2. FEJEZET - TÉRKÉPEK, TÉRKÉPELEMZÉS (GIS,térinformatika,térkép,geodézia)


   
 
 

2. FEJEZET - TÉRKÉPEK, TÉRKÉPELEMZÉS

 
Tartalom
<<< Előző fejezet               Következő fejezet >>>
 

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?

 
Tartalom
<<< Előző fejezet               Következő fejezet >>>
 



 
 


©GIS Figyelő