2. Fejezet - Térképek, térképelemzés
Szerkesztette: David Rhind, Birkbeck College, University of London
Magyar változat: Márkus Béla, Budapesti Műszaki Egyetem
A. Bevezetés
B. Mi a térkép?
Definíció
A térképek nemcsak a Föld felszínét mutatják
Térképészeti absztrakció
Térképtípusok
Tematikus térképek a térinformatikában
Vonalas és fotótérképek
A térképek jellemző tulajdonságai
Méretarány
Vetületek
C. mire használjuk a térképeket?
Adatmegjelenítés
Adattárolás
Térbeli adatkapcsolás
Adatelemzés
D. Térképek a nyilvántartásban és elemzésben
Földhasználati változások meghatározása
Tájrendezés
E. Automatizált és számítóges térképezés
A számítógépes térképezés őrségváltása
A számítógépes térképészet előnyei
A számítógépes térképészet hátrányai
A térinformatika és a számítógépes térképészet
F. A GIS és a térkép összehasonlítása
Adattárolás
Adatkapcsolás
Adatelemzés
Adatmegjelenítés
Irodalom
Ellenőrző kérdések
megjegyzések
A fejezet feltárja a GIS térképelemzési gyökereit. Az órák
sorában az elsők között be kell mutatnunk a hallgatóságnak, hogyan látják a
felhasználók a GIS szerepét. Segítenünk kell a hallgatókat, hogy a későbbi
leckéket rendszerbe tudják helyezni. Illusztráljuk az anyagot néhány térképi
példával.
2. Fejezet - Térképek, térképelemzés
Szerkesztette: David Rhind, Birkbeck College, University of London
Magyar változat: Márkus Béla, Budapesti Műszaki Egyetem
A. bevezetés
- A térképek a GIS fő adatforrásai.
- A térképészeti hagyományok alapvetően fontosak a
térinformatikában is.
- A térinformatika gyökereit a térképelemzésben találjuk meg. A
GIS megszünteti a manuális elemzés számos korlátját.
- A fejezet a térképészetről és annak a térinformatikához való
kapcsolatáról szól - miben különbözik a térinformatika a térképészettől,
elsősorban az automatizált térképészettől, amely számítógépet használ a
térkép előállítására?
b. mi a térkép?
Definíció
- A Nemzetközi Térképészeti Szövetség (International Cartographic
Association, ICA) meghatározásának megfelelően a térkép:
- a Föld felszínén illetve azzal kapcsolatban álló anyagi vagy
elvont dolgoknak - általában kicsinyített, generalizált, síkbeli - megjelenítése.
A térképek nemcsak a Föld felszínét mutatják
- A "map" (magyarul térkép) kifejezést gyakran
használják a matematikában az információátalakítás (transzformáció)
tárgyalásakor, a folyamat hasonló a térképészeti transzformációhoz, amelyben
földfelszín információit visszük át a térképlapra.
- A "térkép" fogalom tágabb értelemben használatos
bármilyen vizuális információ megjelenítésére, különösen ha az absztrahált,
generalizált vagy sematikus.
Térképészeti absztrakció
- A térkép előállítása igényli:
- a valós világ leírásakor a szelekciót (mely jellemzőket
kell megjeleníteni),
- a kiválasztott jellemzők osztályozását, csoportokba
sorolását (pl. hidak, templomok, közutak),
- a bonyolult vonalak egyszerűsítését (pl. erdőhatár),
- a térkép méretarányában túl kis objektumok kihangsúlyozását,
- jelkulcsok alkalmazását a kiválasztott jellemzők
megjelenítésére.
Térképtípusok
- A gyakorlati életben két térképtípust különböztetünk meg:
- a topográfiai térkép a földfelszín kiválasztott
természetes és mesterséges objektumait ábrázolja
- gyakran szolgál más információk keretéül,
- a "topográfia" szintvonalakkal vagy
árnyékolással szemlélteti a felszín formáit, de megmutatja az utakat és egyéb
fontos tereptárgyakat is.
- a tematikus térkép valamely földrajzi téma(csoport)
közvetítésére szolgál, mint például a népesség eloszlása, klimatikus viszonyok,
áruforgalmi adatok stb.
Tematikus térképek a térinformatikában
- A tematikus térképek több típusa fontos a térinformatikában:
- a kartogram (choropleth map) zóna- vagy övezethatárok (pl.
megyehatár, népszámlálási körzet határa) felhasználásával mutat be olyan
adatokat, mint pl. átlagjövedelem, halálozási arányszám, foglalkoztatottság
- a határok az adatoktól viszonylag függetlenül léteznek,
felhasználhatók több különböző adathalmaz interpretálására,
- a folt térkép (area class map) konstans adattal leírható,
homogén foltokat (pl. növényzet, talajtípus) tartalmaz
- a határok minden térképen különbözőek, attól függően, hogy
milyen leíró adatról van szó (a talajtípusok határvonala a többé-kevésbé
független növényzethatároktól),
- az izovonalas térkép (isopleth map) természetes vagy
képzetes felszín ábrázolására szolgál, az azonos értékű pontok
összekötésével keletkezik (pl. a topográfiai térkép szintvonalai)
- az átlagos hőmérséklet változása, a légnyomás vagy az évi
csapadékmennyiség alakulásának leírására ugyanúgy használható, mint a
népsűrűség ábrázolására.
Vonalas és fotótérképek
- A térinformatika szempontjából lényeges a különbség a vonalas
és a fotótérképek között:
- a vonalas térkép az objektumokat hagyományos
szimbólumokkal vagy határvonalakkal ábrázolja,
- a fotótérkép légifénykép-felvételek alapján készül
- a terep jellemzői a fotótérkép alapján önállóan
interpretálhatók,
- bizonyos jellemzők azonosíthatók feliratok elhelyezésével is,
- előállításuk viszonylagosan olcsó.
A térképek jellemző tulajdonságai
- A térképek statikus állapotot mutatnak - az adatok egy adott
időpontra vonatkoznak, ezért általában hamar elavulnak,
- rendszerint stilizáltak, generalizáltak, absztraháltak, ezért
gondos interpretációt igényelnek,
- gyakran rendkívül hatásosak,
- segítségükkel bizonyos kérdések könnyen megválaszolhatók,
például:
- hogyan jutok el valahová?
- mi van ezen a helyen?
- más kérdések megválaszolása viszont nehéz vagy időigényes:
- mekkora ez a terület?
- mely területek láthatók erről a pontról?
- mi található a tematikus térképen a topográfiai térkép egy
adott helyén?
Méretarány
- A méretarány a térképi távolság (valójában a vetületi
távolság) és a valós távolság hányadosa
- ha a térkép méretaránya 1:50.000, akkor 1 cm a térképen 50 000
cm, azaz 0.5 km a Föld felszínén.
- A "kisméretarányú" és a "nagyméretarányú"
jelzők használata gyakran téves vagy félreérthető, ezért fontos tisztázni
- a nagyméretarányú térkép több részletet, kisebb
objektumokat is bemutathat
- a hányados nagy, pl. 1/1.000,
- nagyméretarányúnak tekintjük a 1/10.000-nél nagyobb értékeket,
a közepes méretarány tartomány: 1:20.000-1:250.000,
- a kisméretarányú térképen csak nagyobb objektumokat
ábrázolhatunk
- a hányados kicsi, pl. 1/1.000.000.
- A méretarány nemcsak azt határozza meg, hogy hogyan ábrázoljuk
az objektumokat, de azt is, hogy mit vagyunk képesek ábrázolni
- míg az 1:2.500 ma. térképen az épületek, lámpaoszlopok
önállóan ábrázolhatók, addig az 1:100.000 ma. térképen már nem,
- a méretarányt a térképkészítés célja határozza meg.
- Különböző országokban különböző méretarányok
használatosak
- Az Amerikai Egyesült Államokban 1:100.000 a legnagyobb méretarány
amelyben a teljes szárazföldi területet térképezték, bár kisebb területekre
rendelkezésre áll 1:62.500 és 1:24.000 ma. térkép is.
- Az Egyesült Királyságban a térképrendszer méretaránya jóval
nagyobb (1:1.250 - 1:10.000).
- Magyarországon a helyzet ez utóbbihoz hasonló. Az Egységes
Országos Térképrendszer (EOTR) un. földmérési alaptérképei 1:1.000 ill. 1:2000
méretarányban mutatják a beépített területeket, 1:4.000 méretarányban lefedik a
külterületeket. Az EOTR un. topográfiai térképsorozata 1:10.000, 1:25.000 ill.
1:100.000 méretarányú térképeket tartalmaz.
Vetületek
- A Föld felszíne görbült, de síklapon ábrázoljuk, ezért
bizonyos torzulások elkerülhetetlenek
- a torzítás kicsiny, ha kis területeket ábrázolunk,
nagymértékű, ha a Föld teljes felszínét akarjuk bemutatni.
- A vetítés egy módszer a görbült földfelszín síkban
történő megjelenítésére
- lényegében matematikai transzformációkat jelent, melyekkel a
földfelszín egy pontját a térkép vetületi síkjába transzformáljuk.
- Sokféle vetítést dolgoztak ki az idők folyamán, és viták
folynak arról. hogy melyik vetület a legjobb egy bizonyos feladat megoldására.
- A vetületeket csoportosíthatjuk az általuk kiküszöbölt
torzítások szerint (általában egy vetület egy osztályba sorolható):
- A területtartó vetületek biztosítják, hogy a térképi
terület a valóságos területtel arányos legyen - ez nagyon hasznos tulajdonság olyan
alkalmazásoknál, ahol területet kell eredményül megadnunk, és ez nagyon gyakori a
térinformatikában.
- A szögtartó vetületek a kisebb objektumok alakját
megőrzik, helyesen tükrözik az irányokat (szögeket) - főképpen navigációs
célokra használják őket.
- A távolságtartó vetületek két pont közötti távolságot
őrzik meg torzítás nélkül.
C. mire használjuk a térképeket?
- Hagyományosan a térképeket adatok tárolására, térbeli
viszonyok bemutatására, navigációs célokra, tervezésre használjuk.
-A térképeknek napjainkban négy fő szerepe van:
Adatmegjelenítés
- A térképek hasznosak az információ megjelenítésben
- a gyakorlatban a térképek szerkesztési és nyomtatási költségei
magasak, ezért tartalmukat sok esetben a különböző igények közötti kompromisszum
határozza meg.
Adattárolás
- A térkép mint adattárolási eszköz nagyon hatékony,
nagysűrűségű tárolást tesz lehetővé
- egy átlagos 1:50.000 ma. térkép 1000 megírást (pl.
helységnevet) is hordozhat
- 1000 földrajzi hely közötti távolságokat minden kombinációban
csak egy 1000 x 999 / 2 = 499 500 számból álló táblázatban lehetne tárolni, ha a
térkép helyett a szöveges adattárolást választanánk,
- egy tipikus 1:50.000 ma. topográfiai térkép 25 MB méretű
állománnyal írható le digitális formában, ez megtölt egy normál mágnesszalagot,
ami különben 10 regény szövege felel meg
- a brit topográfiai térképek információ tartalma 150 gigabájt
(150x109 bájt).
Térbeli adatkapcsolás
- A térkép ábrázolhat területhatárokat (pl. földhasználat,
talajtípusok), melyeket elláthatunk azonosítóként egy cimkével
- egy tetszőleges szöveges kimutatás a cimkék segítségével a
térképhez rendelhető, így a területről sok további részlet megadható.
Adatelemzés
- A térképeket elemzésre is használjuk:
- feltevések felállítására vagy ellenőrzésére, mint pl.
környezeti károk okának megállapítása,
- átlátszó fóliákon térképezett két eloszlás közötti
kapcsolat vizsgálatára.
D. Térképek a nyilvántartásban és elemzésben
- A következő példák azt mutatják, hogyan lehet a térképeket
használni nyilvántartási és elemzési feladatok megoldására, de rámutatnak a
felhasználás korlátaira is.
Földhasználati változások meghatározása
- Az Egyesült Királyság területére az 1930-as évek végén Sir
Dudley Stamp, az 1960-as években Alice Coleman készített földhasználati értékelést
- az eredményeket térképeken publikálták,
- abból a célból, hogy a 30 év alatt bekövetkezett
földhasználati változásokat meghatározzák, planiméterrel mérték a területeket
és megszámlálták egy rácshálós fólia segítségével a változott rácselemek
számát,
- annak ellenére, hogy a változások (különösen a mezőgazdasági
- ipari, városi viszonylatban bekövetkezett változások) meghatározása iránt nagy
volt az érdeklődés, csupán néhány eredmény született, mert a hagyományos
megoldás lassú és unalmas, és mert a különböző térképek egymásra fektetése
körülményes.
Tájrendezés
- Ian McHarg dolgozta ki az átlátszó fóliák egymásra
fektetésével történő autópálya, távvezetékek és egyéb közművek tervezési
módszerét környezeti szempontból különösen érzékeny területeken (McHarg, 1969),
- annak ellenére, hogy ez a módszer népszerű volt és számosan
alkalmazták, a manuális végrehajtás nagyon fáradságos, pontatlan és költséges
volt.
E. AUTOMATizált és számítógépes térképezés
A számítógépes térképezés őrségváltása
- A kiemelkedő személyiségek az 1960-as években és a hetvenes
évek elején meghatározóak voltak a számítógépes térképészetben. Az egyéni
érdekek határozták meg a kutatások és fejlesztések fő irányát és célját
(Rhind, 1988).
- A változtatás igénye két tudományos közösségben született
meg:
1. azon tudósok körében akik a modellezésük (pl. talajeróziós
kutatások) vagy nagy adatbázisokon végzett elemzésük eredményét (pl.
társadalomkutatások) gyorsan szerették volna térképen megjeleníteni
- nem a minőségen volt a fő hangsúly,
- a Harvard Laboratory által 1967-ben készített SYMAP volt az első
jelentős programcsomag ezen a területen.
2. a térképészek szerették volna a térképszerkesztés és
előállítás költségeit csökkenteni
- a fontosabb térképészeti cégek érdeklődését a technológia
iránt az 1980 előtti években a magas hardver költségek korlátozták,
- a számítási költségek jelentősen csökkennek, hat évenként
átlagosan egy nagyságrenddel,
- ami 1 $ költséget jelentett 1992-ben, az 10 $ volt 1986-ban, és
100,000 $ 1962-ben,
- óriási hatással volt a folyamatra a mikroszámítógépek
kifejlesztése és az IBM PC megjelenése 1983-ban,
- az a kezdeti hiedelem, hogy a teljes térképezési folyamat
automatizálható, 1975-ben módosításra került, a generalizálás és szerkesztés
nehezen algoritmizálható volta miatt,
- bár ez a hiedelem újra felszínre került a szakértői
rendszerekkel kapcsolatban, ahol a számítógép választja ki a megfelelő módszert az
adatok, méretarány, a térkép célja stb. alapján.
- Napjainkban több térkép készül számítógéppel, mint
hagyományos módszerrel
- jelenleg kevés "térkép készítő" rendelkezik
térképész képesítéssel.
- Mára világossá vált, hogy a létrehozott digitális adatok a
térképezési célokon kívül egyéb célokra is használhatók, tehát további
értékkel bírnak.
A számítógépes térképészet előnyei
- Az egyszerű térképek szerkesztési költsége alacsonyabb,
előállítása gyorsabb.
- A kivitelben nagyobb rugalmasság biztosítható - egyszerű a
méretarány és a vetület váltása - a térképeket egyszerűbben alakíthatjuk a
felhasználói igények kielégítésére.
- A digitális adatok más célokra is felhasználhatók.
A számítógépes térképészet hátrányai
- A kezdeti elképzelésekkel szemben, viszonylag kevés olyan rendszer
létezik a teljes méretarány-tartományra, amelyik a gyakorlatban gazdaságosan
alkalmazható.
- Magas a beruházási költség, bár ez napjainkra jelentősen
csökkent.
- A számítógépes módszerek nem biztosítanak "hifi"
térképeket,
- a térképészeti hagyományok csorbát szenvednek a sok
számítógépes "térkép utánzattól".
A térinformatika és a számítógépes térképészet
- A számítógépes térképészet elsődleges célja a
térképkészítés,
- rendszerei fejlett eszközökkel segítik a térkép
"felöltöztetését", a feliratok készítését, nagy jelkulcs- és
betűtípuskönyvtárral rendelkeznek, a rendszer kimenetén költséges, kiváló
minőségű perifériák találhatók,
- de ezek nem elemző eszközök,
- ezért adatai nem hasonlíthatók a GIS adataihoz, a térképészeti
adatokat nem úgy tárolják, strukturálják, hogy az lehetővé tegye az elemzést, pl.
kapcsolatok keresését a népsűrűség és a lakbérköltség között vagy lehetővé
tegye a vizi és közúti szállítási költségek vizsgálatát.
F. A GIS és a térkép összehasonlítása
Adattárolás
- A földrajzi információs rendszerben a térbeli adatok digitális
tárolása biztosítja a gyors hozzáférést, mind a hagyományos, mind az újszerű
feladatok megoldására.
- Digitális adatbázis létrehozására használva a térképeket -
természetükből adódóan - nehézségek jelentkeznek:
- a legtöbb GIS nem tesz különbséget a különböző méretarányú
térképekből levezetett adatbázisok között, így
- az említett méretarány különbségek tévedések forrásául
szolgálhatnak az adatelemzés során (pl. a generalizálásból származó helyzeti
hibák miatt),
- ezek a hibák gyakran rejtve maradnak, akkor jelentkeznek, amikor a
hibás adatokat felhasználják.
- A térkép a digitális adatok gyűjtésének kiválóan alkalmas
formája marad továbbra is
- a térképeket - közvetlenül vagy kisebb módosításokkal -
egyszerűen lehet digitális formába alakítani, pl. különböző színek
alkalmazásával a pásztázás (szkennelés) nagyon jó eredményeket ad.
- Ugyanígy a térképek is egyszerűen vezethetők le a GIS
adatbázisából, melyeket a végfelhasználók mint olcsó, nagysűrűségű
információtárolókat használhatnak
- bár a pontos és torzítatlan adatnyerés a térképekről nehéz,
és
- csak korlátozott adatmennyiség ábrázolható a térképhordozó
korlátai miatt.
Adatkapcsolás
- Ez a funkció sokkal jobban teljesül egy alkalmas GIS
segítségével, amely biztosítja a többszörös keresztreferenciák alkalmazását és
a hatékony visszakeresést.
Adatelemzés
- A GIS hatékony eszköz a térképelemzésre:
- a pontos és gyors területmérés vagy a térképek átlapolása
(overlay) nem okoznak többé akadályokat,
- sok új térbeli elemző technika alkalmazása válik elérhetővé.
Adatmegjelenítés
- Az elektronikus megjelenítés jelentős előnyöket biztosít a
hagyományos térképpel szemben:
- a modellezett terület törésmentesen áttekinthető és
lekérdezhető, a térképszelvények határán jelentkező elemzési problémák
megszünnek,
- a méretarányváltás és a "zoom" technika viszonylag
szabadon alkalmazható,
- az időfüggő adatok animációs vizsgálatának lehetősége adott,
- a "háromdimenziós" megjelenítés (perspektív képek
szerkesztése) valósidőben történhet, a nézőpont folyamatos változtatásával,
- a színek, intenzitás, árnyékhatás folyamatosan (fokozat
nélkül) szabályozhatók.
- Bármilyen, speciális célú termék előállítása lehetséges és
olcsó.
irodalom
Dobson, J.E., 1983. "Automated geography," Professional
Geographer 35:135-43. Compares the potential of digital and conventional map use. See
also the set of discussions published in the next issue.
Goodchild, M.F., 1988. "Stepping over the line: technological
constraints and the new cartography," American Cartographer 15:311-9. Argues
that cartography's traditions are derived from its reliance on pen and paper, and looks at
how these constraints are removed by automation.
Klinghammer, I. - Papp-Váry, A. 1983. Földünk tükre a térkép,
Gondolat, Budapest.
McHarg, I.L., 1969. Design With Nature, Doubleday, New York. The
definitive work on the use of map analysis in landscape architecture.
Rhind, D.W., 1988. "Personality as a factor in the development of
a discipline: the example of computer-assisted cartography," American Cartographer
15:277-90. Examines the history of the digital revolution in cartography and the effect of
key personalities.
Taylor, D.R.F., 1991. "Geographic Information Systems - The
Microcomputer and Modern Cartography", Pergamon Press, Oxford.
Tobler, W.R., 1959. "Automation and cartography," Geographical
Review 49:526-34. An early perspective and prophesy.
Tomlinson, R.F., 1988. "The impact of the transition from analogue
to digital cartographic representation," American Cartographer 15:249-62. An
overview from a pioneer of GIS.
Ellenőrző kérdések
1. Milyen intézkedésekkel csökkenthetők a térképek
digitalizálásával felépített adatbázisokban a generalizálás okozta
ellentmondások?
2. "Számítógépes környezetben nincs többé lényeges
különbség a topográfiai és a tematikus térképek között". Igaz-e ez az
állítás?
3. Határozza meg a planiméterrel való területmeghatározás
idejét, különböző nagyságú és alakú területekre. Az eredmények alapján
végezzen költségbecslést a Canada Land Inventory számára 2000
térképszelvényre, átlagosan 1000 területtel számolva minden szelvényen. (Hasonló
elemzést végeztek a Canada Geographic Information System fejlesztői 1960-as
évek közepén.)
4. Tomlinson, Rhind and Goodchild hivatkozott cikkei alapján
hasonlítsa össze az általuk festett fejlődési perspektívákat. Mi lehet a
különböző megítélés oka?
|