Dr. Sárközy Ferenc: Térinformatika
Ebben a részben megismerkedünk
- a digitalizálás fogalmával,
- a digitalizálás alapanyagaival,
- a kézi digitalizálással,
- a szkenneléssel és
- fejfeletti
(heads up) digitalizálással.
A digitalizálással már több alkalommal foglalkoztunk. Az első
fejezetben az automatizált térképezés
kontextusában megismerkedtünk a térképtípusokkal, a manuális digitalizálás
eszközeivel, a 'vak' illetve képernyő előtti digitalizálás fogalmával. A
második fejezetben viszonylag részletesen foglalkoztunk a szkennelt adatok vektorizálásával illetve a manuálisan digitalizált adatok raszterizálásával. A
jelen fejezetben áttekintettük a fényképdigitalizálás
hardver eszközeit majd bevezettük a 'fej feletti'
digitalizálás fogalmát.
A jelen pontban igyekszünk minimálisra csökkenteni az
ismétléseket de ezzel együtt röviden és rendszerezetten összefoglalni a
digitalizálással történő adatnyerésre vonatkozó ismereteket.
A térképek a területfüggő
információk felhalmozott együttesei. Ha ezeket az analóg adatbázisokat
digitális térinformatikai rendszerünkben fel akarjuk használni, úgy
digitalizálnunk kell a térképeket. Amikor azonban
kiválogatjuk a digitalizálandó térképeket több dologra figyelemmel kell
lennünk.
Az első figyelembe veendő körülmény a térkép státusa.
A térkép státusa alatt azt értjük, hogy a kérdéses térkép a
földmérési-térképészeti hatóság esetleg más állami irányító szervezet által
hivatalosan elrendelt térképmű aktuális példánya-e vagy sem.
A hivatalosan elrendelt térképmű ugyanis szigorú szabványok
szerint készül, ezért pontosságára mind a helyzeti, mind a leíró adatok
vonatkozásában megbízható mérőszámokkal rendelkezünk. Az aktualitás két
szempontból is érdekes: egyrészt mivel a térképek szabványai az idővel
változnak az aktuális szabvány csak az aktuális térképre érvényes, másrészt a
gyorsan változó valóság, különösen az iparilag fejlettebb körzetekben
gyorsan elavulttá teszi a térképtartalmat, ezért a már hivatkozott szabványok
előírják, hogy mely területeken milyen térképeket milyen gyakorisággal kell
felújítani.
Különösen az aktualitás szempontjából érdekes lehet az is,
hogy a konkrét térképmű, melyik formáját digitalizáljuk. Az első
fejezetben már szóltunk arról hogy az angliai
nagyméretarányú felmérést a helyi földmérési csoportok egy úgy nevezett master
példányon ceruzával folyamatosan vezetik, míg a nyomtatott papír
térképek újbóli javított kiadása csak hosszabb időintervallumban (3-6 év)
gazdaságos. Bár Angliában az alaptérkép friss digitális változata beszerezhető
ezért ott elvileg már nem kell digitalizálni, a példa olyan országra pld.
hazánkra is kiterjeszthető, ahol sok területen nem áll rendelkezésre digitális
térkép. Nálunk a földmérési alaptérkép változásait a Földhivatalok műanyag fóliákon
vezetik, ezért ha valóban aktuális nagyméretarányú térképet akarunk
digitalizálni, úgy ezekről a nyilvántartási térképekről kell lehetőleg fólia
másolatot beszerezni.
A papír térképek digitalizálása nem csak a tartalom
korszerűsége szempontjából kritikus. A papír ugyanis különösen a nedves
fénymásolási eljárások során jelentős alakváltozásokat szenved, de alakváltozások
jöhetnek létre a szakszerűtlen tárolás következtében is. A nyomtatott
térképeknél pedig különösen a többszínnyomás esetén léphetnek föl jelentős
helyzeti hibák az egyes színek között.
Mivel a topográfiai térképeket a színeknek megfelelő bontásban
külön nyomólemezekkel készítik, célszerű a digitalizáláshoz a nyomólemezek
eredeti filmjeiről készült fólia másolatot beszerezni. A korábbi időkben a
papír alakváltozásának csökkentésére hazánkban az eredeti felmérési térképeket fémlemezre
kasírozott rajzpapírra készítették. Sajnos ezek a lapok a fémbetét
árnyékoló hatása következtében kézi digitalizálással nem digitalizálhatók.
Fel kell még hívni a gyakorlatlan felhasználók figyelmét a
topográfiai térképek két olyan sajátosságára, amelyeket a digitalizálás során
figyelembe kell venni. A topográfiai térképeken bizonyos objektumokat
alaprajzban, más objektumokat azonban méreten felüli ábrázolással
szimbólumokkal (egyezményes jelekkel) jelölnek. Ez utóbbi jelölés
esetén az objektum alakját nem lehet a digitalizálással meghatározni. A
másik sajátosság az előbbiből következik és a digitalizálás szempontjából még
több problémát jelent. Arról van szó, hogy a méreten felüli ábrázolás
következtében egyes objektumok eltakarnák egymást ezt elkerülendő eltolt ábrázolást alkalmaznak, mégpedig azt az objektumot tolják el, amely a szabvány ítélete
szerint kevésbé fontos. Hogy hol van ilyen eltolás azt csak a térkép
szerkesztői tudják, ezért különösen felelősségteljes esetekben célszerű
a digitalizálást a térképész intézménnyel elvégeztetni.
A kézi digitalizálás eszköze a számítógéphez kapcsolt
digitalizáló tábla vagy tablet az irányzó (pozicionáló) eszközzel a kurzorral.
A digitalizálást valamely GIS vagy CAD szoftver modul támogatja és ez jeleníti
meg a ledigitalizált elemeket a számítógép képernyőjén is. Általában minden GIS
szoftver rendelkezik digitalizáló modullal, de nagy különbségek vannak az egyes
szoftverek digitalizálási hatékonyságában. Tömeges digitalizálás esetén igen
fontos, hogy a legmegfelelőbb szoftver támogatásával végezzük a munkát.
|
3.135 ábra -
állványra szerelt digitalizáló tábla
|
|
3.136 ábra -
különböző számú vezérlőgombbal felszerelt kurzorok
|
|
Maga a
digitalizáló tábla (3.135 ábra) különböző méretű lehet A3-tól A0-ig. A kisebb
táblákat tabletnek nevezik. Szerkezetileg a tábla műanyagba ágyazott
szabatos, sűrű drótháló, mely különböző elemeiben (rácsszemeiben) attól
függően indukálódik feszültség, hogy a kurzor szálkeresztjét koncentrikusan
körülvevő elektromágneses tekercs hol helyezkedik el a táblán. A tabletek
tömeges perifériként való megjelenése ahhoz kapcsolódik, hogy a WINDOWS
előtti környezetben az egyszerű programvezérlést a tabletekre erősített
grafikus menük segítségével oldották meg. Ez az alkalmazás azonban nem
igényelt nagy felbontást és pontosságot, ezért a piacon lévő tabletek
jelentős része alkalmatlan a szabatos digitalizálásra. A digitalizáló táblák
és megfelelő tabletek digitalizálási hibája eszköztől függően 0.1 mm. - 0.02
mm. A hiba nem csak a háló és a tekercs kialakításától, hanem a szálkereszt
formájától, elhelyezésétől is nagymértékben függ.
|
A jobb tipusok kurzorain 16
vagy ennél több billentyűt is találunk, melyek segítségével a digitalizálást
támogató program vezérlése, bizonyos tulajdonságjellemzők bevitele egyszerűbben
oldható meg mint a számítógép billentyűzetéről.
Itt célszerű megjegyezni, hogy a digitalizáláskor rendszerint
csak az objektum azonosítóját viszik be, a többi leíró adat inputja az
azonosítóhoz kapcsolva külön végezhető vagy a megfelelő GIS programmodullal
támogatva a számítógép billentyűzetéről, vagy ha már számítógépben van,
megfelelő adathordozóról.
A kézi digitalizálás igen felelősségteljes s egyben
nagyon fárasztó munka. A digitalizáló
munkarendjét úgy kell összeállítani, hogy az előkészítés (esetleg más, kevésbé
fárasztó munka) és a digitalizálás többször is váltsák egymást a napi munkaidőben
(vizsgálatok szerint 2-3 óránál hosszabb folyamatos digitalizálási munka már
nem hatékony, a napi össz digitalizálási munkaidőre a szakértők maximum 4-5
órát javasolnak).
Bármilyen lelkiismeretes is a digitalizálást végző munkaerő a
digitalizálásba óhatatlanul hibák is előfordulhatnak. Ezek ellenőrzése és
kiszűrése a digitalizált állományból átlátszó fóliára készülő próbarajz és az
eredeti térkép egybevetésével történik.
A digitális
fotogrammetria bemenő adataival kapcsolatban már szóltunk azokról a
szkennerekről, melyeket a légifényképek digitalizálására használunk. A fizikai
elvek a térképek szkennelésénél is azonosak, a műszaki megvalósítás azonban a
feladat jellegéből illetve a konstrukció időpontjától függően különbözhet.
Az első szkennerek nagymértékben térképészeti igényekre jöttek
létre, s ez meghatározta azt az alapvető követelményt, hogy alkalmasak legyenek
nagy (1 m. fölötti) térképek digitalizálására, s egyben kiemelten törekedjenek
a leképezés geometriai pontosságának biztosítására.
Az első nagyteljesítményű szkennerek a 70-es évek végén
jelentek meg, ezért a műszaki megoldást még nem tudták a sorszenzorokra
alapozni mivel azok akkor még nem léteztek, így a konstrukciót egyedi
szenzorral (színes szkennelés esetén három egyedi szenzorral) kellett
megoldani.
A nagyméretű térképeket dobra erősítették mely a szkennelés
folyamán forgott, a megvilágító berendezéssel kombinált szenzoros optika pedig
a dob tengelyével párhuzamos haladó mozgást végzett. A két mozgás
kombinációjából kialakuló letapogatási pálya csavarvonal jellegű volt.
Amennyiben nem papír, hanem átlátszó fólia szkennelése volt a feladat, úgy a
megvilágítást a tejüvegből készült dob végezte.
A következő fejlődési szakaszban (80-as évek közepe) a
szabatos szkennelésre a síkágyas plotterek mintájára készült síkágyas
szkennereket alkalmazták elsősorban. A kocsira szerelt, színenként alkalmazott,
egyedi vagy sordetektorok és megvilágító berendezéseik kétirányú mozgását egy
mozgó híd X irányú illetve a hídon lévő kocsi Y
irányú mozgatásával érik el a léptetőmotorok.
Napjainkban mind a dob mind a síkágyas megoldásra találunk
példákat, az előbbieket inkább a térképek, utóbbiakat inkább a fényképek
digitalizálására használják. Mégis a több ezer elemi szenzort egyesítő
sorszenzorral ellátott korszerű szkennerek többsége - a nyomtatókhoz hasonló
módon - 'beszívja' a letapogatandó térképet vagy műszaki rajzot, s ily módon
tetszőleges hosszúságú rajz szkennelésére képes. Ezek a berendezések csak a
szélességre adnak típusuktól függő limitet. A 3.137 és 3.138 ábrák két ilyen
szkenner külső megjelenését illusztrálják.
|
3.137 ábra -
korszerű asztali szkenner
|
|
|
3.138 ábra -
korszerű állványos szkenner
|
|
Nem hagyhatjuk említés nélkül, hogy a napjainkban tömegesen
forgalomba kerülő A4-es lapszkennereket, de különösképpen az igen olcsó A4-es
kézi szkennereket nem térinformatikai adatnyerésre találták ki, hanem
elsősorban szövegek számítógépbe vitelére (ebben a vonatkozásban használhatók,
ha hagyományos nyilvántartásokat kívánunk adatbankosítani), valamint különböző
rajzi és fényképi input adatok digitalizálására illusztratív jellegű
számítógépes alkalmazásokban.
Amint erről a második fejezetben már
részletesen szóltunk a térkép szkennelés fő problémája, hogy a vektoros
térképből raszteres állományt állít elő, mely automatikus raszter-vektor
átalakítása rendszerint nem egyértelmű, a többé kevésbé reális megoldás
rendszerint jelentős manuális editálási munkát igényel. Minél áttekinthetőbb a
térkép annál egyszerűbb a vektorizáló program és az editáló operátor dolga,
ezért célszerű (ha erre lehetőség van) a térképeket fedvényenként, feliratoktól
megtisztítva szkennelni. Mivel a utility jellegű szoftverek algoritmusai
rendszerint nem ismertek, célszerű minden új raszter-vektor átalakító program
alkalmazása esetén egy kis jól áttekinthető mintán annak tulajdonságait
tanulmányozni.
Míg a tömeges szkennelés alkalmazásával jó minőségű vektoros
állományokat rendszerint csak a nagy térképkészítő intézmények tudnak
előállítani, addig a szkennelt térkép minden (kis)felhasználónak hasznos lehet,
ha a korábbiakban már felvázolt fej feletti
digitalizálásra használja.
A fej feletti digitalizálás lehetőségét az a tény teremtette
meg, hogy egyes szoftver készítők is kénytelenek voltak elismerni annak a
gondolatnak a helyességét, hogy a jövő a hibrid - raszteres-vektoros rendszereké.
Ez az első stádiumban azt jelentette, hogy az
alapvetően raszteres rendszerek képesek kezelni bizonyos vektoros
objektumokat, hasonlóképpen a vektoros rendszerek lehetővé tették, hogy háttérként
a vektor rajz mögé bevigyék a kérdéses terület ortofotó térképét.
A következő lépésben a 'háttér' újabb funkciókhoz
jutott, többek közt ahhoz, hogy a képernyőn az egér vezérelte szálkereszttel
digitalizálni azaz vektorizálni lehessen a 'háttér' raszteres képét.
Természetes, hogy ezt akkor is meg lehet tenni, ha a háttér nem ortofotó, hanem
szkennelt térkép.
Felmerül a kérdés, hogy miért előnyösebb a képernyőn
digitalizálni mint a térképen. Az első különbség a megvilágításban és a
parallaxisban van. A papír térképet jól megvilágítani nagyon nehéz, a
kurzor vagy az operátor gyakran árnyékot vet a szálkeresztre, és ha a
szálkereszt nincs a papír síkjában, ez a helyzet pedig igen gyakran előfordul,
akkor parallaxis lép fel azaz más szögből nézve a szálkereszt más térképi
pontra mutat. A képernyőn ez a két probléma nem létezik. További előnye a
képernyőnek a zoomolási lehetőség, mely jelentősen növeli a
pontosságot. Végül igen előnyös, hogy a képernyőn a digitalizált és még nem
digitalizált vonalak egymás mellett de különböző jelöléssel jelentkeznek
(pld a már digitalizált vonalak villognak) s így egyszerűen biztosítható, hogy
semmi se maradjon ki a digitalizálásból.
A módszer jelentőségét nagymértékben növeli, hogy több olyan
országban, melyekben még nem kezdték meg a vektoros digitális alaptérképek
forgalmazását mint például Csehországban, az alaptérképek raszteres
digitális formában már a felhasználók rendelkezésére állnak.
Megjegyzéseit
E-mail-en várja a szerző: Dr Sárközy Ferenc