alkalmazására a
lyukszalag regisztrálási technológiával kapcsolatos sok probléma is. Amint
azonban ezt a Hannoveri Műszaki Egyetem Topográfiai és Kartográfiai
Intézetében 1974-ben kidolgozott felmérési és feldolgozási technológia és
az ennek részét képező TASH programrendszer is igazolta, e műszer már
alkalmas volt arra, hogy egy zártláncú automatizált földi geodéziai felmérési
lánc mérőeszközeként szerepeljen.
A 60-as években a lánc mérőtagjának kimunkálása mellett
megindult a befejező rajzi produktumot szolgáltató automaták, az automatikus
rajzgépek kialakítása is. Először a lyukkártya vezérelt elektromechanikus
pontfelrakók jelentek meg (CORADI- CORADOMAT, OPTON KORDIMAT stb.). A 70-es
években pedig már olyan számítógép vezérelt geodéziai pontosságot biztosító rajzgépekkel
találkozunk mint a Contraves, Cartimat stb.
A hardver feltételek létrejöttéhez hozzátartozik, hogy a
70-es évek elejére a tradicionális második és harmadik generációs kis, közép és
nagy számítógépek mellett már megjelentek az úgynevezett asztali számítógépek,
melyek egyes feldolgozási munkák emberközeli végrehajtását biztosították. A
60-as évek végére, 70-es évek elejére létrejött hardver feltételeket a földi
geodéziai felmérési munkák automatizálása szempontjából első generációsoknak
tekinthetjük.
Az ezekkel az első generációs hardver-lehetőségekkel
kapcsolatos első rendszerkoncepciót a Szófiai FIG Számítástechnikai
Szimpóziumon Sárközy ismertette 1971-ben. A koncepció
lényege az volt, hogy eltérően a műszergyártó cégek akkori törekvéseitől, maguk
a felmérő eszközök (a regisztráló tahiméterek) ne végezzenek számítási
feladatokat, hanem csak a nyers mérési eredményeket és a kiegészítő
információkat rögzítsék. Az adathordozón rögzített adatokat előfeldolgozásra a
helyszínen telepített asztali számítógépbe kell táplálni, melyből a szűrt és
tömörített információt táv-adatátviteli rendszeren keresztül juttatják a
számítóközpontba, ahol a végső feldolgozás és dokumentálás történik.
A helyszíni előfeldolgozás jelentősége abban áll, hogy
alkalmas arra, hogy kiszűrje az esetleges hibákat és még a mérőcsoport terepi
tartózkodása idején lehetőséget biztosítson a pótmérések elvégzésére. A
koncepció egyik sarkalatos pontja tehát az, hogy ne a regisztráló tahimétereket
ruházzák fel bizonyos számítási intelligenciával, hanem az ellenőrzéshez,
adattömörítéshez, előfeldolgozáshoz szükséges számítási munkákat a sokkal
flexibilisebb univerzális asztali számítógépeken hajtsák végre.
Ha a mai legkorszerűbb rendszerek szempontjából
értékeljük e korai koncepciót, úgy megállapíthatjuk, hogy lényegében a táv-adatátvitel
igénybevételén kívül valamennyi lényeges eleme ma már széleskörű alkalmazásra
kerül. Erősen valószínűsíthető, hogy a táv-adatátviteli rendszerek világméretű
fejlődésével még ebben az évtizedben a koncepciónak ezt az elfelejtett elemét
is fel fogják használni a gyakorlatban. Említésre érdemes, hogy az inteligens flotta navigációs rendszerek már ma használják a
műholdas táv-adatátvitelt.
A mikroelektronika fejlődésével az első generációs REG-ELTA
14 és AGA 700, illetve 710 regisztráló tahimétereket gyorsan felváltották a
második generációs tahiméterek: a WILD TACHIMAT TAC 1, a HP 3820, a K & E
VECTRON stb. A második generációs műszerek elsősorban abban különböztek az első
generációsoktól, hogy a nagy energiaigényű, terepkörülmények közt erősen hibásódásra
hajlamos és nehezen kezelhető lyukszalag rögzítést mágneses adatrögzítéssel
cserélték fel. A második generációs regisztráló tahiméterek viszonylag rövid
ideig voltak egyeduralkodók a piacon, 1977-től 1980-ig, ugyanis ekkor megjelent
az NSZK OPTON gyár ELTA-2 típusú regisztráló elektronikus tahimétere, mely a
jelenkori harmadik generációs automata felmérő műszerek első típusát
jelentette. Gyorsan ezután jelent meg a többi hasonló paraméterű típus, mint
pld. a jénai Zeiss gyár RECOTA nevű műszere, WILD gyár Theomet T2000 + DI4
konfigurációja, a Kern gyár E2 + DM502 összeállítása, valamint a svéd AGA
GEOTRONIX gyár Geodimeter 140 jelű készüléke. A fenti összeállítás nem teljes,
hiszen nem tartalmazza a tengeren túli készülékeket, bár az utóbbi 7-8 évben
elsősorban a japánok több harmadik generációs regisztráló tahimétert hoztak a
piacra.
A harmadik generációs műszerek fő jellemvonása, hogy
szilárd test vagy buborék adattárolóval kerülnek szállításra és iránymérési és
távmérés pontosságuk meghaladja a klasszikus másodperc teodolitok és fizikai
távmérők pontosságát. Még lényegesebb azonban, hogy szinte valamennyi harmadik
generációs teodolitot kész rendszerbe vagy rendszerekbe foglalva hozzák piacra,
ez alól csak a Geodimeter 140-es és részben a Recota volt a kivétel.
Számítógép oldalról az egyes rendszerek igen színes képet
mutatnak. Rendszerint két, vagy három szintű számítógép orientáltság
lehetséges. Az Opton gyár az első síkot magában a műszerben, a műszer program
fiókjában valósítja meg. Második síkon egy szűkített rendszert a HP85 asztali
számítógépen, a bővített rendszert pedig a HP9845B mikroszámítógépen
fejlesztette ki. A Kern cég magában az elektronikus teodolitban nem alkalmazott
számítógépet, de a moduláris felépítése révén lehetővé tette, hogy a HP41CV-t a
műszerhez kapcsoljuk, s ily módon a computerizáltság első szintjét
megvalósítsuk. Ugyanezt a szintet hivatott az ALPHACORD 128-as típusú terepi
computer is megvalósítani. A két első szint között az a leglényegesebb
különbség, hogy a HP41CV viszonylag kevés adatot tudot regisztrálni és a
második feldolgozási szintre továbbítani, az ALPHACORD 128 terepi számítógép
viszont mintegy 96 Kbyte adatot volt képes rögzíteni. A második számítógépes szintet
a Kern gyár a DEC PDP 11/03, vagy 11/23 miniszámítógépeken alakította ki. A
Wild gyár rendszerében az első szintet a GRE 3 programozható adatterminál
jelenti. A második szint a Tectronix 4054 típusú miniszámítógép. Az alkalmazott
számítógépek felső szintjének igen lényeges kritériuma, hogy vagy perifériaként
vagy beépített formában rendelkezzenek interaktív grafikus műveleteket lehetővé
tevő képernyőkkel.
Az alsóbb szintű rendszerek eredetileg elképzelt feladata
az lett volna, hogy olyan műveleteket hajtsanak végre, melyek megkönnyítik a
terepmunkát és viszonylag kevés adat regisztrálását igénylik. A gyakorlati
tapasztalatok azonban azt bizonyították, hogy a rendszerek kiteljesülésével a
megfelelő hardver és szoftver komponensek kialakulásával egyre nagyobb a
regisztrálási igény, mind a nyert adatok, mind a kiinduló adatok
vonatkozásában. Ezzel magyarázható, hogy a Wild cég után a Kern cég is olyan
adatrögzítővel jelent meg a piacon, mely egyúttal ellátja a computerizálás első
szintjét is.
A 90-es években az IBM kompatibilis PC-k, illetve
magasabb szinten, a UNIX operációs rendszerű munkaállomások széleskörű
elterjedése azt eredményezte, hogy univerzális, lényegében műszer független
feldolgozó programok terjedtek el (pld. a GEMINI), melyeket a különböző típusú
adatrögzítőkhöz csak az INPUT modulok kapcsolnak. A legkorszerűbb
felmérési technológiák ismertetésére még visszatérünk.
Jelentős a fejlődés a rendszerek utolsó láncszemének, a
geodéziai pontosságú automata rajzasztal típusok terén is. A Kern cég
létrehozta a GP1 típusú rajzgépét, a Wild gyár az AVIOTAB TA és TA2-t, az Opton
a D27-et, a jénai Zeiss cég pedig a DZT90x120 rajzgépet. A korszerű rajzgépek
megbízhatósága 0,04 és 0,05 mm. Sebességük 100 mm-sec-tól 270 mm-sec-ig terjed.
(A 100 mm-sec a második generációs DIGIGRÁF rajzgépre vonatkozik, a leglassabb
harmadik generációs rajzgép a DZT90x120 maximális sebessége 170 mm-sec).
A vázolt automatizált rendszerek célja a földi felmérés
meggyorsítása és olcsóbbá tétele volt. A gyakorlatban felmerülő felmérési
feladatok azonban csak igen ritkán szorítkoznak egy technológia, pl. a földi
felmérések igénybevételére. Az esetek többségében az új térképek előállításához
felhasználják a korábbi megfelelő pontosságú térképanyagokat is, ezen kívül
egyre nagyobb szerepet kap a fotogrammetria is különösen nagy volumenű
feladatok megoldásánál. Ugyanakkor kézenfekvő, hogy az automatizált rendszerek
gazdasági előnyei elsősorban nagy feladatok végrehajtásánál mutatkoznak meg. Az
elmondottak a legkülönbözőbb felmérési munkákra érvényesek, mind a topográfiai
felmérésekre, mind pedig ipari geodéziai megvalósulási térképek, illetve
megvalósult szerkezet mérések esetére.
Az első integrált rendszerkoncepciók gyakorlatilag
egyidejűleg a Hannoveri Műszaki Egyetem Fotogrammentriai Intézetében és
a Budapesti Műszaki Egyetem Geodéziai Intézetében 1981-ben kerültek
kidolgozásra. A hannoveri koncepciót Konecny professzor a kuwaiti állam
felkérésére az új ingatlan és közmű kataszter létrehozására dolgozta ki. A BME
koncepció a Paksi Atomerőmű geodéziai tervében jelent meg először és
kimunkálásában jelentős szerepet játszottak az ERőTERV szakemberei is. Az
integrált rendszerek fő jellemvonása, hogy azonos lehetőséget biztosítanak a
különböző módon nyert információnak egységes folyamatban történő
feldolgozására. Ez a követelmény jelentős hardver és szoftver fejlesztéseket
igényelt ahhoz, hogy az egyes rendszerelemek valóban integrált módon
funkcionáljanak.
Az említett integrált rendszerekben azonban a
digitalizálás még manuálisan történik. Hasonlóképpen, kiértékelő személy
közreműködésével nyerjük a fotogrammetriai adatokat. Az integrált rendszerek
továbbfejlődésének két fő momentuma ezeket a manuális munkákat igyekszik
kiküszöbölni.
Ha tömeges digitalizálási feladatok lépnek fel, úgy
automata raszter-digitalizálóval lehet a feladatot elfogadható idő alatt az
emberi munka kiküszöbölésével végrehajtani. A raszter-digitalizálók azonban
igen nagy tömegű információt gyártanak. Ezek szűrése, kiválogatása, vektorizálása generalizálása csak igen fejlett programokkal
lehetséges. Hardver oldalról igen nagy kapacitású, igen gyors és rendszerint
párhuzamos tömbprocesszorral ellátott számítógépekre van szükség a feladat
megoldásához.
Bár az elektronikus regisztráló tahiméterek jelentősen
növelték a földi felmérési eljárások hatékonyságát a nagyobb területekre
kiterjedő fölméréseket továbbra is fotogrammetriai módszerekkel végezték ha az
egyéb feltételek ezt lehetővé tették. A fotogrammetriai kiértékelő berendezések
automatizálása a mikroelektronika és computer technológia fejlődésének
függvényében több lépésben valósult meg.
A fotogrammetriai kiértékelési folyamat automatizálását
két csomópontról közelíthetjük meg. Az egyik csomópont a végtermék automatikus
tisztázati rajzának az elkészítése. A másik csomópont az operátor munkájának egyszerűsítése,
illetve az operátor kiiktatása a folyamatból. Az első lépések az automatikus
rajzolás megvalósítására irányultak. Ennek érdekében az analóg sztereo-fotogrammetriai
kiértékelő berendezéseket elektromos adókkal szerelték föl, ily módon
biztosítva az adatok digitális outputját. A digitális adatokat előbb
lyukszalagon, később mágnesszalagon tárolták, s ezekről az adathordozókról off-line
üzemmódban olvasták be a rajzgépek vezérlő számítógépeinek input adatait.
A vázolt technológia azonban nem volt eléggé hatékony,
mivel a tisztázati rajzok csak sokszoros próba rajzoltatás után készültek el,
mivel nem volt lehetőség a tisztázati rajz előzetes képernyőn történő ellenőrzésére.
A következő lépésben az analóg kiértékelő berendezéseket
közvetlenül összekapcsolták a rajzolást vezérlő interaktív üzemmódban működő
számítógéppel, a számítógép szoftverje lehetővé tette, hogy a kiértékelés során
megjelenő objektum vázlatokat az operátor tisztázati rajzokká szerkessze a
képernyőn, meghatározva a vonal típusokat, alakzatokat, szimbólumokat s esetleg
a feliratokat is. Ezek a fejlesztések azonban még nem csökkentették az operátor
munkáját, sőt az interaktív szerkesztési folyamat következtében ez a munka még
bonyolultabbá is lett. Az első lépést az operátori munka megkönnyítésére az
úgynevezett analitikus plotterek megkonstruálása jelentette. Az analitikus
plotterekben a fotogrammetriai kiértékelő berendezés és a számítógép kapcsolata
kétirányúvá vált. Ennek következtében lényegesen könnyebbé vált a tájékozási
folyamat, illetve az olyan mérési eljárások végrehajtása, melyekben a
mérőjelnek meghatározott helyzeteket kell elfoglalni a vízszintes síkban. A
számítógép ugyanis programja segítségével az előre belállított helyzetekre
szervomotor közbeiktatásával juttatja el a mérőjelet. A harmadik koordinátát
azonban az operátor még ebben az esetben is manuálisan méri.
Az automatizálás következő stádiumában a magasságok
manuális meghatározásától mentesíti az operátort, az analitikus plotterre
felszerelt korrelátor. A fotogrammetriai kiértékelés teljes automatizálása a
kiértékelő berendezés kiiktatásával az egész folyamat számítógépbe helyezésével
történik. Ezzel a technológiával, a digitális fotogrammetriai
munkaállomásokkal részletesebben a harmadik fejezetben foglalkozunk. Itt
csak annyit kívánunk megjegyezni, hogy a módszer alapfeltétele, hogy a
fényképek digitális formában álljanak rendelkezésünkre.
A felmérési technológiák fölvázolásánál abból indultunk
ki, hogy a terepről még nem áll rendelkezésünkre térkép s így a felmérési
munkákat minden előzmény nélkül kell végrehajtanunk. Az automatizálási lépések
ismertetésekor pedig a rendszerelvűségből, azaz a komplex automatizálásból
indultunk ki. A gyakorlatban azonban nagyon sok országban már rendelkezésre
állnak olyan grafikus térképek, melyek érvényes tartalmát az új térképek
készítésekor célszerű felhasználni. Az automatizált térképezés ebben az esetben
azt jelenti, hogy a térképekben már meglévő hasznos grafikus információt digitálissá kell változtatni, mivel a rajzgépeket vezérlő
számítógépek csak az ilyen információt tudják fölhasználni. Előfordul az is,
hogy csak a térkép készítési folyamat utolsó stádiumát kívánják automatizálni,
ebben az esetben a grafikus felmérési eredményeket szintén digitalizálni kell.
Érdekes módon a gyakorlati automatizálási folyamatban a
digitalizáló berendezések sokkal nagyobb szerepet játszanak, mint azt az első
pillanatban gondolnánk, mivel ezek a berendezések különösen fontos szerepet
játszanak a földrajzi információs rendszerek (GIS) adatfeltöltésében.
Az automatizált térképezés közel napjainkig terjedő
szakaszában a kézi vezérlésű digitalizáló berendezések játszottak különösen
fontos szerepet.
Ezeknek a berendezéseknek az egyik fő része a műanyagból
készült digitalizáló tábla. A táblába a műanyag borítás alá sűrű - általában
1-2 collos - egymásra merőleges fémhálózatot építenek be. A digitalizáló másik
fő része a pozicionáló eszköz. Ez általában egy kör alaprajzú tekercs, mely egy
mágneses központjában elhelyezkedő műanyagra gravírozott szálkeresztet vesz
körül. A vezérlőegység a tekercsben változó mágneses teret idéz elő, melyet a
digitalizáló táblában elhelyezett vezeték mátrix elemei érzékelnek és
továbbítanak a rendszer mikroprocesszorába. A mikroprocesszor az érintett
mátrixelemek azonosításával kiszámítja a kurzor pillanatnyi helyzetét megadó
asztalkoordinátákat. A kézi digitalizálókhoz ezen kívül még billentyűzet,
kijelző és kimeneti interface-ek tartoznak. Felbontóképességük 0,1 és 0,025 mm
között ingadozik. A digitalizálás pontossága általában a felbontóképesség
2-4-szeresére tehető. A különböző digitalizáló asztalok a mikroprocesszor
behuzalozott programjainak függvényében különböző intelligenciával
rendelkezhetnek. Rendszerint lehetőség nyílik a pontszerű, út- vagy idő
intervallum szerinti digitalizálására, valamint méretarány beállításra és
különböző koordináta transzformációs feladatok ellátására. A billentyűzet
segítségével a digitalizált adatokhoz különböző szöveges vagy numerikus
információ is fűzhető.
Az automatizált térképezés kezdeti időszakában a 70-es
évek elején a kézi digitalizálókat mágnesszalagos adatrögzítő berendezéshez
kapcsolaták, és a digitalizálást vakon végezték. Az eredmény jóságáról próba
rajzolással szereztek tanúságot. A 70-es évek második felében a vak
digitalizálási módszert kiszorították az interaktív grafikus munkahelyek. A
digitalizáló asztalt számítógéppel és grafikus display-vel kapcsolták össze. A
számítógépen lévő programrendszer lehetővé tette, hogy a digitalizálás
eredménye a képernyőn megjelenhessen és különböző utasításokkal szerkeszthető
legyen. A 70-es évek második felében a vak digitalizálási módszert
kiszorították az interaktív grafikus munkahelyek. A digitalizáló asztalt
számítógéppel és grafikus display-vel kapcsolták össze. A számítógépen lévő
programrendszer lehetővé tette, hogy a digitalizálás eredménye a képernyőn
megjelenhessen és különböző utasításokkal szerkeszthető legyen.
Az automatizált térképezés terén
Európában legeredményesebbek az angol geodéták voltak. Ezért érdekes lehet P. McMaster [4] alapján megismerni az
Mielőtt azonban erre rátérnénk, néhány szóval meg kell
magyaráznunk, magának a digitális térképnek a fogalmát.
Digitális térkép alatt egy olyan számítógépes
adatállományt értettek, mely segítségével létrehozható a hagyományos térkép
rajzológépek közreműködésével.
A digitális térkép koncepció megszületésekor érthetően
azt feltételezték, hogyha a digitális térképet az adott országban létező
legnagyobb szabványos méretarány alapján hozzák létre, úgy a kisebb méretarányú
térképek ebből az anyagból számítógépes generalizáló eljárások segítéségével
levezethetők lesznek. Később azonban kiderült, hogy ez az elv nem csak
kigondolásakor a 70-es évek elején, de még ma sem valósítható gyakorlatilag
meg. Az angolok ezt természetesen akkor még nem tudhatták.
Az 1970-es évek elején Angliában lényegében befejezték a
háború után beindított új felméréseket, a szabványos 1:1250 illetve 1:2500-as
méretarányban. A térképek eredeti példányát a helyszíni földmérési hivatalok
őrizték, és minden változás bejelentés esetén azonnali térképfelújítást
hajtottak végre rajtuk. Az eredeti felmérési lapok melyen a földmérők a
térképfelújítást végezték, vagy fotótérképek voltak, vagy korábban kiadott
nyomtatott térképek műanyagra kasírozott példányai. Az 1:10 000 térképet az
1:1250 és 1:2500-as méretarányú térképek generalizálásával és újra rajzolásával
állították elő. A generalizálás foka olyan mértékű volt, hogy az 1:10 000-es
térképekből fényképészeti úton közvetlenül is létre tudták már hozni az 1:25
000-es méretarányú térképeket. Az 1:50 000-es térképeket önálló technológiával
állították elő, mivel a gyakoribb felújítási ciklus miatt a nagyobb
méretarányból történő levezetése praktikusan nem tünt gazdaságosnak.
A digitális térképekre történő áttérést tulajdonképpen az
a remény inspirálta, hogy jelentős megtakarításokat lehet majd elérni a
tisztázati rajzok elkészítésénél, valamint a felújításokkal és levezetett
térképek létrehozásával kapcsolatos rajzolómunkában. A választandó módszer
egyértelműen a meglévő és állandóan felújítás alatt álló nyilvántartási
térképek digitalizálására utalt. 1970-ben azonban a digitalizálás még nem volt
egy bejáratott adatnyerési módszer, ezért, mint kiderült az összes szükséges
szoftver terméket az Ordnance Survey-nek kellett kidolgoznia. 1973-ban merült
fel először az a gondolat, hogy a digitális térkép létrehozásával ne csak a
szabványos térképkészítést célozzák meg, hanem olyan digitális térbeli adatokat
is tudjanak szolgáltatni, melyeket a különböző felhasználók más és más
szempontok szerint tudnak rugalmasan alkalmazni. Az a kísérleti munka azonban
amelyet e cél érdekében végeztek, nem járt sikerrel. Megpróbálták ugyanis a
meglévő adatstruktúrát új topológiával program segítségével automatikusan
átalakítani és ugyancsak program segítségével a felhasználóknak segítséget
biztosítani különböző objektumok lekérdezésére. A kísérleti munka során
kiderült, hogy a kitűzött feladatokat csak jelentős interaktív közreműködéssel
lehet megoldani, ezért az állományok átstrukturálásától akkor eltekintettek.
1975-ben kezdtek hozzá ahhoz a feladathoz, hogy a
digitális nagyméretarányú térképi adatokból automatikus generalizálással
állítsák elő az 1:10 000 méretarányú térképeket. Bár a feladat egyszerűbb
megoldása érdekében megváltoztatták a korábbi rajzi szabványokat, a kísérleti
munka igen eredményesnek bizonyult, mivel mintegy ötven százalékos
megtakarítással járt, ugyanakkor a rajzi szabványok megváltoztatása nem
rontotta a térképek minőségét. Ezután megpróbálták az így nyert 1:10 000-es
térképek digitális állományából létrehozni az 1:25 000-es térképeket is. Sajnos
ez a kísérlet nem járt eredménnyel, mivel különösen lakott területeken, az 1:10
000-es méretarány számára kielégítő generalizálás zavarokat okozott az 1:25
000-es térképeken. Az elvégzett kísérleti munkák összesített eredménye azt
mutatta, hogy az 1:10 000-es térképekkel nyert megtakarítást az 1:25 000-es
térképeknél a ráfizetés jelentősen túllépte, ezért a levezetett digitális
térképek gyártásával mindaddig fölhagytak, míg hatékonyabb generalizáló eljárások
kidolgozásra nem kerülnek.
Az automatizálási folyamat elemei közül tíz éven
keresztül csak a grafikus térképek digitalizálásával majd automatikus
kirajzolásával foglalkoztak. Tíz év eltelte után azonban már aktuálissá vált a
permanens felújítási folyamat digitális változatának a kidolgozása. Egy West
Midlands-ban végrehajtott kísérleti munka keretében kidolgozták azt a
felújítási technológiát, mely regisztráló elektronikus tahiméterek által
végzett mérési eredményekbe be tudja iktatni a digitális fotogrammetria
eredményeit, s az így nyert térképfelújítást összekapcsolja az eredeti
digitális anyaggal. Emellett kísérleteket indítottak be a digitalizálás
automatizálására is a scanneres módszerek felhasználásával. Az 1980-ban
kidolgozott új technológia napjainkra már általánossá vált az Ordnance Survey
gyakorlatában.
1984-ben a Lordok Házának tudomány és technológia ügyi
különbizottsága olyan határozatot hozott, hogy a digitális térképezési munkákat
meg kell gyorsítani, s ennek érdekében jelentős pénzügyi támogatást biztosított
az állam az OS-nek. A feladat értelmében az összes 1:1250-as térképet le kell
digitalizálni 1995-ig, a fönnmaradó 1:2500-as térképeket pedig 2005-ig. A
megemelt ütem azt jelentette, hogy 1990-ben az OS mintegy tízezer térképlapot
digitalizált. További technológiai és szervezési intézkedések eredményeképpen
az eredeti tervet túlteljesítve 1992-ben befejezték az 1:1250-es térképek
digitalizálását és az 1:2500-as térképekkel is várhatóan már 1995-re
elkészülnek.
Az ütem növelése mellett a koncepció finomításával is
foglalkoztak, mindenek előtt elhatározták, hogy a digitalizálást blokkokban
földrajzi egységekben hajtják végre, s így az adatok felhasználhatósága
jelentős mértékben meggyorsul. A másik koncepcionális változás az volt, hogy a
korábbi adat modell átalakítását tervezték oly módon, hogy az az adatbázis
keretében maximálisan kiszolgálja a különböző felhasználói igényeket. Külön
vizsgálatokat folytattak a kisméretarányú adatbázis létrehozására. Ezek az
utóbbi tevékenységek azonban már átvezetnek minket egy másik témakörbe, a
nemzeti adatbázisok témakörébe, mellyel az ötödik fejezetben fogunk
foglalkozni.
A térinformatikai rendszerek néhány jellemző típusa
A korszerű adatbázis koncepcióban szereplő adatok
alfanumerikus adatok voltak. Természetesen ezek az adatok jelölhettek földfelszínen
elhelyezkedő pontokat, vonalakat vagy területeket (házszám, kerület stb.). Az
adatok formája, szervezettsége, az adatbázis lekérdezési technikája azonban nem
tették lehetővé, hogy a térbeliség tényét térbeli feladatok megoldására is
felhasználjuk. Gondoljunk csak arra, hogy abból a tényből, hogy egy személyzeti
file-ban rögzítjük a dolgozók lakcímét, valamint a munkahely címét, még nem
lehet kitalálni, hogy az egyes dolgozóknak mennyit kell utazniuk a munkába
járás során. Az adatbank rendszerek fejlődésével ez a hiányosság egyre több
felhasználó számára vált világossá.
Először a 60-as évek legvégén egy globális térbeli
információk feldolgozását célzó földrajzi információs rendszer (Geographical
Information System vagy GIS) szoftverjét hoztak létre Kanadában,
majd a 70-es évek elején megfogalmazták a nagyobb felbontású, de szűkebb
tematikájú földinformációs rendszer (Land Information System vagy LIS)
koncepcióját is.
A 80-as évek elejére kialakult az úgynevezett több célú
kataszter (multi-purpose cadaster) koncepció, mely Európa és
Észak-Amerika jelentős számú nagyvárosában, mint városi térbeli információs
rendszer vált realitássá. Napjainkban az az érdekes trend figyelhető meg, hogy
a különböző feladatokra jelenleg kialakított térbeli információs rendszerek
szoftver filozófiája egyre inkább hasonlítani kezd egymáshoz, függetlenül
attól, hogy a rendszer nagy felbontású helyi vagy kisfelbontású globális adatok
feldolgozását tűzte-e ki céljául. A rendszerek megkülönböztetése azonban mégis
indokolt, egyrészt a történelmi megközelítés is ezt diktálja, másrészt ezen
keresztül szemléltethető az elvégzendő specifikus feladatok jellege. Nem
igényel külön magyarázatot az sem, hogy az adott rendszer számára legfontosabb feladatok
még ma is eredményezhetnek különbséget az egyes szoftver részletekben,
különösen érzékeny ebből a szempontból az adatbevitel és az adatmegjelenítés.
A történelmi szemléletnek gyakorlati jelentősége van egy
olyan országban, ahol a térbeli információs rendszerek elterjedése még kezdeti
stádiumban van. Más országok tapasztalata alapján mérhetjük fel, hogy mire van
szükség, mik lehetnek a kezdeti lépések, és ezeknek hova kell vezetniük
anélkül, hogy egyes részfeladatok megoldásával zsákutcába jussunk.
Kapcsolat a
digitális helyzeti és alfanumerikus adatok között (a geokód)
A geokód valamely terület vagy
területfüggő objektum esetleg objektum csoport azonosítója, mely lehetővé teszi
a kapcsolatot a területek vagy objektumok és a hozzájuk kötődő tulajdonság
értékek között.
A fenti meghatározás kissé általános voltát az indokolja,
hogy más-más országokban és más-más rendszerekben a geokód elnevezést más
értelemben használják. A fentieket jól illusztrálja Wieser
disszertációja [5], melyben a geokód úgy kerül meghatározásra, mint a
kommunális tervezés és statisztika számára szolgáló térbeli referencia. Arról
van ugyanis szó, hogy a Wieser által ismertetett statisztikai tervezési
rendszer komputerbe táplálja a város statisztikai egységeinek térképvázlatát, s
a hozzájuk kapcsolódó szakadatokkal a kapcsolatot a statisztikai körzet kódja
adja meg.
A magyarországi szóhasználatban a geokódnak bizonyos
fokig más értelme van. Hazánkban ugyanis a geodéziai azonosítók rendszeréről
szóló 21-1986-XII.28.-MÉM rendelet, valamint az ehhez a rendelethez kiadott
9001-1987-MÉM E.2.- közlemény részletesebb és bizonyos fokig elvileg is eltérő
módon határozza meg a geokód fogalmát. A továbbiakban a rendelet és közlemény
elveire támaszkodva ismertetjük a geokódot de rámutatunk azokra a kérdésekre
is, melyek a fönti forrásokban vagy nincsenek, vagy nincsenek megnyugtatóan
rendezve.
A geokód minden térbeli objektum egy pontjára vonatkozó
olyan azonosító, mely tartalmazza az objektum jellegét, valamint a kérdéses
pont geodéziai koordinátáit. Ha ezzel az azonosítóval, mint ahogy a rendelet
ezt előírja, ellátjuk azokat a számítógépes adatbázisokat, melyek az
objektumhoz kötődő információkkal rendelkeznek, úgy lehetőségünk van ezeket az
adatbázisokat az objektum alapján összekapcsolni, de arra is lehetőségünk van,
hogy az objektum helyzetét jellemző koordináták segítségével bizonyos kezdeti
térbeli feldolgozásokat is végrehajtsunk.
A geokód két kötelező és egy opcionális mezőből áll. Az
első két karakterből álló mező, az objektum jellegkódja. A második mező 12
karakterből áll, első hat karaktere a kérdéses pont y, a második hat karaktere
a kérdéses pont x koordinátája méterben kifejezve. Mind az első, mind a második
mező kötelezőek. A harmadik mező opcionális, négy karakterből áll, és a
kérdéses pont magasságát hivatott megadni.
Az objektum jellegét egy szám és egy betű fejezi ki. A
szám az objektum jellegét jelzi a következők szerint:
objektum tipusa
|
jellegkód
|
pontszerű
|
0
|
vonalas
|
1
|
felszínen fekvő
|
2
|
térbeli
|
3
|
1.19 táblázat -
az objektumok jellegkódjai a geokódban
Szintén a jellegkód értéke ad tájékoztatást arról, hogy
összefüggő, vagy nem összefüggő - összefoglaló idomról van-e szó. Összefüggő
idomnál a már megadott jellegkódot kell használni; össze nem függő objektumokat
tartalmazó összefoglaló objektumok jellegkódjainak értéke:
összefoglaló objektumok tipusai
|
jellegkód
|
vonalas
|
4
|
felszínen fekvő
|
5
|
térbeli
|
6
|
1.20 táblázat -
az összefoglaló objektumok jellegkódjai a geokódban
A jellegkód betűjele azt jelzi, hogy alapobjektumról
van-e szó, vagy pedig összefoglaló objektumról; ez utóbbi esetben a kód megadja
az összefoglalás rendűségét (hierarchiáját is). A közleményben javasolt
jellegkód:
összefoglaló objektum hierarchia színtje
|
jellegkódja
|
alap
|
A
|
elsőrendű
|
B
|
másodrendű
|
C
|
harmadrendű
|
D
|
negyedrendű
|
E
|
ötödrendű
|
F
|
hatodrendű
|
G
|
hierarchiához nem tartozó
|
O
|
1.21 táblázat -
az összefoglaló objektumok hierarchia színtjének jellegkódjai a geokódban
A geokód elvet az idézett közlemény konzekvensen a
földrészletekre dolgozta ki. Az alapobjektum ennek megfelelően a földrészlet,
az összefoglaló objektumok pedig a tömb, a kerület, a belterület, külterület,
zártkert és a teljes igazgatási egység. A koncepció e kidolgozott része is
rendelkezik azonban hiányosságokkal. Nincs egyértelműen meghatározva, hogy a
földrészletnek melyik pontja kell, hogy a geokódot reprezentálja. Mindössze az
van meghatározva, hogy ennek a pontnak vagy a földrészleten belül, vagy annak
határvonalán kell elhelyezkedni. Ugyanez érvényes az összefoglaló objektumokra
is.
Ennek a megközelítésnek az a problémája, hogy minden
egyes geokódot egyedileg le kell gyártani. Sokkal kézenfekvőbb volna, hisz
számítógépes adatállományok azonosításáról és összekapcsolásáról van szó, ha a
geokódot a földrészlet határoló vonalainak ismeretében annak súlypontjában
automatikusan program generálná. Ha az így generált súlypont konkáv idom esetén
kívül esne a földrészleten, úgy azt az idom főtengelyére merőlegesen a
földrészlet határvonalára kellene vetíteni. Ily módon minden digitális adattal
reprezentált földrészlet egyszerű számítások alapján a területével együtt az
egyedi geokódját is megkaphatná minden manuális beavatkozás nélkül.
A másik probléma, hacsak a földrészletek és a belőlük
fölépíthető hierarchikus területek geokódolásával foglalkozunk az, hogy
jelentősen leszűkül az ezekkel az objektumokkal és a hozzájuk rendelhető attribútumokkal
végrehajtható feladatok köre. E leszűkült feladatokat pedig legtöbb esetben a
hagyományos azonosítókkal (település kód, helyrajzi szám) is meg lehet oldani,
sőt a hagyományos azonosítók alkalmazása bizonyos előnyökel is jár, hisz az
adatállományokat nem kell új mezőkkel kiegészíteni, arról nem is szólva, hogy a
geokód sokkal hosszabb a hagyományos azonosítóknál. Ahhoz tehát, hogy a
rendeletben foglaltak értelmében minden olyan számítógépes adatállomány, mely
területfüggő információt tartalmaz rendelkezzék területi információt kifejező
azonosítóval, arra van szükség, hogy a geokódolás egységes rendszere a mérnöki
létesítmények számára is kidolgozásra kerüljön. E mellett még az is szükséges,
hogy a geokódok létrehozása, naprakészen tartása és felhasználása egységes
rendszerben menjen végbe.
A mérnöki illetve földrajzi objektumokat alakjuk szerint
két fő csoportra oszthatjuk, területi objektumokra és vonalas objektumokra.
Mind két objektum típus lehet a földrészlet vagy földrészleti hierarchia
határaitól független, illetve földrészleten vagy földrészleti hierarchia
határain belüli objektum. A földrészlet határtól független határvonalú
területek geokóddal történő azonosítása az információ-rendszer igényeinek
megfelelően kidolgozott jelleg kóddal ellátott geokóddal történik.
Megjegyezzük, hogy a közlemény szerint a geokód adatmezejét kismértékben ki
lehet bővíteni, s így lehetőség van arra, hogy az objektum esetleg kiegészítő
jelölést kapjon. A közlemény javasolja, hogy az objektumhoz hozzárendelt
atributív adatok közé az objektum elnevezése és szabványos jelölése mellett
kerüljön elhelyezésre befoglaló mérete, valamint az összefoglaló objektum, a
hierarchiában elfoglalt helyzete, az hogy mely alacsonyobb szintű objektumok
alkotják, illetve hogy a kérdéses objektum melyik magasabb hierarchiaszintű
objektum alkotórésze.
Mivel az egész koncepció földrészlet orientált, ezért
javasolható, hogy az objektum geokódját hozzák kapcsolatba azokkal, vagy azzal
a földrészlettel, melyeket vagy melyet érint.
A földrészleten belüli objektumok azonosítása is több
módon oldható meg. Abból indulva ki, hogy a földügyi és területi adatbázisokban
alapobjektum a földrészlet, elképzelhető megoldás az, hogy a földrészleten
belüli objektum geokódszerű azonosítót kapjon. A geokódszerű azonosító első
része annak a földrészletnek a geokódja, amelyen az objektum található; ehhez
kapcsolódhat az objektum sorszáma, kódjele vagy más egyértelmű azonosítója.
Például tegyük fel, hogy a 2A562161146535 geokóddal azonosított földrészleten
egy olajkitermelő vállalatnak 3 fúrótornya van, a 6, 7 és 8 számú. Ezek
geokódszerű jelölése az alábbi lenne:
2A562161146535 F6
2A562161146535 F7
2A562161146535 F8
Látnivaló, hogy geokódszerű jelölés nem az objektum,
hanem az objektumot magában foglaló földrészlet azonosító koordinátáit adja
meg.
A geokódszerű azonosítás előnye, hogy közvetlenül megadja
az érintett földrészlet geokódját, ebből pedig könnyen megállapítható a
földrészlet tulajdonosa (használója, kezelője) és így vele tisztázhatók a
fúrással járó jogok, kötelezettségek, használati és kártérítési kikötések.
Lehet azonban, hogy az üzemeltetőt elsősorban a fúrások
pontos helyzete, koordinátái érdeklik, ezért a maga nyilvántartásaiban a
fúrásokat tekinti alapobjektumoknak, ezeknek ad pontos geokódot (ebből pl. a
fúrások közötti távolságok is számíthatók), majd ezekhez rendeli az érintett
földrészletek geokódjait, pl. a 0A561151147525 F6 geokódhoz attributív adatként
az adatbázisban hozzárendeli a 2A562161146535 földrészlet geokódot.
Az előző példában azt lehet észrevenni, hogy a 14
karakterből álló fúrás-geokódot kiegészítette még az F6 jelölés. Erre
lehetőséget ad a "közlemény", amely szerint a geokód adatmezőjét kis
mértékben ki lehet bővíteni; ezt a témát már a rendszerterv összeállításakor
tisztázni kell, pontosan megadva az egyedi jelöléseket is.
A közlemény ajánlásként javasolja, hogy a geokóddal
azonosítható információ-egységeket fő típusonként a kis abc betűiből álló
jellegkóddal lássák el. Példákat is ad, ezek szerint az alrészlet a, az épület
e, a lakás az épületen belül l kódot kapna. Ennek megfelelően egy térbeli
(magasabb szinten levő) lakás jellegkódja 3l lenne.
Folytatva a lakás gondolatmenetét, egy lakóépület
jellemezhető a földrészlet geokódjával és azon túlmenően a lakóépület jelével
és ezen belül a lakás számával is:
2A562161146535 L1 l16
Jellemezhető egy lakás pl. a ház geokódjával és három
méteres szinteket számítva a relatív magasággal:
2e5621601465350012 l2
amely kód egy épület ötödik emeletén levő 2. lakást jelentheti.
A tíz méter mélyen levő óvóhely geokódja 2e562160140016-010 lehet. Lényeges az,
hogy az objektum megjelölése jól alkalmazkodjék az üzemeltetés igényeihez és
ennek megfelelő azonosítást kapjon. A kapcsolatot a földrészlet geokódjával
alkalmas hozzárendelés formájában megfelelő módon meg lehet teremteni.
Talán legkevésbé kidolgozott még ajánlások formájában is
a vonalas létesítmények és vonalas földrajzi objektumok geokódolása. A
legfontosabb probléma a különböző tipusú objektumok szakaszolása. Hogy milyen
útszakaszt, vagy milyen folyószakaszt tekintünk alapobjektumnak, azt csak a
kérdéses szakadatbázis rendszere alapján dönthetjük el. Probléma az is, hogy a
geokód fizikailag hol jelölje a kérdéses vonalszakaszt. A vonaldarabok
súlypontja általában a vonaldarabon kívülre esik, s bár a közlemények
megengedik vonalas objektumok esetében, hogy a geokód a vonalon kívülre essen,
ennek alkalmazása nem igazán tűnik célravezetőnek.
Ha a vonalszakasz geokód koordináták egyértelmű
automatikus előállítását célozzuk meg, úgy abból kell kiindulnunk, hogy a
súlypontot a vonaldarabra vetítjük oly módon, hogy a vetítő sugár merőleges
legyen a vonal kezdő és végpontját összekötő záró oldalra. A vonalszakaszok és
az érintett földrészletek kapcsolatát az adatbázis attributív táblázataiban
célszerű kialakítani.
A geokód rendszer teljes körű megvalósítása a térbeli
információs rendszer koncepció első fokának realizálásával egyenértékű.
Különösen jelentős alkalmazása a városokban. Segítségével lehetővé válik
különböző statisztikai, tervezési feladatok megoldása. Ezekben a tervezési
feladatokban már területfüggő funkcionális viszonyok közelítő modellezésére is
lehetőség nyílhat. Gondoljunk csak a különböző körzetesítési feladatok
megoldására. A lakásnyilvántartás és a népességnyilvántartás geokód alapján
történő összekapcsolásával optimális bölcsődei, óvodai, iskolai, kereskedelmi,
egészségügyi hálózatot lehet kialakítani oly módon, hogy a csomópontokat
látogatók létszáma, illetve a lakóhely és a csomópont távolsága ne haladja meg
a megadott tervezési normákat. A térbeli funkciók közelítő kezelése abban jut
kifejezésre, hogy példánk esetében a távolságokat a geokódokból csak
légvonalban lehet számolni. A geokód rendszer jelentősége a térbeli információs
rendszerek kialakulásával sem szűnik meg. Segítségével ugyanis a legkülönfélébb
adatbázisok közvetlenül kapcsolhatók a térbeli információs rendszerekhez.
A nemzetközi földmérő szövetség francia nevének
rövidítésével FIG 1974-ben Washington D.C.-ben megtartott XIV.
kongresszusán fogalmazták meg először a "Land Information System" (LIS)
fogalmát. Az angol Land szó a kifejezésben a föld értelmet viseli, azaz ezek az
újonnan meghatározott információs rendszerek a földhöz kapcsolódnak. A
meghatározás szerint ezeknek az információs rendszereknek az alapeleme az
egyértelműen meghatározható és lokalizálható parcella vagy földrészlet. Mivel
az európai országok többségében a földrészletek és a rajtuk lévő épületek
nyilvántartásának hagyományos rendszere fejlett volt, természetesnek tűnt, hogy
az új információs rendszer fogalom e meglévő hagyományos ingatlan kataszterek
automatizálásával realizálható.
Az első rendszerek, illetve rendszerkoncepciók létrejötte
után azonban kiderült, hogy mind a lehetőség, mind a szükségletek oldaláról
célszerű kiaknázni az LIS fogalomban rejlő további lehetőségeket, s így az
LIS-ek fokozatosan átalakultak az úgynevezett többcélú kataszterek szinonimájává.
Ez a folyamat elsősorban a városokban ment végbe, s ezért napjainkban a LIS
fogalmat gyakran a városi térbeli információs rendszerrel azonosítják. Mivel mi
a városi rendszerek rövid bemutatását a következő pontban
végezzük, ebben a pontban néhány példa fölvázolásával ismertetjük az
automatizált kataszteri információs rendszerek azaz az eredeti LIS-ek lényegét.
A korai 70-es években a kataszter automatizálásán mást
értettek azokban az országokban, ahol még csak grafikus kataszter létezett, és
mást azokban a fejlett európai országokban, ahol a numerikus kataszter már régebben
rendelkezésre állt. Az előbbiek az automatizálás fogalomkörén a hagyományos
numerikus kataszter létrehozását értették. A valódi kataszteri információs
rendszer létrehozását a második csoporthoz tartozó országokban tűzték ki célul.
Az automatizálási törekvések, mint látjuk, függtek a hagyományos kataszter
fejlettségétől és formájától is.
Minden ingatlan kataszter azzal a céllal készül, hogy
rögzítse a földrészletekre és a rajtuk lévő épületekre vonatkozó műszaki és
jogi adatokat. Az, hogy milyen a rögzített adatok teljessége országonként, sőt
országon belül tartományonként változhat.
Általánosnak tűnő jelenség, hogy az épületek, illetve a
rájuk vonatkozó műszaki adatok rögzítésének teljessége elmarad a földre
vonatkozó adatokétól. Európa fejlett ipari országaiban sem azonos a hagyományos
ingatlan kataszter fejlettségi szintje. A leglényegesebb különbség az angol
kataszter és a kontinentális kataszter között van, bár természetesen a
kontinensen belüli országok kataszterei is hordanak sajátos jegyeket.
Az angol kataszteri rendszer
jelentős mértékben befolyásolta a korábbi gyarmat birodalom kataszteri
rendszerét is, ezért jelentősége meghaladja azt a mértéket, amit a szigetország
területéből vagy lakosság számából levezethetünk.
Az angol kataszteri rendszer különbözőségét a
kontinentális rendszertől két fő okkal magyarázhatjuk. Az első fő ok az, hogy e
rendszer hosszú történelmi fejlődés eredménye.
Anglia első földbirtok könyvét a Domesday Book-ot Hódító
Vilmos készítette 1086- ban. Mivel ez a könyv még nem tartalmazott
grafikus mellékleteket a meghódított terület alapos leltárát gazdag leírásokkal
próbálta egyértelművé tenni. Érdekes módon ezen első teljes körű
nyilvántartás elkészülte után több mint kilencszáz évvel sincs teljes és minden
földrészletre kiterjedő földnyilvántartás Angliában.
Ez pedig a másik fő tényezővel magyarázható, mégpedig
azzal, hogy a földnyilvántartás célja a kontinentális kataszterrel, de a
Domesday Book-kal is ellentétben a szigetországban nem a pénzügyi, adóügyi
nyilvántartás, hanem a földbirtokok átruházásának megkönnyítése volt. Bár az
állam igyekezett a földnyilvántartást a saját érdekeiben igénybe venni, a
feudális viszonyok erősebbek voltak, s a földnyilvántartás titkossága mely
megakadályozza az államot, hogy e regiszterekből adatokat szerezzen, még mind a
mai napig fenn áll.
Angliában a földek nyilvántartásba vételét a XIX. század
második felében kezdték meg. Ellentétben a kontinenssel, ahol az egész
földterület nyilvántartását egységes szellemben rövid idő alatt központilag
vitték végbe, az angol nyilvántartásba vétel szórványos volt, a központi
kormány által kijelölt helyi önkormányzatok adás-vétel vagy hosszabb bérlet
esetén kötelezték a tulajdonosokat a nyilvántartásba vételre.
Grafikus munkarészekként átruházási vázlatokat használtak
nyilvános áttekintő térképként pedig amennyiben léteztek a kérdéses területen,
az Ordnance Survey nagyméretarányú térképeit. Érdemes megjegyezni, hogy ezek a
térképek nem adóztatási, hanem katonai célokból készültek.
Az angol földnyilvántartás szöveges része, a telkek
elhelyezkedését, a kontinensen szokásos rövid matematikai megfogalmazás helyett
a történelmi hagyományokon alapuló gazdag leíró résszel határozta meg. Ugyanez
vonatkozott a telkek határaira is. Bár 1862-ben hoztak egy törvényt, mely
előirányozta a határok szabatos matematikai definiálását, a törvény
következtében olyan határviták álltak elő, melyek megszüntetésére 1925-ben
bevezettek az általános határ fogalmát. Ez a kissé homályos fogalom azt mondja
ki, hogy a határt az általános térkép tartalmazza, amely azonban nem
rendelkezik arról, hogy a ténylegesen meglévő határobjektumok (sövény, kerítés,
fal, utca stb) melyik telekhez tartozik.
A telek tulajdonosa a földnyilvántartás titkossága
értelmében nem szerezhet tudomást a szomszédos telkek tulajdonosairól. A
gyakorlatban ez azt jelentette, hogy a körülhatárolt telkek esetében a tulajdon
a határig (sövényig, kerítésig, falig stb) húzódott, körülhatárolatlan telkek
esetében pedig a telekhatárokat meglévő természetes vagy mesterséges
objektumokhoz mérték be, és a határokat e bemérések eredménye jelölte ki. Ez a
törvény gyakorlatilag megszűntette Angliában a határtelket.
Az angliai földnyilvántartás [6]
alapján történt rövid fölvázolása is érthetővé teszi, hogy miért nem jeleskedik
Anglia az automatizált kataszteri rendszerek létrehozásában annak ellenére,
hogy a digitális nagyméretarányú térképezésben úttörő szerepet játszott.
E példa általános tanulsággal is szolgál: nem elég egy
térinformatikai rendszer létrehozásához az ország gazdasági, műszaki
fejlettsége, arra is szükség van, hogy az adott terület jogi gazdasági és
műszaki szabályozói is korszerűek legyenek, s lehetővé tegyék mind a
létrehozás, mind a felhasználás szempontjából a rendszer célszerű megalkotását.
Érdemes rámutatni, mint a tagadás tagadása filozófiai
tételének jó illusztrációjára, hogy az elmaradott földnyilvántartási rendszer
következtében az angol kataszteri rendszer jegyeit viselő fejlettebb volt
gyarmati országokban (USA, Kanada) az automatikus kataszteri rendszert átugorva
a LIS-ek olyan válfajai alakultak ki, melyek alapja nem a jogi határokkal
determinált telek, hanem a tényleges használatot tükröző építési telek, esetleg
az utcák által határolt lakótömb. Az ilyen digitális alaptérkép technikailag
gyorsabb, funkciójában pedig közvetlenebb kapcsolatot kínál a sok célú
kataszter vagy városi rendszerek felépítésére. Míg ugyanis a hagyományos
kataszter célja különösen akkor, ha az épületek műszaki adatait nem, vagy kismértékben
tartalmazza a föld adás- vétel jogi és műszaki alátámasztása, addig a reális
alapú LIS-ek jogi tartalom híján a települések vagy mezőgazdasági földterületek
tervezéséhez, működtetéséhez és hasznosításához nyújtanak térinformatikai
alapokat. Ezen feladatok megoldásához azonban sokféle helyzet függő információ
szükséges, következésképpen a többcélú kataszter létrehozásának indokoltsága
egyértelművé válik.
Alapvetően
másképp jött létre az ingatlan kataszter a kontinentális Európában. A XIX.
század folyamán a központi államhatalom megerősödésével az uralkodók az
ingatlan katasztert rendeletekkel hozták létre a célból, hogy a központi
földadók beszedésének műszakilag megbízható alapja legyen. Ennek érdekében az
ország területén egységes vízszintes alappont hálózatot alakítottak ki, majd
erre támaszkodva olyan nagyméretarányú térképeket készítettek, melyek a kor
műszaki adottságait figyelembe véve maximális geometria pontosságra törekedtek.
Az így létrehozott térképek, melyek a földrészletek jogi határait rögzítették,
lehetőséget szolgáltattak a földterületek grafikus meghatározására. Bár a
kataszteri térképeken elvileg az építményeket is föltüntették, ezekkel
kapcsolatos további adatfelmérést nem végeztek. A földek esetében azok
területén kívül rögzítették a föld becslők által szolgáltatott föld értéket is.
Természetesen az adózás lebonyolításához szükség volt a tulajdonosok nyilvántartására
is. A vázolt attributív adatokat földkönyvekbe gyűjtötték.
A földmérés technikáját országonként különböző, de
egyöntetűen a maximális pontosság elérésére törekvő szabályzatok rögzítették.
Érdekességként megemlítjük, hogy az akkor még független német tartományok közül
a legpontosabb fölmérési módszereket Baden Würtenbergben dolgozták ki. A
mérőlécek alkalmazására alapozott nehézkes de nagy pontosságú technológia
szabatosság szempontjából a mai numerikus felmérések legmagasabb igényeit is
kielégítené.
A földek adás-vételét hasonlóképpen az 1864 előtti
angliai állapotokhoz a bíróságok végezték. A bíróságokon a földekre vonatkozó
jogi aktusokat az úgynevezett telekkönyvben rögzítették. A telekkönyvek
a földkönyvben is megtalálható adatok mellett tartalmazták a telekre eső
terheket és szolgalmi jogokat is. A kataszteri felmérést megelőzően a
telekkönyvek területadatai és grafikus mellékletei általában közelítő
felmérések alapján készültek, és megbízhatatlanok voltak. A kataszteri felmérés
után a telekkönyvet, kataszteri térképet és a földkönyvet összhangba kellett
hozni. Ez azonban több országban, így hazánkban is jó száz évig eltartott. Ha a
telekkönyv és a földkönyv összhangban van, úgy a földkönyvnek tulajdonképpen
nincs értelme, legfeljebb mint átmeneti dokumentumnak, mely alapján a
telekkönyv korszerűsíthető. Különösen igaz ez automatizált kataszteri rendszer
esetén, mikor is mind a telekkönyvi- , mind a földhivatal ugyanannak az
automatizált kataszternek a használója s egyben előállítója.
A kész kataszter tehát két fő részből tevődik össze: az
alfanumerikus táblázatos könyvi állományból és a grafikus kataszteri
térképekből. Ahhoz azonban, hogy ezeket az anyagokat létre lehessen
hozni, geodéziai mérésekre van szükség. Ezek a mérések napjainkban már
számszerű eredményeket szolgáltatnak. A mérési eredmények - szögek és
távolságok - felhasználásával, a meglévő vízszintes alappont hálózat
állandósított pontjai ismert koordinátáira támaszkodva, számítják ki a telkek
és házak sarokpontjainak koordinátáit. Célszerűnek mutatkozhat a mérési
adatok tárolása is, hisz például az alappontok koordinátáinak megváltozása
esetén, ezek fölhasználásával az új térképet az előzővel azonos pontossággal
lehet elkészíteni. Szükséges ezen kívül az alappontok koordinátáinak tárolása
is.
Az automatizált ingatlankataszter létrehozására irányuló
törekvések legkomplexebben és legeredményesebben az NSZK néhány tartományában
valósultak meg.
1971-ben a német tartományok földmérő szervezeteinek
munkacsoportja az ADV egy projektet indított be, melynek célja olyan
automatizált ingatlankataszter létrehozása volt, mely alapját képezheti a
földrészlet adatbázisnak. A koncepció sémáját a [5]
alapján az 1.19 ábra szemlélteti.
1.23 ábra - az
NSZK földrészlet adatbázis kapcsolat rendszere
1973-ban három német tartomány Hessen,
Nordrhein-Westfalen, Niedersachsen megegyeztek, hogy a gyakorlatban is
megvalósítják a koncepció ingatlankataszterre vonatkozó részét. A rendszer fő
alkotóelemeit az 1.24 ábra tartalmazza
.
1.24 ábra - az
NSZK ingatlankataszter alkotóelemei
Az ábrában található alkotóelemek két rész projektre
tagolódnak. A földkönyv az ALB, a térkép, a koordinátajegyzék és a
mérési eredmények az ALK részét képezik. Az ALB lényegében a
földkönyvet tartalmazza, kiegészítve kapcsolókkal számítástechnikai
pointerekkel, valamint olyan újabb adatokkal, melyek az utóbbi években váltak
aktuálissá. A könyv elemeit hat logikai egységbe szervezi, melyek az elemazonosító
és az egyedazonosító segítségével jelölhetők. Ezek a logikai egységek a
telek, a tulajdonos vagy örökös, a nyilvántartó hely, a jelölés és a község.
A hatodik egységet az épületek alkotják. Ez az egység még nincs
feltöltve.
Az ALB megpróbálja föloldani azt az ellentmondást,
mely a telkekkel összefüggő adatok osztott regisztrálási rendszeréből
(telekkönyvi hivatal, kataszteri hivatal) adódik. A koncepció az adatok
integrált kezelését támogatja olymódon, hogy az integrált számítógépes állomány
melletti hagyományos dokumentáció az egyes hivataloknál csak a saját maguk
által létrehozott (gyűjtött) adatokra terjed ki.
A hagyományos kataszteri szolgáltatások elsősorban a
file-okkénti elérést (lsd. logikai egységek) igénylik, a korszerűbb többcélú
felhasználás érdekében azonban gondoskodtak a másodlagos kulcsok alapján
történő elérésről is. Ilyen kulcsok a nevek, utca és házszámok és az épület
tömbök.
Az ALB programrendszere alkalmas különböző
szabványos hivatali tájékoztató listák készítésére, emellett lehetőség van a
különböző logikai feltételek szerinti válogatásra és listázásokra is.
Az ALB él a geokódolás adta lehetőséggel, a telek
file-ban ugyanis szerepeltet egy "telekkoordináta"
nevű attributumot, mely lehetővé teszi annak a vizsgálatát, hogy egy telek egy
zárt sokszögön kívül vagy belül van-e. Ez a mező egyben biztosítja a
kapcsolatot az ALK (Automatikus Kataszteri Térkép) és az ALB
között.
Az ALB jelentős szerepet játszik a városi
rendszerek ingatlan adatokkal való ellátásában. A városi alrendszerek a
helyrajzi szám, utca és házszám, valamint a telekkönyvi sorszám alapján érhetik
el ezeket az adatokat.
A német automatizált kataszter másik fő elemét az
automatizált kataszteri térképet (német nevének rövidítése ALK) 1975 óta
töltik fel.
Az ALK primér adatfile-i a következők:
A primer adatfile-okon kívül kiegészítő file-okat is
tartalmaz e rendszer, melyek az elvégzendő feladatokat (feladatkönyv) és a
feldolgozás vezérlőadatait (rendszerfile) tartalmazzák.
A geodéziai alappontfile az adminisztratív adatok
(pontszám, létesítő hatóság, állandósítási mód stb.) mellett tartalmazza a
pontok koordinátáit (x,y,z), ezek pontosságát és megbízhatóságát, valamint a
meghatározás idejét.
A mérési adatok file-ja tartalmazza a telek határvonalak
meghatározásához elvégzett geodéziai mérések eredményeit. A file-t egyelőre
csak a folyó mérési eredményekkel töltik fel, a régi mérési eredmények
adatbankba vitele kérdéses. E file célja, hogy az alapponthálózat újramérése
(vagy számítása esetén) a telek sarokpontok új koordinátái új mérések nélkül
numerikusan meghatározhatóak legyenek.
Az ALK leglényegesebb file-ja a digitális kataszteri
térkép. Ez a file mindent tartalmaz, amit a hagyományos német 1:500 - 1:2500
méretarányú grafikus kataszteri térkép ábrázol. Alapvető objektuma a jogi
határokkal meghatározott telek (parcella). Pontszerű objektumai a geodéziai
alappontok, határkövek, vonalas objektumai pedig a határok. Külön objektum típust
képeznek a feliratok.
Az adatmodell alapeleme a
kezdő és végpontjával, alakjával (kör v. egyenes), funkció és rajzi kódjával
tárolt vonaldarab. A vonaldarabok logikai összekapcsolásával fejezhetők ki a
különböző objektum típusok. Minden vonaldarab csak egyszer kerül tárolásra.
Minden objektumhoz tartozik egy objektum koordináta (geokód) mely megteremti a kapcsolatot a geometria és az
ALB-ben tárolt attributív adatok között.
Az adatbank logikailag két részből áll, a digitális
kezelő részből és az adatok aktualizálását előkészítő feldolgozó részből. A két
részt az egységesített adatcsatlakozó kapcsolja össze. Ezen keresztül folyik az
adatcsere. A feldolgozó rész részben a központi programrendszer része, részben
decentralizált. Mindkét esetben a következő komponensekből áll: geodéziai
számítások, primér adatnyerési rendszerek, interaktív és passzív grafikus
feldolgozás, kérés feldolgozás (ide tartoznak a lekérdezés különböző válfajai).
A lekérdezés történhet az ALB-ből az ALK
felé (pl. utca szám és házszám alapján a telek rajza), az ALK-ból az ALB
felé (pl. telek koordináták alapján a tulajdonosok), vagy magában az ALK-ban
(pld. egy 10 km sugarú kör által érintett telkek rajza).
Amikor a lekérdezési, földolgozási lehetőségeket
vizsgáljuk, nem szabad elfelejteni, hogy lekérdezni csak azt lehet, ami a
térképen vagy az ALB-ben ábrázolva, illetve tárolva van. Bár az eredeti program
javaslat tartalmazott olyan gondolatokat, hogy ALK-ban a kataszteri
térkép tartalmán kívül egyéb topográfiai jellegű objektumokat is tároljanak, a
gyakorlatban ez nem került megvalósításra. Ezért az ALK és ALB
önmagukban "csak" a hagyományos kataszteri (és telekkönyvi) feladatok
nyilvántartási, listázási és adatszolgáltatási részének gyors és megbízható
végrehajtására alkalmasak.
Egész más a helyzet, ha ezt a rendszert nem csak
önmagában, hanem más rendszerek együttesében vizsgáljuk. Ez a helyzet a városi
rendszereknél, melyek tulajdonképpen a LIS- fogalom napjainkban nyert
értelmével azonosíthatók. Ezekben a rendszerekben az alrendszerek egysége új
minőségi változást eredményez a végrehajtható feladatok szempontjából. Erről
kissé részletesebben a városi rendszereknél szólunk.
Második példánk, az ausztriai automatizált
ingatlan nyilvántartás, elsősorban a felhasználókkal kialakított
kapcsolat oldaláról érdemli meg a figyelmünket [7].
Az osztrák kataszter a történelmi kapcsolat következtében
a magyar kataszterrel azonos célok és előírások alapján a múlt század második
felében készült el. Az adózási célból létrehozott kataszter szemléletét
bizonyos fokig megváltoztatta az 1968-as földtörvény, mely a tulajdonos beleegyezésével
numerikusan meghatározott telek sarokpontokat jogilag is garantálja.
A katasztert községek szerint vezetik (a kataszteri
község általában nem azonos az adminisztratív községgel) a 68 földhivatalban,
illetve a jogi vonatkozásokat az 50 telekkönyvi bíróságon. A földhivatalnál
vezetett kataszteri anyagok:
- - a
földkönyv, mely tartalmazza a helyrajzi számot, a telket
tartalmazó térképszámot, a művelési ágat, a területet, a birtokosok
nevét, címét, születési adatait, a változások követéséhez szükséges bejegyzéseket;
- - a
kataszteri térkép rendszerint 1:1000 méretarányban ábrázolja a
határpontokat, telekhatárokat, helyrajzi számokat, művelési ágat és a
hektárhálózatot az állami koordinátarendszerben;
- - mérési
eredmények és adatok közöttük a vízszintes és magassági
alappontok koordináta jegyzéke, a bemért határpontok koordinátái,
valamint minden csatolt mérési eredmény.
A telekkönyvi betétek, melyek a
kataszteri nyilvántartással azonosan a helyrajzi szám szerint rendezettek a
magyar telekkönyvhöz hasonlóan A, B és C lapból állnak, melyek a birtoklási,
tulajdonosi és a telekre egyedileg érvényes terhekkel kapcsolatos jogokat
rögzítik.
A háború utáni fokozott telekforgalomnak és élénk építési
aktivitásnak nehezen tudtak megfelelni a decentralizáltan, a 68 földhivatalban
vezetett kataszteri nyilvántartások. Az első automatizálási kísérlet azonban,
mely 1955-66 között egy központosított lyukkártya - mágnesszalag szervezést
hozott létre, nem járt a kívánt eredménnyel, többek közt azért sem, mivel a
központban végzett aktualizálást évenként csak egyszer lehetett elvégezni.
Olyan új rendszer kialakítása vált szükségessé, mely megvalósítja a korszerű
adatbázis koncepció ismérveit. Lényeges szempont volt, hogy az új rendszer
integrálja a telekkönyvi adatokat is és küszöbölje ki a tárolásnál a
redundanciát.
A projektet egy ötéves kísérleti szakasz előzte meg, mely
során 280 000 bécsi telek adataival töltöttek fel és üzemeltették a rendszert,
majd 1978-ban megkezdték a rendszer országos feltöltését. A kataszteri leíró
adatok feltöltése 1985-re a telekkönyvi adatoké 1981-re készült el. A rendszer
működtetéséhez szükséges jogi alapokat a földmérési és telekkönyvi törvények
1980-as módosításai teremtették meg.
Az adatbázis rendszert központi számítógépen üzemeltetik.
Az adatelemek hely és téma szerint csoportosítva redundancia mentesen kerülnek
tárolásra. Az adat hozzáférést a 68 földhivatalban és 199 telekkönyvi bíróságon
felállított, a központi számítógéphez külön távadatátviteli vonallal csatlakozó
munkaállomásként felszerelt terminálokon végzik. A lekérdezés területi szerep
kötöttség nélkül a helyrajziszám, a tulajdonos neve, a községszám és cím
alapján történhet. Mivel a kataszter és telekkönyv nyilvános bárki rendelhet,
csekkel, térítési díj ellenében, kivonatokat az adatbankból.
Az adatbank aktualizálását a jogosult munkahelyek
párbeszédes üzemmódban a változás megtörténte után azonnal elvégzik s ílymódon
az adatbank állandóan naprakész.
A földhivatalok és telekkönyvi bíróságok mintegy 1000
nyomtatóval ellátott terminált üzemeltetnek. A külön távadatátviteli hálózat
regionális számítógép vezérelte csomópontokon keresztül csatlakozik a központi
számítógéphez. Míg az aktualizálás párbeszédes üzemmódban történik az
adatszolgáltatáshoz szükséges lekérdezés kötegelt üzemmódban folyik. Havonta
mintegy kétmillió tranzakcióra kerül sor.
A terminálok tehermentesítése és a szakfelhasználók
kényelmének növelése érdekében az adatokhoz való egyoldali hozzáférést az osztrák
posta által működtetett nyilvános adathálózat a VIDEOTEX segítségével
biztosítják. Ez a rendszer lehetővé teszi, hogy az előfizetők az adatbankból
lekért információt a képernyőn megjelenítsék, kinyomtassák, vagy saját
számítógépükbe betáplálják. 1990-ben közel 2000 magánmérnök, közjegyző, ügyvéd,
községi tanács, bank alkotta a rendszer előfizetőinek táborát. A havi
lekérdezések száma meghaladta az 1.25 milliót.
A kataszteri adatok közül még nincsenek betöltve az
alappont file-ba a VI. rendű háromszögelési alappontok koordinátái (ezek
alkotják az összes vízszintes alappont 60%- át) valamint a telek sarokpontok
60%-a. Ez utóbbiak betöltött koordináta állománya évi 1 000 000-val gyarapodik.
A projekt ismertetésekben nem találunk utalást a mérési eredmények adatbankosítására.
A rendszer térbeli működésének alapfeltétele a digitális
térkép létrehozása még hátra van s a tervek szerint az elkövetkező másfél
évtized alapvető földmérési feladataként fog megjelenni.
Ha kizárólag a kataszter oldaláról vizsgáljuk a dolgot,
létrehozása hármas célt szolgál:
- -
segítségével a térképi állomány napra készen tartása követheti a leíró
adatok frissességét;
- - lehetővé
teszi a gyors aktuális grafikus adatszolgáltatást;
- -
megkönnyíti a telekrendezési műszaki tervek elkészítését.
Nem kétséges ugyanakkor, hogy a feladat megoldásához
szükséges jelentős ráfordítások, csak akkor térülnek meg igazán, ha az új
digitális térképet mint alapréteget egy kiépítendő LIS működésében is
figyelembe veszik.
A digitális térkép létrehozására 1988-ban indítottak egy
pilot projektet. Hét tartományi székhelyen található földhivatalban grafikus
munkaállomásokat állítottak fel, melyek ugyanazokon a vonalakon kommunikálnak a
bécsi számítóközponttal, mint az alfanumerikus terminálok, csak éjszakai műszakban.
A teljes kiépítés után mind a 69 földhivatalt, ahol a nyilvántartási térképeket
vezetik, fölszerelik grafikus terminálokkal.
A digitális térképeket a hagyományos szelvény kiméretnek
megfelelő egységekben vektorosan tárolják az alábbi logikai struktúrálással:
telekhatárok, épületek, határpontok, szimbólumok.
A szelvény forma megtartását feltehetőleg az indokolja,
hogy a digitális anyag felhasználásával automatizált módon továbbra is
szándékoznak hagyományos grafikus térképeket kibocsájtani. A grafikus anyaghoz
a tervek szerint, a felhasználók digitális formában adathordozókon is
hozzájuthatnak a földhivatalokban, ezen kívül a digitális térkép lekérdezhető
lesz a Videotex segítségével is.
A szelvény forma megtartását feltehetőleg az indokolja,
hogy a digitális anyag felhasználásával automatizált módon továbbra is
szándékoznak hagyományos grafikus térképeket kibocsájtani. A grafikus anyaghoz
a tervek szerint, a felhasználók digitális formában adathordozókon is
hozzájuthatnak a földhivatalokban, ezen kívül a digitális térkép lekérdezhető
lesz a Videotex segítségével is.
A példaként ismertetett kataszteri rendszerek
tanulmányozása alapján néhány általános érvényű következtetés levonására nyílik
lehetőség.
10. Az
alfanumerikus kataszteri adatbázis lehetővé teszi a nyilvántartás alapelveinek
tiszteletben tartásával az intézményileg (és helyileg) széttagolt
adatrendszerek integrálását.
11. A
kataszteri adatbázisokban (és csak ezekben) lehetőség van naprakész adatok tárolására
és szolgáltatására.
12. Az
adatbázis létrehozási és fentartási költségei közvetlenül és közvetve térülnek
meg. A megtérülések fokozásának a legjobb útja a hozzáférési módok és a
felhasználói kapcsolatok szélesítése.
E harmadik pontról, különleges hazai aktualitása miatt,
érdemes egy kissé bővebben is szólni. Mindenek előtt látnunk kell, hogy
funkcionális oldalról, a kataszteri rendszerek a legegyszerűbb térbeli
információs rendszerek. Azok a megtérüléssel kapcsolatos gondolatok, melyek
igazak ezekre a rendszerekre hatványozottan igazak a funkcionálisan
bonyolultabb rendszerekre.
A közvetlen megtérülési költségek esetünkben a
földhivataloknak és a postának (Videotex esetén) befizetett szolgáltatási
díjak. Minél több felhasználói tranzakciót hajtanak végre, annál jövedelmezőbb
a rendszer.
Egy adott időpontban az ingatlan forgalom és építési
tevékenység nagyságát, azaz tranzakciókra irányuló objektív igény az adott
ország társadalmi-gazdasági helyzete határozza meg. Megfelelően, bizonyos
redundanciával kiépített adatszolgáltató rendszer ugyanakkor a tényleges
igényt, ha kis mértékben is, a reális igény fölé emelheti. Ez a növekedés két
forrásból táplálkozik: egyrészt a kényelmes és gyors ügyintézés
ingatlanügyletre stimulálhatja azokat, akik még nem eléggé határozottak ilyen
irányú szándékukban, másrészt, és ez a lényegesebb, olyan ügyfelek is igénybe veszik
a szolgáltatást, akik csak tájékozódni akarnak és kevésbé gyors, pontos és
kényelmes adatszolgáltatás esetén más módon szereznék be információikat. Az adatfelhasználás,
következésképpen a közvetlen megtérülési költségek akkor növelhetők jelentősen,
ha a rendszert új adatrétegekkel egészítjük ki, vagy más rendszerekhez is
hozzákapcsoljuk. Ez a megállapítás különösen akkor igaz, ha a rendszer grafikus
alrendszere is elkészült már.
Bár a közvetett megtérülés jelentőségét is elsősorban a
többcélú térbeli információs rendszerek segítségével lehet jól illusztrálni,
azért az önálló kataszteri rendszerek is sok állami infrastrukturális
alapfeladat megoldását egyszerűsítik és tökéletesítik. Ilyen feladat például a
telek és házadók kiszabása, mely megfelelő aktuális kataszteri adatbázis nélkül
rendkívül munkaigényes és csak sok hibával terhelten megoldható feladat.
Városi rendszerek
A LIS tehát a földterülethez kötött információs rendszer
koncepció gyakorlati megvalósítására először a városokban került került sor.
Ezt a tényt elsősorban az igények és lehetőségek részleges egybeesése
magyarázza.
Az angol digitális térképezéssel és a német és osztrák kataszteri projektekkel kapcsolatban már
láttuk, hogy egy ország digitális nagyméretarányú térképének előállítása a
térképtartalom gazdagságától, illetve a feladatra koncentrált erőktől függően
mintegy 15-30 évig tart. Ugyanakkor a nagyméretarányú, tehát nagyfelbontású,
pontos, térbeli adatokra mind a kataszter, mind a tervezés, mind az üzemelés
szempontjából elsősorban a lakott településeken, ezek közül is a nagyobb
városokban van szükség. Kézenfekvő volt, hogy azokban az országokban, ahol
országos nagyméretarányú digitális térképprogram folyt, elsősorban a nagy
városok állományait digitalizálják. Azokban az országokban pedig, ahol ilyen
program nem volt (pl. USA, CANADA), külön városi nagyméretarányú digitális
térképezési programokat indítsanak be.
A városi térbeli információs rendszerek (LIS-ek)
természetesen nem függetlenek a városigazgatás egyéb számítógépes
rendszereitől, hanem optimális esetben annak integráns részét alkotják. A városigazgatás
maga, illetve annak számítógépes megjelenési formája függ attól, hogy milyen a
feladatok megoszlása az államigazgatási hierarchiában. Azok a zömében műszaki
feladatok, melyek legközvetlenebbül csatlakoznak a területhez, a városi autonómia
fokától függetlenül általában a városi közigazgatás feladatát képezik.
Hazánkban az Államigazgatási Szervezési Intézet
végzett elemző vizsgálatot [8], mely a Tanácsok
tevékenységét 32 fő tevékenységi ágba rendezte. A vizsgálat szerint a fő
tevékenységi ágak 27% közvetlenül, 23%-a pedig közvetve területi információt
használ. Feltehetőleg ezen a helyzeten nem változtat lényegesen az sem, hogy a
tanácsok funkcióit újabban két szervezet: az önkormányzatok és a polgármesteri
hivatalok hivatottak ellátni.
A fentieknél magasabb százalékok találhatók egyes
tengerentúli szerzők tanulmányaiban. Így pl. V.N.Wiele [9]
szerint egy, a városi tevékenységeket átvilágító tanulmány szerzője R.
Lileey arra a következtetésre jutott, hogy a Burnaby város
által használt információ több mint 70% térbeli vagy földrajzi vonzattal
rendelkezik.
Steven Talbot szerint [10] a New
Yorkban használt adatok 85% földrajzi vonatkozású. E becslések közötti
különbségek több okra vezethetők vissza. Szerepet játszanak ebben a különböző
jogszabályok, a különböző szintű infrastuktúrális ellátás. A fő ok azonban
abban van, hogy az észak-amerikai szerzők nem szűkítik le a városi térbeli
információs rendszer működési területét a városi közigazgatás által
végrehajtandó feladatokra, hanem ide sorolnak minden olyan tevékenységet, melyet
a városban a különböző föderális, tartományi és magán szervezetek végeznek.
Az irodalomból ismert városi információs rendszerek
kialakulása a 70-es évek végére, a 80-as évek elejére tehető (bár bizonyos
korábbi pilot projektekről is tudunk). A megvalósulás ténye attól függött,
sikerült-e a közigazgatási szervezetet meggyőzni a "számítógépes
térképközpont" létrehozásának szükségességéről (például Torontó, New
York, Bécs) vagy olyan közös szervezetet létrehozni az érdekelt felekből,
mely megosztott finanszírozással vállalkozott a feladat megoldására (pl. Burnaby).
Az első rendszerek spontán kialakulása napjainkra már
szervezettebbé vált, így pl. az USA-ban javaslat készült arra, hogy a geodéziai
feladatokat föderális szinten összefogó USGS (U.S. Geological Survey)
gyakoroljon szakmai ellenőrzést és tanácsadást, illetve dolgozzon ki
szabványokat a gomba módra szaporodó városi rendszerek vonatkozásában is (a
USGS feladatai közé korábban 1:24 000 méretaránynál nagyobb méretarányú
térképezés sem hagyományos sem digitális formában nem tartozott).
Az USA-ban létrejött első városi rendszerek még is kaptak
egy jelentős, bár nem tudatos lökést a központi államhatalom egy szervezetétől,
az Egyesült Államok Népszámlálási Hivatalától. Ez a szervezet ugyanis 1977-ben
elkészítette a nagyvárosi népszámlálási térképeinek digitális változatait az úgynevezett
DIME-file-okat, melyek digitális utcatérképek, alapegységük a két kereszteződés
közti útszakasz, és a geometriai tartalmon kívül a népszámláláshoz szükséges
különböző attributív információkat is tartalmaznak az utca mind két oldaláról.
A DIME-file-okra a hivatalnak azért volt szüksége, mivel át akart térni a
postai úton lebonyolítandó népszámlálásra.
Más jellegű lökést kaptak a kanadai városok a központi
kormánytól. 1976-ban a kormány erőteljesen elkezdte szorgalmazni a méter
rendszerre való áttérést. Ez azonban feltételezi az összes térkép
transzformálását, illetve új térképek méterrendszerű készítését. Mivel a
feladat hagyományos módon nem igen volt megoldható kézenfekvő volt a digitális
térkép létrehozása.
Mivel a fejlett ipari államokban a városok működésével
kapcsolatos alfanumerikus adatok számítógépesítése már jóval a digitális városi
"térképtárak" létrehozása előtt megtörtént, a felzárkózás időszakában
a digitális térképi adatbázisok létrehozása külön szervezetekben ment végbe.
Miután a digitális térképi adatbázisok elkészültek és karbantartásukat
megszervezték, kerülhetett sor a két adatbázis típus és a velük végrehajtható
műveletek közös mezők (geokód, helyrajzi szám, utca és házszám stb.) alapján
történő összekapcsolására.
Az egységes városi információs rendszer számítógépes
architektúrája a kialakítás időpontjára jellemző hardver feltételeket tükrözi.
Az 1985-89. között tervezett és létrehozott rendszerek a nagygépes filozófiát
tükrözik: összekapcsolható alfanumerikus adatbázisok központi
nagyszámítógépeken vannak elhelyezve. Ehhez kapcsolódnak az osztályok
miniszámítógépei, melyek kiszolgálják a részlegek munkaállomásait, illetve
grafikus vagy alfanumerikus termináljait. A már hivatkozott [9]
Burnaby-i információs rendszer vázlata (1.21 ábra) ezt a koncepciót realizálja.
1.25 ábra -
Burnaby város térinformatikai rendszerének sémája
Az utolsó néhány évben a munkaállomások és hálózati
technikák rohamos fejlődése következtében újra szerepet kap az osztott
adatbázis szemlélet egy korszerű variánsa.
A hagyományosan feladat szervezett adatbázisokban a
decentralizált adatbázisokat az egységeknél helyezték el és tartalmukat az
egység által elvégzendő feladatok határozták meg. Következésképpen
elkerülhetetlenek voltak az ismételt tárolások, ugyanakkor új tipusú komplex
feladatok megoldását a rendszer nem támogatta.
A korszerű osztott adatbázisokban az adatbázist úgy
osztják fel, hogy egyes részei oda kerüljenek, ahol a bennük tárolt adatokra
rendszeresen szükség van, ugyanakkor minden adatbázis-részben tárolt adat
bármely hálózati csomópontról, a felhasználó által gyakorlatilag nem
érzékelhető időtöbblettel, elérhető. A felhasználó oldaláról a rendszer tehát
ugyanazokkal az előnyökkel rendelkezik, mint a centralizált rendszer, ugyanakkor
üzembiztonsága magasabb, beruházási költségei pedig alacsonyabbak.
Minden városi térbeli információs rendszer geometriai
részének leglényegesebb eleme az alaptérkép. Az alaptérkép
célja, hogy az egész városra olyan egyértelmű keretet illessen, melyre támaszkodva
az összes geometriai-földrajzi elem egységes rendszerben kezelhető. Az
alaptérképet a lehető legnagyobb pontossággal kell meghatározni. A nemzetközi
gyakorlat az alaptérkép pontosságát az 1:200 - 1:2000 méretarányú térképnek
megfelelő grafikus pontosságban, azaz 2 cm - 20 cm értékben szabja meg. Azt,
hogy hol melyik mérőszámot választják azt a város jellege, valamint az
alaptérkép tartalma szabja meg.
Az alaptérkép leglényegesebb eleme az úthálózat. A városi
utak ugyanis a város összes térbeli eleme közül a legérzékenyebbek a geometriai
pontosságra, hisz a város egész területéhez viszonyítva viszonylag kis
területük kell hogy helyt adjon az egész forgalomnak, valamint az összes föld
alatti és föld feletti közművezetéknek. A közművezetékeket gyakran az út
különböző elemeihez, illetve az utat határoló házakhoz mérik be, így ezek
helyzeti pontossága döntően meghatározza a vezeték abszolút és kölcsönös
helyzeti pontosságát is.
Az utak tengelyvonalai csomópontokban metsződnek. Két
csomópont közötti útszakasz és a hozzátartozó attributív jellemzők alkotják az
úthálózat alapegységét, a szegmenst. Általában négy, esetleg három szegmens
által határolt terület a tömb. Egyes városi rendszerekben az alaptérképet csak
tömb felbontásig készítik el, általánosabb azonban az az eset, amikor a tömbön
belüli fizikai elemeket (kerítéssel, fallal, sövénnyel stb. határolt telkeket,
épületeket stb.) is bemérik, s így a város alapterületét nagyjából azonos
felbontású (nem pontosságú) alaptérképpel fedik le. Alá szeretném húzni, hogy
nem csak az angolszász kataszteri rendszert követő Észak-Amerikában, de a
kontinentális kataszter egyik őshazájában Bécsben is csak fizikai és nem jogi
vonalakat rögzítettek a digitális alaptérképben.
A tömbön belüli területek felmérésére és beillesztésére
igen szemléletes módszerrel szolgál a bécsi példa [11].
Míg a város egész utcahálózatát (annak ellenére, hogy a
megfelelő térképanyag többé kevésbé rendelkezésre állt) elektronikus
tachimetriával újramérték, a tömbök területét fotogrammetriai
módszerekkel határozták meg a következőképpen: ortofoto nagyításokat
készítettek a tömbökről és ezeket kézi úton digitalizálták,
majd az így kapott nyersanyagot beillesztették az utcamérés szolgáltatta
keretbe, azaz az utcamérés eredményeit hibátlannak és véglegesnek tekintették.
Az alaptérkép elkészülte után lehet hozzáfogni a
különböző tematikus fedvények digitalizálásához, melyek mind az alaptérképre
illeszkednek.
Az új digitális térkép fedvények mellett folytatódhat az
alaptérkép objektumaihoz kapcsolódó attributív adatok
gyűjtése és adatbankosítása, esetleg azoknak a számítógépes
adatállományoknak a megkeresése, ahol ilyen adatok találhatók, s kiegészítésük
a területi objektumokhoz való csatlakozást szolgáló mezőkkel (pl. geokód, utca
szegmensszám, helyrajzi szám, postai cím stb.).
A következő legfontosabb tematikus fedvény csoportok a
városi közművezetékeket azok becsatlakozásait, szerelvényeit és a hozzájuk
tartozó attributív jellemzőket pl. anyag, tipus, méret, gyártási év, ellenállás
stb. tartalmazzák. A legfontosabb városi közművek a vezetékes víz, a szennyvíz
csatorna-hálózat, a távhő ellátó-hálózat a postai hálózatok, a forgalomirányító
lámpák kábelhálózata, a kábel TV hálózatok. A villamos és gyorsvasút hálózat
strukturált rétegként már szerepel az alaptérképen (a magas vasút és metró
hálózatok külön fedvényt igényelnek).
A további számtalan lehetséges fedvény közül csak a
leglényegesebbekre hívjuk fel a figyelmet.
Ilyenek a topográfiai objektumok (vízrajz, magasságok), a
földhasználat (lakóház, ipari objektum, kereskedelmi objektum, kulturális
objektum, közlekedési hálózat, zöldterület, park, kert, mezőgazdasági művelési
terület stb.), építési övezetek, adminisztratív körzetek (kerületek,
iskolakörzetek, egészségügyi körzetek, népszámlálási körzetek, szavazókörzetek,
tarifa határok, szabályozási vonalak, stb.), környezetvédelmi és környezetgazdálkodási
körzetek.
A városi rendszerek az adatbankokban tárolt adatok, új
információkká alakítását több funkcionális szinten képesek megvalósítani.
A kataszteri rendszerek, melyek alapvetően a föld
(fejlettebb formáikban az ingatlanok) adás-vételének rögzítését és a lakosság
felé történő bizonylatolását szolgálják, a nyilvántartó rendszerek
kategóriájába sorolhatók. Ilyen funkciókra a városi rendszerek is képesek
legfeljebb azzal a különbséggel, hogy nem csak egy-két, hanem sok tulajdonság -
együttes (fedvény) vonatkozásában oldják meg a regisztrálás és bizonylatolás
(beleértve a grafikus adatszolgáltatást is) feladatát. A tulajdonság-együttesek
nagy száma azonban potenciálisan lehetővé teszi, hogy ezek a rendszerek
megfelelő szoftver birtokában minőségileg magasabb szintű feladatok megoldására
is alkalmasokká tehetők. E feladatok a funkcionális hierarchia sorrendjében
- - a műszaki
tervezés;
- - a komplex
tervezés (elő tervezés);
- - földrajzi
analízis és modellezés a döntési folyamat objektív alátámasztására.
A műszaki tervezés alatt a jelen kontextusban azt
a mérnöki tevékenységet értjük, amikor a létesítmény helye nagy vonásokban már
megvan és a mérnök feladata a szerkezet megválasztása (megtervezése), valamint
a fennálló feltételeknek megfelelő mikro elhelyezése. Ezt a feladatot
hagyományosan térképek és keresztszelvények felhasználásával manuálisan egy
térkép másolaton szokták elkészíteni. Ez a technológia a városi rendszerek
létrejötte után is alkalmazható, hiszen a rendszerek tetszőleges fedvény kombinációk
felhasználásával tetszőleges méretarányú (de nem pontosságú) térképek
készítésére is alkalmasak. Sokkal valószínűbb azonban, hogy napjainkban a
tervező munkájához a számítógépes segítséget kívánja igénybe venni. Ebben az
esetben a digitális térképi adatok meglétének előnye még kézenfekvőbb, hisz
nélkülük a tervezőnek jelentős adat (térkép) gyűjtési munkával, helyszíni
méréssel, térképezéssel és digitalizálással kellene foglalkozni, ami
rendszerint több időt és fáradtságot igényel, mint a tulajdonképpeni tervezés a
képernyőn. Az ilyen tervezési munkák túlnyomó többsége szorosan csatlakozik a
meglévő úthálózathoz és a hozzá csatlakozó tömbökhöz, ez indokolja azokat a
különleges pontossági igényeket, melyeket az úthálózat rendszerbe vitelénél
alkalmazni kell.
Hogy mennyire jelentős problémákat okozhat a megfelelő
pontosságú jól kezelt digitális adatállomány hiánya, a város közmű és úthálózat
fejlesztési munkáinál azt jól példázza Kairó példája, ahol a 80-as években
jelentős közműhálózat rekonstrukciós munkák folytak, s e mellett hozzáfogtak a
belvárost átszelő gyorsforgalmi hálózat kiépítéséhez is. Mivel a meglévő
közművek és utak csak nehezen kezelhető hagyományos térképeken voltak
megtalálhatóak, a tervezési és építési munkák hibái olyan közműkárosodásokat
idéztek elő, melyek áttervezéseket, több hónapos leállásokat eredményeztek. Az
éves szinten mintegy 60 000 000 $ kár 60%-a kiküszöbölhető lett volna megfelelő
városi digitális információs rendszer, illetve annak a közműveket és az
úthálózatot ábrázoló fedvényeinek birtokában. Ezt belátva a kairói kormányzóság
finn műszaki és pénzügyi segítséggel hozzálátott a rendszer kiépítéséhez [12].
A komplex tervezések valamely objektum vagy
objektum csoport sok változó szerinti optimális elhelyezését célozzák meg.
Hagyományos technológia esetén ezt a feladatot egy áttekintő térképsorozat
felhasználásával egy intuitív helykijelölés előzi meg, mely rendszerint nem
terjed ki 2-3-nál több helyszínre, majd a helyszínekre vonatkozó adatok
begyűjtése és manuális elemzése alapján kiválasztják a legszimpatikusabb
variánst.
Egy korszerű GIS szoftver ezt a feladatot az egyes
fedvényekhez tartozó attributív táblák kiegészítése (súlyozása), valamint
esetleges új, több eredeti fedvényből levezetett fedvény kialakítása után egy
vagy több függvény lefuttatásával úgy oldja meg, hogy a kiválasztott hely nem
csak néhány hely közül a legjobb, hanem a vizsgált területre nézve optimális.
Részletesen az ilyen és hasonló feladatokról a GIS a
döntéselőkészítésben című részben szólunk.
Az objektív döntéshozást elősegítő földrajzi analízis és
modellezés témáit is később tárgyaljuk részletesen. Itt csak
felsorolásszerűen néhány példát említünk.
Adminisztratív körzetek kialakítása, tömegközlekedési
útvonalak, megállók, menetrendek megtervezése, forgalomirányító rendszer
kialakítása, szállító járművek optimális útvonalának kidolgozása,
környezetvédelmi rendeletek megalapozása, önkormányzati adófajták kiválasztása,
ipari-kereskedelmi vállalkozások (beruházások) preferálása, lakásbiztosítási
díjak megalapozása, rendezvények és helyszíneik kijelölése stb. stb.
Az 1.26 ábra feltünteti a rendszerekre fordított kiadások
és bevételek alakulását az idővel. Érdekes megfigyelni, hogy a tervezésre, döntés
előkészítésre használható rendszerek bevétele ugrásszerűen megnő a 6. év után a
nyilvántartó rendszerekhez képest. Érdemes megjegyezni, hogy még sokkal nagyobb
a közvetlen pénzben kifejezhető bevételnél e rendszerek közvetett, az élet
minőségének javulásában kifejeződő haszna.
1.26 ábra -
nyilvántartó és elemző GIS rendszerek kiadásai és bevételei az idő függvényében
A föld felszínéhez kapcsolódó tulajdonság jellemzők közül
nem elhanyagolható szerepet játszanak a földi pontok egységes rendszerben
kifejezett magasságai. A magasság növekvő jelentőségére az is utal, hogy a
hagyományos földrajzi adattárolók a térképek fejlődésük folyamán egyre szélesebb
körben (többféle terméken) és egyre tökéletesebb módszerekkel igyekeztek a
magasságokat ábrázolni. A hagyományos térképi magasságábrázolás
"végállomása" a szintvonalas ábrázolás volt, melynek lényege, hogy az
azonos magasságú tereppontokat a térkép méretarányától és a terep domborzati
jellegétől függő magasság lépcsőnként (alapszintköz) folyamatos vonallal
összekötik. Az alapszintvonalakkal nem kifejezhető idomok ábrázolására un.
felező és negyedelő szintvonalakat is alkalmaznak.
A digitális térkép fogalom megjelenésekor a szakemberek
egyetértettek abban, hogy a digitális térkép magassági adatait nem célszerű
szintvonalak formájában tárolni a számítógépben. A szintvonalak ugyanis nagyon
nagy tárolási helyet igényelnek, s ugyanakkor a legtöbb mérnöki feladat
számítógépes megoldását kevéssé támogatják.
Az optimális modelltípus kialakításánál nem
elhanyagolható körülmény az adatnyerés mikéntje sem. A magassági adatokat földi
úton rendszerint tahimetriával ritkábban területszintezéssel,
fotogrammetriai kiértékeléssel vagy meglévő térképek
szintvonalainak digitalizálásával határozzuk meg. A földi
módszerek alkalmazása esetén a szintvonalak minden esetben levezetett termékek,
tehát semmi sem indokolja modellként való felhasználásukat. A hagyományos
fotogrammetriai kiértékelés alapvető magasságmeghatározási módszere a
szintvonal mérés volt. Ennél ugyan már a hagyományos analóg sztereo kiértékelő
berendezéseken is gazdaságosabban lehetett szelvény méréssel magasságokat
meghatározni, mégis általában ragaszkodtak a szintvonalas kiértékeléshez, mivel
az kisebb rajzolói beavatkozás után közvetlenül a végterméket szolgáltatta. A
korszerű analitikus sztereo kiértékelők még gazdaságosabbá tették a magassági
szelvények mérését, sőt lehetővé tettek egy szabályos derékszögű hálózat
metszéspontjaiban is a magasságok meghatározását.
Nagyon lényeges megemlíteni, hogy mind az automatizált
földi felmérés, mind pedig a sztereofotogrammetriai magassági kiértékelés (akár
analóg akár analitikus kiértékelő berendezéseket alkalmazunk) lehetővé teszi a
törés- és idomvonalak, valamint a szinguláris pontok közvetlen meghatározását
is. Ez utóbbi lehetőségnek azért van igen nagy jelentősége, mivel a digitális
magasságmodell koncepció gyakorlati fejlődése egyértelműen igazolta, hogy jó
terepi magasságmodell csak e domborzati jellemzők közvetlen
figyelembevételeivel készíthető.
Más a helyzet, ha a magasságmodellt automatikusan
képkorrelációs módszerekkel állítják elő, s akkor is, ha a feladatot meglévő
térképek szintvonalainak digitalizálásával oldjuk meg.
Az első esetben idomvonalak nélkül csak a tetszőleges
sűrűségű raszter háló pontjaiban nyerünk magasságokat. Elvileg az idomvonalak
hiánya okozta információ veszteséget a raszter sűrítésével pótolhatnánk.
Gyakorlatilag azonban a sűrítéssel nyert információ többletnek csak kis része
hasznosítható, ezért célszerű a tároló és feldolgozó kapacitás kímélése
szempontjából a hasznosítható rész leválasztása és idomvonalakká alakítása, majd
a sűrű raszter ritkább hálóvá transzformálása. Az idomvonalak levezetéséhez a digitális képfeldolgozásban kialakult technikákat szokás
alkalmazni. A módszer eredményessége növelhető, ha az így nyert modellt csak
első közelítésnek tekintve az automatizált magassági meghatározást kisebb
hálóbőséggel, csak az előzőekben nyert törésvonalak környezetére kiterjesztve,
megismételjük.
Szintvonalak digitalizálása esetén igen csábítónak tűnik
a modellt kellő sűrűségű szintvonalakon helyet foglaló támpontok együtteseként
kialakítani. Mégis általánosabb az az eset, amikor a szintvonalakra támaszkodva
szabályos magassági rácsot vezetnek le és a modellt abban a formában tárolják.
E másodlagos raszter azonban csak akkor alkalmas igényesebb feladatok
megoldására is, ha kiegészítik a terep törésvonalaival és szinguláris
pontjaival is. A törésvonalakat a szintvonalak implicite magukban foglalják, a
szinguláris pontokat nem. Viszonylag bonyolult számítógépes algoritmussal a
törésvonalak a szintvonalakból levezethetőek, a szinguláris pontokat azonban
külön kódolva digitalizálni kell.
A digitális magasságmodellek két legáltalánosabb formája
a háromszöghálózat és a gyakran törésvonal poligonokkal kiegészített szabályos
négyzethálózat.
A háromszögmodell létrehozására leggyakrabban szórt
pontos földi (tahimetria), vagy a ritkább, szórt pontos sztereofotogrammetriai
kiértékelés kapcsán kis project modellekben került sor, bár találunk
próbálkozásokat szintvonal digitalizálással nyert modellek háromszögrendszerbe
foglalására is. A módszer lényege a Delaunay
háromszögelés és duális feladata a Voronoi tesszeláció, mely
fogalmak segítségével a szórt pontok vízszintes vetületeire egyértelmű
háromszöghálózat szerkeszthető.
Ha a háromszögek sarokpontjaira felmérjük a magasságokat
és ezekre síklapokat fektetünk, úgy megkapjuk a terep magassági modelljét. Ezen
a modellen a különböző tervezési és elemzési feladatok egyszerűen megoldhatók.
A módszer hátránya, hogy minden modellpont mindhárom koordinátáját, valamint az
összekötési előírást is tárolni kell. Ez utóbbitól eltekinthetünk, ha minden
felhasználás alkalmával újra generáljuk a rendszert, ez azonban jelentős CPU
időt igényel.
A nagy kiterjedésű (regionális vagy országos) rendszereknél
a szabályos négyzethálós tárolást részesítik előnyben. E módszer legfőbb előnye
áttekinthetősége és jelentős tárolóhely megtakarítása. Hátránya viszont, hogy a
tárolt pontok gyakran nem közvetlen mérés, hanem interpolálás eredményeképpen
jönnek létre. A négyzetek sarokpontjaiban felmérjük a magasságokat, melyekre a
túlhatározottság miatt síkok közvetlenül nem illeszthetőek, sík közelítés
esetén ezért előbb ki kell számolni a négyzet középpontjának magasságát mint
sarokpontjai magasságainak számtani közepét, majd a középpontra és két két
szomszédos raszterpontra kell fektetni a felületet hézag nélkül lefedő négy
élekben metsződő síkrészt. Általánosabb megoldás, ha a négyzetek egy
csoportjára magasabb rendű felületet illesztenek. A legegyszerűbb esetben
bilineáris interpolációval hiperbolitikus paraboloidot illeszthetünk a négyzet
négy sarokpontjára, 6 támpontra általános másodrendű felületet, 10 támpontra
harmadrendű felületet stb.
Gyakorlati szempontból érdemes megkülönböztetni a
tulajdonképpeni magasságmodellt (szabályos hálóban elhelyezett magasságok plusz
törésvonal pontok helyei, összekötési előírásai és magasságai) a felhasználói
programok által alkalmazott felület közelítésektől, hisz ugyanazokat a
magasságokat igénybe vevő más feladatú programok más felületközelítéseket kell
hogy alkalmazzanak.
A digitális magasságmodellek történelmileg megelőzték a LIS
és GIS koncepciók kialakulását.
Az 50-es évek végén az USA-ban a számítógépes úttervezés
céljaira kialakított rendszer nyomán egy évtized alatt a műszakilag fejlett
országokban általánossá vált alkalmazásuk a számítógépes úttervezésben. A 70-es
évek első felében új programrendszerek jelentek meg, a korábbi tervezési célok
mellett új feladatokra is orientáltan. E feladatok a digitális térképezést,
illetve az ortofotótérképek tömeges előállítását szolgálták. További tervezési
feladatok (pl. mikrohullámú hálózat öntöző-lecsapoló rendszer) megjelenése
mellett a 80-as évekre előtérbe került a modellek felhasználása a
felszínelemzésben, elsősorban a termőtalaj védelme és mezőgazdasági
hasznosítása szempontjából. Ez volt az a pont, amikor a nagy szoftver gyártó
cégeknek is be kellett látnia, hogy egy valamire való GIS szoftvernek kell
rendelkeznie olyan modulokkal, melyek lehetővé teszik a digitális magasságmodellek
létrehozását és kezelését, hisz a magasságok egy átfogó földrajzi információs
rendszer egyik legfontosabb fedvényét alkotják. Így például az ESRI nevű
amerikai szoftverház Földrajzi Információs Rendszerek
Mielőtt a fogalom szabatos meghatározására kísérletet
tennénk, néhány szóban ismertetjük a fogalom létrejöttét és fejlődését.
Az első működőképes GIS szoftvert a 60-as évek
végére Kanadában dolgozták ki (Canadian Geographic Information System)
azzal a céllal, hogy segítségével optimalizálják a fakitermelés és szállítás
tervezését.
Az első 10-15 év során az elsősorban Északamerikában
létrejött GIS programok alapvetően project orientáltak voltak és
többségükben nagyobb földrajzi területek kisfelbontású vizsgálatára
szorítkoztak. Ezek a projektek magyarázzák, hogy Európával, konkrétan Nagy
Britanniával ellentétben miért kezdte a U.S.Geological Survey (az
Egyesült Államok geodéziai alaphálózatokért, 1:24 000 és kisebb méretarányú
topográfiai térképezésért felelős föderatív szervezete) a digitális térképezést
azzal az elsődleges céllal, hogy a már fogadóképes GIS programrendszereket
digitális térbeli adatokkal lássa el.
Természetesen másodlagos célként az automatizált
térképkészítés is megmaradt és még egy jó ideig meg is fog maradni. Az USGS
1973-ban megindított digitális térképi adat előállítói programja először az
1:250 000-es földhasználati, majd 1978-tól kezdődően az 1:24 000 méretarányú topográfiai
térképek digitális tartalmát készítette el és szolgáltatta a felhasználóknak.
Érdemes még megemlíteni, hogy a USGS nem csak geodéziai, térképészeti de
geológiai, hidrogeológiai erőforrás kutatásokért is felelős, így magán az
intézményen belül is lehetőség nyílt multidiszciplináris GIS pilote
projectek indítására.
Példaképpen megemlíthetjük az 1984-ben kezdődött Connecticut
állambeli projectet, mely ipari telepítéstervezésre, vízellátás tervezésre és
lefolyás modellezésre irányult, illetve a Virginia állambeli Elizabeth
River projectet, mely a folyószennyezettség súlyosságát vizsgálta, valamint
azt, hogy milyen módszereket kell alkalmazni a vízgyűjtő területen ahhoz, hogy
jelentős vízminőség javulás legyen elérhető. A GIS mintegy 30 földtudományi és
természeti erőforrás adatbázis integrálásával készült [13].
A 80-as évek elejére, amint azt a városi
rendszerekkel kapcsolatban említettük, az észak amerikai nagy városok is
elkezdték digitális térképi, illetve azt tovább fejlesztve, digitális térbeli
információs rendszereik kialakítását. Az igények oldaláról tehát integrálódott
a kis és nagyfelbontású térbeli információs rendszer koncepció Észak
Amerikában. Ezt ismerte fel zseniálisan az Environmental System Research
Institut (ESRI) nevű szoftverház, mely 1982-ben első verzióban kibocsátott ARC/INFO nevű GIS szoftverjével az első általános s
valóban kereskedelmi szoftvert bocsátotta ki e területen.
Amikor tehát azt akarjuk megvizsgálni, mi a különbség a LIS
és a GIS fogalom között, akkor durván azt mondhatjuk, hogy a LIS
a GIS-nek egy nagyfelbontású kataszteri alaptérképre támaszkodó
részhalmaza.
Vannak azonban további nüánszok is, melyekre a
félreértések elkerülése végett célszerű rámutatni. LIS alatt általában
egy konkrét adatokkal feltöltött információs rendszert értenek. GIS
alatt igen gyakran (éppen általánossága miatt) csak a szoftvert. A LIS
rendszerek prioritást biztosítanak az adatnyerő és elsődleges adatfeldolgozó
programoknak, a GIS szoftvereknek ez az oldala rendszerint nincs
"kihegyezve", gyakran az elsődleges adatnyerést más speciális
szoftverekhez csatlakozó illesztő modulokon keresztül oldják meg.
Véleményünk szerint szerencsésebb az amerikai
szóhasználat, mely valamennyi térbeli információs rendszer szoftvert GIS
szoftvernek nevez (a kontinentális, kataszteri szemléletű geodéták valamiért
idegenkednek a "földrajzi" jelzőtől) de célszerű a szoftvereket
fejlettségi szint alapján további alcsoportokra osztani.
Az osztályozás főszempontjai a következők:
- a) a
grafikus adatokhoz kapcsolódó attributív adatok különfélesége, külső és
belső kapcsolatrendszere, mennyisége;
- b) együtt
kezelhető grafikus adatok dinamikus és abszolút mennyisége;
- c) az
adatokkal végezhető térbeli műveletek gazdagsága;
- d)
adatnyerő csatornák száma, a szoftver előfeldolgozási képessége;
- e) a
grafikus megjelenítő, és táblázat alkotó képessége.
Ha a rendszerünket automatizált térképezésre akarjuk
felhasználni, úgy a d. és e. pontok fejlett meglétére van szükség (az e.
pontban szereplő táblázat alkotás nélkül).
Nyilvántartó (kataszteri) rendszer esetén fejlett d. és
e. pontbeli képességek mellett az a. és b. pontok szerény szintű teljesülésére
van csak szükség, az együtt kezelhető grafikus adatok dinamikus változtatását
általában a feladat nem igényli.
A demonstrációs, kisfelbontású kutatásokat vagy oktatást
szolgáló földrajzi információs rendszer szoftverek a c. és e. pontra
összpontosítanak, limitálják ugyanakkor az a. pontot az adatmennyiség és külső
adatbázis felhasználás, a b. pontot az abszolút adatmennyiség, a d. pontot
pedig mind a csatorna szám, mind az előfeldolgozás szempontjából.
Az operatív földrajzi információs rendszer, illetve
komplex városi információs rendszer szoftverek elvileg maximumot kell hogy
nyújtsanak valamennyi tényező szempontjából. Fel kell hívni a figyelmet arra,
hogy az a. pontbeli külső kapcsolatok realizálására az ilyen rendszereknek
relációs adatbázis interfészekkel kell rendelkezniük, melyek segítségével
integrálni képesek a tőlük függetlenül esetleg már korábban létrejött relációs
adatbázisokat. Amint már említettük, ha a rendszer maga nem rendelkezik
kielégítő képességekkel a d. feltétel szempontjából, úgy interfészekkel kell
rendelkeznie az elterjedt adatnyerő-előfeldolgozó szoftverekhez, és képesnek
kell lennie fogadni a kvázi szabványosan kódolt digitális térképi állományokat.
A legfejlettebb rendszereknek az e. pont vonatkozásában a szakértői
rendszerekhez hasonló szakterületi szabálygyűjteménnyel is rendelkezniük kell,
illetve nyitott rendszerként e szabálygyűjtemény befogadására is alkalmasnak
kell lenniük.
Ezek után megkísérelhetjük a GIS fogalom szabatos
meghatározását.
A GIS egy megfelelő hardver környezetben működő olyan
szoftver együttes, mely eljárásai révén támogatja a területfüggő adatok
nyerését, kezelését, manipulálását, analízisét, modellezését és megjelenítését
komplex tervezési és működtetési feladatok megoldása érdekében.
E meghatározás, melyet szabad fordításban David Rhindtől
az University of London korábbi professzorától, az Ordnance Survey
későbbi vezérigazgatójától, a City
University London jelenlegi (1999) rektorhelyettesétől kölcsönöztünk nem
tartalmazza a rendszer által kezelt adatokat, mi a továbbiakban az adatokat is
a rendszer szerves részének tekintjük és ha csak a Rhind által körülírt
fogalmakról akarunk beszélni, úgy GIS softver és hardver terminust alkalmazunk.
Hogy egy kissé közelebb hozzuk a GIS fogalmát, nézzük meg
melyek azok az alapvető kérdések, melyekre egy GIS-nek válaszolnia kell, s
milyen feladattípust határoz meg az adott kérdés:
- Mi van egy
konkrét helyen? leltár készítés és\vagy monitoring.
- Hol
található vagy nem található egy kiválasztott jellemző? leltár készítés
és\vagy monitoring.
- Mi
változott egy bizonyos idő óta? leltár készítés és\vagy monitoring.
- Milyen térbeli
típus (forma) létezik? térbeli analízis.
- Mi lenne,
ha ...? Modellezés.
Reméljük a rövid összefoglaló a korábbiakban ismertetett
rendszerekre is támaszkodva kellőképpen érzékelteti a GIS fogalomkört,
az alapműveletek ismertetésére a GIS
függvényekre, eredeti GIS alkalmazásokra később még
visszatérünk.
Valódi térbeli (3D-s) információs
rendszerek
Bár az eddig ismertetett rendszerekre is a
"térbeli" jelzőt alkalmaztuk e rendszerek az euklidesi tér 3
dimenziójából valójában csak két dimenziót alkalmaztak, ily módon talán
helyesebb lett volna, ha a nemzetközi gyakorlattal ellentétben térbeli sík
rendszereknek nevezzük őket. Kivételt ezek közül csak a digitális
magasságmodellek képeztek, melyek elvileg egy felület a - terepfelszín -
térbeli ábrázolására szolgálnak. Sajnos a legtöbb korai automatizált
térképkészítő és GIS szoftver a magasságokat attribútum adatként tárolta
és kezelte, és csak a valóban nyílt rendszerek biztosították, hogy ezekhez az
adatokhoz olyan felhasználói szoftverek csatlakozzanak, melyek a térbeli
műveleteket realizálják.
A földfelszín bármennyire is bonyolult, csak egy felület
a föld- és bányászati tudományok jelentős része az adatbázist is beleértve
olyan GIS szoftvereket igényel, melyek természetes működési területe a
földfelszín alatti és fölötti szférákat leíró háromdimenziós valóság.
Ilyen célokat szolgáló működőképes rendszerek első
megjelenésének csak a 80-as évek közepén lehettünk tanúi.
A témát érintő konferencia előadások gyűjteményének első könyv
alakban történt kiadására 1989-ben került sor [14.].
A háromdimenziós alakzatok térbeli kialakítása, leírása,
manipulálása és megjelenítése a háromdimenziós modellezés először a 70-es évek végén
az építészeti és gépészeti tervezéseket segítő számítógépes rendszerekben
jelent meg. Ezeknek a rendszereknek lényeges jellemzője, hogy az alakzatok
szabályos elemi testekből, illetve felületekből kerülnek kialakításra (néhány
szobrászati rendszer kivételével) s hogy a tárolást csak korlátozott mennyiségű
elemi test vagy felület, illetve kész modell vonatkozásában kell megoldani.
Mivel a szabályos modellezés bizonyos elemei felhasználhatók a földrajzi
modellezésben is, a gépészetben, építészetben használatos CAD
adatmodelleket később röviden ismertetjük.
Érdemes megemlíteni, hogy napjainkban egyre több kísérlettel
találkozunk 3D-s építészeti tervező rendszerek és perspektív terep ábrázolást
biztosító földrajzi információs rendszerek összekapcsolására, ez a módszer
ugyanis lehetőséget biztosít annak eldöntésére, hogy mennyire illeszkedik a
tervezett épületkomplexum a tájba.
A tulajdonképpeni témánkat képező 3D-s térbeli
információs rendszerek, elsősorban az adatnyerés és felhasználás szempontjából,
föld alatti és föld feletti rendszerekre bonthatók. A segédlet szerzője vezette
azt az OTKA témát, mely a föld alatti térképek modellezésének néhány kérdésére
talált megoldást [15.].
A föld alatti modellezés legnagyobb gyakorlati
felhasználója a bányászat. Nem véletlen, hogy az első nyilvánosan a Nemzetközi
Bányamérő Egyesület VI. kongresszusán 1985- ben Harrogate-ban bemutatott 3D-s
információs rendszert az angol "Nemzeti Szén Hivatal" (National Coal
Board) készítette. Nem kíván ugyanakkor túlzott utánjárást annak a felismerése
sem, hogy a bányászat mellett még nagyon sok egyéb terület, elsősorban a
földtudományok és az építőmérnöki gyakorlat igénylik e rendszereket. Ez
utóbbira néhány tanszéki praxisunkban felmerült probléma is jó például
szolgálhat.
A 70-es években Eger és Pécs városközpontjai
rekonstrukcióival kapcsolatban merültek föl azok a problémák, melyeket a
városok alatt húzódó többszintes pincerendszer megléte okozott. Hasonló
problémák jelentkeztek később Miskolcon az Avas hegy beépítésével kapcsolatban.
Ez utóbbi esetben a feladat olyan 3D-s adatbázis
létrehozása lett volna, mely felhasználásával az alapok síkrajzi
koordinátáinak, felületeinek, az alapozás mélységének, az alapokra jutó
terheléseknek az ismeretében ki lehetett volna számítani az üregekkel
gyöngített talajban a feszültség eloszlást. Ez, egybevetve a talajfizikai
jellemzőkkel alátámaszthatta volna a döntést arról, hogy engedélyezhető-e a
kérdéses terv vagy sem. E problémák, melyek akkor még megválaszolatlanok
maradtak, döbbentettek rá először minket a 3D-s geomodellezés jelentőségére.
Következő gyakorlati feladatunk, amely 3D-s rendszert
kívánt volna a tervezett Feked-i radioaktív hulladék temető földtani
szelvényeinek 3D-s megjelenítése volt. Ekkor bizonyosodtunk meg abban, hogy az
akkor nálunk már üzemelő 2D-s interaktív grafikus rendszer (mint általában
minden 2D-s rendszer) alkalmatlan 3D-s modellezésre [16.].
Bár magát a megjelenítést sikerült realizálni, a kapott
ábra "élettelen" volt, nem lehetett manipulálni, számításokat végezni
stb. Pedig a kérdéses feladatban nem csak a flexibilis térbeli megjelenítést
kívánhatja meg a tervező a 3D-s információs-tervező rendszertől, hanem azt is,
hogy segítségével a talajvíz áramlást, illetve az esetleges szennyezés
terjedési viszonyait is modellezni lehessen. Természetesen a 3D-s rendszerek a
talajvíz áramlást más hidrogeológiai feladatok megoldása szempontjából is
modellezhetik.
A 3D-s rendszerekkel szemben támasztott igények
vizsgálata során arra a következtetésre jutottunk, hogy célszerű a rendszereket
kisfelbontású (globális) és nagyfelbontású (lokális) típusokra osztani.
Bizonyos esetekben elképzelhető hibrid rendszerek alkalmazása is.
A megkülönböztetés lényegében praktikus okokra vezethető
vissza. Az esetek legnagyobb részében viszonylag kevés mérési adatra esetleg
szintvonalas geológiai térképekre támaszkodva kell a modellt levezetnünk. Ebben
a kis felbontású esetben az a legegyszerűbb, ha valamilyen tulajdonság vagy
tulajdonság együttes bizonyos határok közötti értékeit tartalmazó térrészt
rétegnek tekintjük, mely felső és alsó határoló felületeivel egyértelműen
meghatározott. E felületek leírására, tárolására, illetve a felületek
segítségével geometriai rétegfeladatok megoldására komoly segítséget nyújtanak
a digitális magasságmodellel kapcsolatban már korábban kidolgozott módszerek.
Lényeges megemlíteni, hogy egy pont egyidejűleg több réteghez is tartozhat
attól függően, hogy milyen tulajdonság alapján hozzuk létre a réteget. Nem
nehéz észrevenni, hogy a réteg nem más, mint a 2D-s földrajzi információs
rendszerek fedvény fogalmának általánosítása 3 dimenzióra. Ebből következik,
hogy a fedvény műveleteket (unió, metszés, stb.) ismernie kell a 3D-s globális
információs rendszernek s ezek felhasználásával képesnek kell lennie új
levezetett rétegek létrehozására is.
A rétegekben történő modellezés két fő problémája a
visszahajló rétegek, illetve a vetők kezelése. Az előbbi esetben a réteget két
önálló de azonos tulajdonságú részre bontjuk, a vetők kezelése pedig hasonló a
digitális magasságmodellek törésvonalainak kezeléséhez, a különbség mindössze
annyi, hogy rétegenként és vetőnként két poligonnal kell megadni a határoló
felületek és a síknak feltételezett vetők metszésvonalát. A kis felbontású
esetben a tárgyalt modellek bonyolultsági sorrendben az alábbiak lehetnek:
- a. Közel
vízszintes vagy annak tekinthető rétegek (1.27 ábra).
1.27 ábra - közel
vízszintes rétegek
- b. Közel
víszintes rétegek függőlegesnek tekinthető vetőkkel (1.28 ábra).
1.28 ábra - közel
vízszintes rétegek függőlegesnek tekinthető vetőkkel
- c.
Tetszőleges alakú rétegek és vetők (1.29 ábra)
1.29 ábra -
tetszőleges alakú rétegek és vetők
A nagyfelbontású modellek alkalmazása akkor indokolt,
amikor természetes vagy mesterséges földalatti objektumok tárolása és
manipulálása a cél. E feladatkör rendszerint a bányászati tervezéshez és
üzemeléshez kapcsolódik, bár a földalatti üregek, barlangok modellezése is ezt
az eljárást igényli. A módszer lényege, hogy a modellezendő objektumot a később ismertetendő modellek valamelyikével a lehető
legpontosabban és a tárolás, valamint művelet végzési szempontból
leggazdaságosabban leírjuk. A bányászati alkalmazásoknál arra is figyelmet kell
fordítanunk, hogy a modell alkalmas legyen arra is, hogy az új információk
ismeretében dinamikusan megújuljon. A nagyfelbontású modell építés
alapfeltétele a kellő, az objektum méretéhez és alakjához igazodó feltártság.
Mérhető üregek, barlangok esetében ez földi geodéziai
vagy fotogrammetriai (pl. fotóprofil készítés) módszerekkel viszonylag
egyszerűen megoldható, érctelérek ábrázolásánál a megfelelő sűrűségű és
elhelyezésű kutató fúrások megtervezése és végrehajtása technikailag nehezebb
problémát jelent.
A nagyfelbontású földalatti modellezésben ma még uralkodó
a bináris modellezés, más szóval annak a feltételezése, hogy a leírandó
objektum homogén anyagból van. Természetesen ez a közelítés csak bizonyos fokú
felbontásig indokolt, mely objektumonként más és más lehet. Ha ezen a
felbontáson túl akarunk lépni, úgy a leírandó objektumot geometriai határai
mellett pontjai tulajdonságait megadó skalár- vektor
függvényeivel kell leírni. A gyakorlatban legtöbbet alkalmazott térbeli
szabályos tesszelláció esetén a skalár függvényeket quantálással (lépcsőzéssel)
illesztik az adatmodellhez.
A nagyfelbontású esetben bonyolultsági sorrendben a
következő eseteket különböztetjük meg:
- a. homogén
talajban homogén képződmények (telérek, üregek stb.) (1.30 ábra).
1.30 ábra -
homogén talajban homogén képződmények
- b. az a.
pont szerinti modell szabályos alakzatokkal kiegészítve (1.31 ábra)
1.31 ábra - előző
modell szabályos építményekkel
- c.
szabályokba foglalható inhomogenitású képződmények (1.32 ábra).
1.32 ábra -
szabályokkal leírható inhomogenitás
- d. a c.
pont szerinti modell szabályos alakzatokkal kiegészítve (1.33 ábra)
1.33 ábra -
inhomogén modell szabályos alakzatokkal kiegészítve
Míg a nagyfelbontású és kisfelbontású modellek jól
használhatók bizonyos feladatcsoportok megoldásánál az általános esetet a két
modell egybekapcsolásával létrehozott hibrid modellel írhatjuk le [14.]. Bár a számítástechnikai nehézségek egyenlőre
akadályozzák a modellek elterjedését, az évtized végére tömeges megjelenésükkel
számolhatunk.
A földfeletti modellezés napjainkban még
gyerekcipőben jár. Első gyakorlati eredményeit, amint arra már utaltunk,
építészeti tervező rendszerek, digitális magasságmodellek és földrajzi
információs rendszerek összekapcsolásával érte el. A digitális magasságmodellek
térbeli megjelenítését már 70-es évek vége óta sok szoftver lehetővé teszi.
Hasonlóképpen biztosítják az építész tervező rendszerek az épületek térbeli
szemlélését. Ha ezeket összekapcsoljuk, úgy a domborzattal együtt a tervezett
épületeket is térbelileg szemlélhetjük. Az épületek környezetbe illeszkedésének
vizsgálata azonban azt is igényli, hogy a már meglévő mesterséges és
természetes objektumok is megjelenjenek a display-n. Ezért van szükség a GIS
integrálására a rendszerbe. A legtöbb jelentős kereskedelmi GIS szoftver
napjainkban már rendelkezik építészeti interfészekkel.
A földfeletti modellezés általános esete az atmoszféra
különböző tereinek (hőmérséklet, légnyomás, páratartalom, különböző
szennyezések stb.) modellezését volna hivatott realizálni. Ezek a terek azonban
a korábban ismertetett földalatti modellekkel ellentétben általában igen gyors
mozgásban vannak s e miatt a modellek permanens aktualizálása ma még
nehézségekben ütközik.
Bizonyos tervezési feladatok elsősorban légszennyeződési
folyamatok csökkentése érdekében már ma is igényelnének lokális modelleket. A
ritka irodalmi hivatkozások e témában azonban egyelőre mind a tulajdonképpeni
modellezés (a mi volna ha ...? kérdésre adott válasz) mind a tényleges adatok
modellbe foglalása vonatkozásában csak kétdimenziós eseteket tárgyalnak.
Ha azt vizsgáljuk mi a viszonylagos lemaradás oka úgy
három tényező kíván különös figyelmet:
- a. Az
atmoszféra különböző fizikai jellemzőinek mérései a rádiószondák ritka
hálózatában folynak s viszonylag kevés paraméterre terjednek ki. A levegő
szennyezettségi értékeket talajszinten mérik. Ezekből az adatokból
lokális 3D-s adatbázist nem lehet létrehozni.
- b. A 3
dimenziós modellezéshez ismerni kellene a kérdéses régiók feletti komplex
áramlási viszonyokat. Ezek determinisztikus meghatározása azonban különösen
az érdeklődésre elsősorban számot tartó beépített területek fölött igen
bonyolult feladat. A feladat statisztikai megoldásához pedig a mérési
pontok, a mért paraméter fajták, és a mérési gyakoriság jelentős mértékű
növelése szükséges.
- c. További
elméleti vizsgálatokat igényelnek azok az interpolációs módszerek,
melyekkel a szórt pontokban mért attribútum értékekből a kérdéses
tulajdonság izofelületei dinamikus esetben is a valóságot legjobban
tükrözően előállíthatók. Az irodalom gondos tanulmányozása alapján
statikus esetre találhatunk egy-két megoldást (ld. pl.
[17]).
Dinamikus 3D-s GIS modellek azonban egyelőre még nem
léteznek. Reméljük, hogy a felhasználói igények fokozódása az évtized végére
kiérleli mind a kellő sűrűségű mérő hálózat, mind a dinamikus 3D-s GIS
szoftverek létrejöttét.
Fejlődési
tendenciák
Bár a fejezet a téma történelmi megközelítésével,
egyértelmű útmutatást adott a fejlődési irányokról, nem árt néhány szóban a
legjellemzőbb trendeket összefoglalni:
- A digitális
térképezés fogalma átvezetett a digitális térbeli információs
rendszerek fogalmába. Míg a digitális térkép "csak" annyiban
különbözött a hagyományos térképtől, hogy számítógépben manipulálható,
megjeleníthető s elvileg tetszőleges méretarányban automatikusan
kirajzolható, addig a legegyszerűbb térbeli információs rendszer is
képes arra, hogy a földrajzi (térbeli) elemekhez a hagyományos
térképnél nagyságrendekkel nagyobb tömegű attributiv (tulajdonság)
információt csatoljon. Ennek a felismerése vezetett oda, hogy a térbeli
jelenségek leírásában a térkép (hagyományos vagy digitális) szerepe
másodlagossá vált, a primér szerepet a térbeli információs rendszerek
vették át.
- A térbeli
információs rendszerek grafikus (térképi) és attributív adatait
különböző adatbázis kezelő rendszerek kezelik és külön modul kapcsolja
össze ezeket a bázisokat. Egyértelmű a trend, hogy az
attributív adatokat relációs adatbázisokba helyezzék el. A legújabb
törekvések arra irányulnak, hogy a térbeli információs rendszer
interfész programok segítségével összekapcsolható legyen esetleg
korábban, függetlenül létrehozott, területfüggő attributív adatokat
tartalmazó relációs adatbázisokkal.
- Növekszik
az előre elkészített úgy nevezett archív adatbázisok
jelentősége, megjelennek a térbeli adatok meta adatbázisai,
melyek hálózatról érhetők el, s melyekből a felhasználó megtudhatja,
hogy hol, milyen térbeli adatok találhatók.
- A térbeli
információs rendszerek korábbi osztályozása, mely nagyfelbontású
műveletszegény LIS-eket és kisfelbontású művelet gazdag GIS-eket
különböztetett meg napjainkban már nem állja meg a helyét. Mind
a nagyfelbontású városi rendszereknél, mind a kisebb felbontású
regionális rendszereknél ma már elsődleges szerepet nyer a bonyolult
térbeli művelet komplexumon nyugvó analízis és modellezés, mely az
objektív optimális döntéshozatal legfontosabb műszaki eszköze.
Ezért joggal nevezhetjük a felbontástól (méretarány orientáltságtól)
függetlenül a valóban korszerű térbeli információs rendszer
szoftvereket GIS szoftvernek. Ugyanakkor megfigyelhető, hogy a
rendszerek szakterületenként specializálódnak ily módon lehetővé téve a
szoftverek állandó növekedésének megállítását.
- A
hagyományos, nagy műveletigényű alkalmazások mellett egyre nagyobb a
jelentősége azoknak a moduloknak, melyek a vállalati alfanumerikus
információs rendszerbe beépülve egyszerű térbeli lekérdezésekkel,
szemléltetéssel bővítik azokat. Ezek a modulok kisméretűek,
célorientáltak, jelentőségük abban van, hogy a térbeliség
figyelembevételét igen nagy számú szakterület (bankok, biztosítók,
gyárak, stb.) szinte végtelenül sok munkahelyén lehetővé teszik.
- A
legújabb alkalmazások közül utalnunk kell az üzleti
alkalmazások (business geographics) egyre rohamosabb
terjedésére. Ezek az alkalmazások piackutatással, marketinggel,
telephely kijelöléssel, szállítás szervezéssel, stb. foglalkoznak.
- A szakértői
rendszerek és a GIS kapcsolata egyelőre laza.
Prognosztizálható ugyanakkor hogy ez a kapcsolat a közeljövőben
megszilárdul és a Térbeli Döntéstámogató Rendszerek (SDSS) a
közeljövőben kutatási témákból kereskedelmi szoftvertermékekké válnak.
- A
korszerű GIS szoftverek gyakran nem rendelkeznek (elő)feldolgozó
programmal, valamennyi térbeli adatnyerési csatornára (földi felmérés,
fotogrammetriai kiértékelés, kézi digitalizálás, szkennelés,
távérzékelés, GPS) de képes fogadni a legfontosabb rendszerek kvázi
szabványosított export adatait.
- Egyre
kevesebb szakterület tud eltekinteni attól, hogy 3D-s világban élünk.
Egyre több GIS szoftvert egészítenek ki domborzat modellezési
képességekkel. Gyakorlattá vált a 3D-s építészeti programrendszerekkel
kiegészíthető kapcsolat is. Valódi 3D-s GIS szoftver még kevés van,
tömeges megjelenésük elméleti előkészítése, különösen a 4 dimenziós
dinamikus rendszerek esetében még nem fejeződött be. Várhatóan az
évszázad végére prognosztizálható tömeges megjelenésük.
Megjegyzéseit
E-mail-en várja a szerző: Dr Sárközy Ferenc