|
25. Fejezet - Fejlődési tendenciák
Jack Dangermond, ESRI
Magyar változat: Márkus Béla, Budapesti Műszaki Egyetem
A. bevezetés
B. HARDver
Gyors földrajzi adatfeldolgozás
Párhuzamos feldolgozás
Tárak
Munkaállomások
Hálózatok
Egyes funkciók feldolgozására kifejlesztett speciális hardverek
Operációs rendszerek
Perifériák
Különleges munkaállomások
C. SzOFTver
Adatbáziskezelő rendszerek
Relációs adatbáziskezelő rendszerek
Adatbáziskezelő rendszerek és a negyedik generációs nyelvek (4GL)
GIS rendszerintegrálás
A megjelenítés termékei
Más technológiákhoz való illesztések
Felhasználói felületek
D. a GIS technológia új alkalmazásai
Modellezés és döntéselőkészítés
Tudományok
E. új adatforrások
Távérzékelés
Hiba/bizonytalanság
Adatelosztás
F. Következtetések
irodalom
ellenőrző kérdések
megjegyzések
Ez a fejezet áttekintést ad a térinformatika fejlődésének néhány irányzatáról. A fejezet anyaga nagyon hamar elévül. Aktuális ismeretek szerzésére kísérje figyelemmel a kereskedelmi lapokat és szakmai folyóiratokat.
25. Fejezet - Fejlődési tendenciák
Jack Dangermond, ESRI
Magyar változat: Márkus Béla, Budapesti Műszaki Egyetem
A. bevezetés
- a fejezezet tárgya:
- a térinformatikai hardver és szoftver fejlődésének fő irányai
- a GIS technológia új alkalmazásai
- új adatforrások
B. HARDver
Gyors földrajzi adatfeldolgozás
- a számítási teljesítményt gyakran MIPS-ben mérik
- Million Instructions Per Second (millió művelet másodpercenként)
- a MIPS, mint mérőszám, leegyszerűsíti a számítási teljesítmény fogalmát, de hasznos lehet, mint összehasonlítási alap
- az aritmetikai műveletek néha csak két, máskor viszont esetleg száz elemi művelet végrehajtását kívánják meg
- a valós számokkal végzett műveleti sebességre jobb mérőszám az MFLOPS (millions of floating point operations per second - "megaflops") vagyis millió lebegőpontos művelet másodpercenként
- egyesek szerint MIPS="meaningless information processing statistics azaz semmitmondó információfeldolgozási statisztika"
- a GIS környezetben használható személyi számítógépek és munkaállomások a nyolcvanas évek végén 1-5 MIPS sebességgel futottak
- a kilencvenes évek közepén - azonos árfekvésben - elérhető lesz a 20-30 MIPS
- munkaállomások teljesítménye évente megduplázódik
- a munkaállomások olyan fájl szerverekhez köthetők, melyek sebessége akár 1000 MIPS is lehet, ezzel az elemzésekhez szükséges szoftver- és adatelérés sebessége tovább fokozódik
- a kilencvenes években az 1000 MIPS sebességű gépek általánossá válnak a nagyobb szervezetek munkájában
- a számítási teljesítmény fokozódásával újabb alkalmazási területek születnek. Milyen új alkalmazások keletkeznek a nagyobb sebességnek köszönhetően? Például olyanok, amelyek
- nagyobb adathalmazokon, jobb térbeli felbontást,
- komplexebb modellezést,
- a döntéselőkészítéshez összetettebb elemzést,
- tökéletesebb megjelenítést és szemléltetést igényelnek.
Párhuzamos feldolgozás
- a számítógépek szerkezete változik
- az egyprocesszoros feldolgozást olyan parallel processzorok váltják fel, amelyek különböző feladatok szimultán feldolgozására képesek ugyanazon gépen
- milyen GIS feladatok alkalmasak párhuzamos feldolgozásra?
- a modell területén többször, azonos módon elvégzendő térképi elemzések
- ilyen alkalmazások a raszteres világban gyakoribbak, mert minden egyes képpont (pixel) függetlennek tekinthető
- pl. egy jármű útvonalának megtervezése bonyolult területen
- pl. képfeldolgozási feladatok, mint osztályozás, szűrés, megjelenítés
Tárak
- az egységnyi memória költsége csökken
- ezzel a nagy GIS adatbázisok tárolási költsége csökken
- egyre több adat férhető hozzá "on-line" módon, meggyorsul az elérés
- a földrajzi adatok természetüknél fogva (nagy adatmennyiség, viszonylag ritka adatfelújítás) alkalmasak optikai tárolásra
- amit felírtunk az optikai lemezre az nem változtatható
- egy CD-ROM (5 1/4 inch méretű lemez 250 MB tárkapacitással) elegendő pl. Los Angeles utcáit tartalmazó várostérkép befogadására
- a mintalemez elkészítése után a CD-ROM előállítási költsége alig 10$
- egy egyszer írható optikai lemez (WORM=Write Once Read Many, 12 inch, 2 GB) elégséges 100 topográfiai térképszelvény tárolására
- törölhető optikai lemez is létezik
- ezek nagysűrűségű adattárolást biztosítanak
Munkaállomások
- a központi processzorhoz kötött "unintelligens" terminálokat fokozatosan felváltják a "deszk top" számítógépek
- különösen népszerűek a munkaállomások, amelyek kiváló grafikus teljesítménnyel és felhasználói felülettel rendelkeznek
- egyértelmű megkülönböztetés a személyi számítógépek és a munkaállomások között nem tehető
- a munkaállomások általában nagyobb teljesítményűek
- általában költségesebbek, mint a PC kategória
- a munkaállomások általában UNIX, a személyi számítógépek DOS operációs rendszert használnak
- a munkaállomások általában 1280x1024 grafikus felbontást adnak, ez a PC-n legtöbbször 640x480
- eredetileg a munkaállomásokat mérnöki és tudományos célokra fejlesztették ki
- a munkaállomások hatékonyan működnek, mint egy GIS hálózat állomásai
- egy nagy CPU (fájl szerver) szükséges általában az adatbáziskezeléshez és a központi feldolgozáshoz, de a feldolgozások zöme a hálózatba kapcsolt munkaállomásokon folyik
- az adatok eloszthatók a hálózat lemezei között
Hálózatok
- a nyolcvanas évekre jellemzőek a többfelhasználós központi gépre épülő rendszerek, a kilencvenes években ezek átadják a helyet a többfelhasználós hálózati szerkezeteknek
- a hálózat feldolgozó illetve fájl szervereket, munkaállomásokat és osztott perifériákat integrál
- bármelyik felhasználó elérheti az adatokat és a perifériákat a hálózaton keresztül
- a hálózati átjárókon (gateways) keresztül más hálózatokhoz is kapcsolódhat
- ez a hálózati szerkezet gyors és gazdaságos adatátvitelt valamint jó minőségű munkaállomásokat igényel
- az adatátvitel jellemző sebessége a nyolcvanas évek végén néhány MB/sec, ami alacsony áron biztosítható
- 20 évvel ezelőtt ez az érték néhány 100 bájt/sec volt
- ez a változás rendkívüli hatással volt a számítás szervezésének módjára
- a hardvergyártók megkezdték a hálózati konfigurációk terjesztését, és a különböző cégek gépei közötti hálózatban való munka egyre midennaposabb lesz
- ez megköveteli a részegységek kompatibilitását, az adat-, szoftver- és kommunikációs szabványok meglétét, közös operációs rendszerek telepítését
- a hálózatok kiépülése az adatfeldolgozó központok jelentőségének csökkenéséhez vezet, erősödik az adatügyletek vezérlésén alapuló "információkezelő-rendszer" jelleg
- a központi nagygépeken alapuló számítóközpontok szerepe ezzel hamarosan megváltozik
Egyes funkciók feldolgozására kifejlesztett speciális hardverek
- a feldolgozó, fájl, rendező szervereket (pl. TRW - Fast Data Finder), a kereső szervereket (pl. Excel - Sorting Engine) hálózati célokra fejlesztették ki
- ezek speciális számítógépek, amelyek hálózatba illesztése egy-egy jól meghatározott funkció ellátására szolgál
- tervezik a térképek átlapolására szolgáló célhardver kidolgozását
- ezek a fejlődési irányok folytatódnak, így az ilyen hardver eszközökkel a hálózat teljesítménye jelentősen fokozódik
Operációs rendszerek
- folytatódik a különböző rendszerek használata, bár ez lehet, hogy csak a közeli jövőre vonatkozik
- a UNIX rohamosan terjed, különösen a közepes árfekvésű gépeken, a mérnöki és tudományos alkalmazásokban, de nem tudni, hogy általánosan elfogadott lesz-e
- ez megnehezíti a szoftver fejlesztést és a hálózati munkát, megdrágítja a különböző cégektől származó hardverelemeken alapuló GIS szoftver és alkalmazások fejlesztését
Perifériák
- kiváló minőségű raszteres eszközök (pl. elektrosztatikus és lézer printerek/plotterek) szolgálnak a grafikai/kartográfiai megjelenítésre
- ezek költsége alapvetően a velük előállíható végtermék méretétől függ
- a pásztázás (szkennelés) nem szorította ki a vonalkövető digitalizálást, mert az adott tematikához nem tartozó objektumok eltávolítása a szkennelt állományból még nagyon nehézkes, ebben talán a mesterséges intelligencia kutatások segítenek majd
Különleges munkaállomások
- szükség van olyan munkaállomásokra, amelyek lehetővé teszik az azonnali adatfelújítást, a változás regisztrálásának pillanatában
- ezek interaktív adatgyűjtési funkciókkal, nagyméretű grafikus megjelenítővel, több grafikus adatsíkkal rendelkeznek
- az "elektronikus palatábla" hasznos eszköz a GIS-alapú, interaktív elemzés/modellezésben és a földhasználati tervezésben
- a munkaállomások tervezése kreatív gondolkodásmódot igényel
- a speciális felhasználásokra (pl. erdészet, vízgazdálkodás) egyedi munkaállomásokat fejlesztenek ki, amint a felhasználók száma elér egy küszöbértéket
- a Föld globális elemzésének elterjedése (pl. atmoszféra, óceánok) olyan speciális képernyők megjelenését igényli, amelyek a Föld görbült felületét képesek visszaadni
- amint a térinformatika általános döntéssegítő eszközzé válik, a döntések helyszínének is át kell alakulniuk
- megfelelő GIS munkaállomást, interaktív munkaasztalokat, nagyméretű megjelenítőt kell tartalmazniuk
C. SzOFTver
Adatbáziskezelő rendszerek
- a jelen adatbáziskezelő rendszerei hatékonyan kezelik a táblázatos adatokat, de nem támogatják hatékonyan azokat az adatügyleteket, amikor térképi hivatkozással bíró leíró adatok és egymással topológiai kapcsolatban lévő helyzeti adatok változnak
- ilyen ügyletek adódnak a térképi hivatkozással bíró adatok egyszerű megváltoztatásával, aminek következtében változhatnak a topológiai kapcsolatban álló objektumok is, a földrajzi adatfelújítás ezért nagymértékben különbözik a táblázatos adatok felújításától
- az ilyen földrajzi adatügyletek lebonyolítása elképzelhető egy speciális munkaállomáson is
- a lekérdezés és elemzés általában nem módosítja az adatbázist, így ezek végrehajtása egyszerűbb a hálózatban, pl. egy munkaállomás és a központi fájl szerver között
Relációs adatbáziskezelő rendszerek
- egyre jobban terjed a relációs adatbáziskezelők használata (gyakran SQL felhasználói felületen keresztül), ennek oka nyitott szerkezetükben rejlik
- egyszerűsödik az adatbázisok közötti kommunikáció
- GIS környezetben az objektum-orientált adatbázis szerkezetek használata javasolt, de ez jelenleg több problémát is felvet
- pl. ezek nem tárolják kellő hatékonysággal a természetes objektumokat
- még nem támogatják kellően a komplex térbeli elemzést
- gyakran egymásba ágyazott adatszerkezettel rendelkeznek
Adatbáziskezelő rendszerek és a negyedik generációs nyelvek (4GL)
- a hagyományos adatbáziskezelés gyakran kíván bonyolult alkalmazói programozást, elsősorban a felhasználói igényekhez illeszkedő lekérdező funkciók megvalósítására
- a felhasználónak bonyolult szintaktikai szabályokat kell ismernie
- alapvetően statikus adatbázisok egyszerű és ismétlődő lekérdezésére szolgál
- a GIS alkalmazásokban egyre többször használnak negyedik generációs nyelveket (4GL=Fourth Generation Language), amelyek parancsokat, eljárásokat, eszközöket kínálnak az adatbázis rugalmas lekérdezésére
- a felhasználói felület a beszélt nyelvhez közel áll, bár a definíciók egyértelműsége csökkent
- a 4GL használata csökkentheti a GIS komplex térbeli elemző képességét
GIS rendszerintegrálás
- a piac egyre jobban igényli a különböző hardverek és GIS szoftverek kompatibilitását
- ugyanakkor a GIS szoftverek igénylik a különböző adatbáziskezelőkhöz való illesztést, mert az alkalmazott adatbáziskezelő gyakran függ a feladattól
- sok alkalmazásnál az adatok már valamilyen adatbáziskezelőben vannak
- ha a földrajzi típusú lekérdezési funkciókkal kívánjuk kiegészíteni az adatelérést, akkor a GIS és az adatbáziskezelő közötti illesztést el kell végezni
A megjelenítés termékei
- a térképészeti termékek minősége fokozódik, ezt egyfelől kiváltják a növekvő felhasználói igények, másfelől a technológiai oldal ezt a folyamatot támogatja
- a manuális és számítógépes termékek harca folytatódik
- a kartográfiai adatokkal kiegészített 3D megjelenítés már a GIS technológia kezdetén megvalósult
- de megmaradtak azok a fontos kérdések, hogy hogyan gyűjtsük, szerkesszük, szervezzük és modellezzük a 3D adatokat
- ezen problémáknak köszönhetően, egyáltalán nem világos, hogy milyen elemző módszerek a legmegfelelőbbek a 3D adatok számára
Más technológiákhoz való illesztések
- a GIS, AMT, távérzékelés, képfeldolgozás és más technológiák közötti illesztések mindinkább egyszerűbbé válnak
- ezen technológiák által előállított különböző adattípusokat egyre gyakrabban egyesítik osztott adatbázisokra alapozva
Felhasználói felületek
- a fejlett, rugalmas, könnyen kezelhető grafikus felhasználói felületek kialakítása a cél
- a felhasználók egyre türelmetlenebbek azokkal a szoftverekkel, amelyek a gyártó oktatási támogatását igénylik
- ennek ellenére a kiképzési költségek és az egyéb szolgáltatások folyamatos bevételt jelentenek a gyártóknak
D. a GIS technológia új alkalmazásai
- annak következtében, hogy a térinformatika egyre hozzáférhetőbb, egyre megbízhatóbb, egyre szélesebb körben használt és egyre ismertebb, az új GIS alkalmazások száma gyorsan nő, hasonlóan a számítógépes grafikában bekövetkezett tendenciához
Modellezés és döntéselőkészítés
- a földrajzi információs modellező rendszer (Geographic Information Modeling System, GIMS) technológiát egyre több helyen alkalmazzák a döntéselőkészítésben
- pl. a szállítástervezés néhány új GIS funkció kidolgozását, a meglévő GIS modellek módosítását igényli
- pl. olyan vonalak meglétét amelyek egymást keresztezik, de nem metszik
- pl. a hálózati strukturában való távolságmérést
- pl. a szállítás olyan alapproblémáinak megoldását, mint a közlekedési folyamatok előjelzése
- vajon célszerű-e ugyanazon szoftvert használni olyan merőben eltérő feladatok megoldására, mint az erdészet és a szállítástervezés?
- hogyan fog differenciálódni a térinformatika az alkalmazások függvényében?
Tudományok
- a térinformatikát egyre szélesebb körben használják a tudományokban
- pl. a 3D lehetőségeket a topográfiában, geológiában, hidrológiában, bányászatban
- pl. a tájökológiai modellezésben
- a globális problémák, mint a trópusi erdők fogyatkozása, savas esők, üvegházhatás, veszélyeztetett állatfajok stb. a kilencvenes években térinformatikai keretben egyszerűbben lesznek vizsgálhatók
- a GIS hálózatok az időjárást megfigyelő és elemző rendszerekhez hasonlóan épülhetnek,
- ezek valószínűleg szuperszámítógépeket, párhuzamos feldolgozási technikát, mesterséges intelligenciát használnak majd a hatalmas adatbázis és a komplex modellek működtetésére
- az ehhez hasonló modellek felbontása jelenleg gyenge, pl. az üvegházhatás tanulmányozására a globális klima-modell felbontása 5x5o (földrajzi koordináták)
- a térinformatika komoly szerepet játszik majd a globális környezetgazdálkodásban
E. új adatforrások
Távérzékelés
- az amerikai, orosz, európai, japán és egyéb mesterséges holdakon működő fedélzeti rendszerek talán on-line módon is elérhetők lesznek a kilencvenes években
- ahogyan az adatfelbontás növekszik, csökken a költség, javulnak a szolgáltatások, úgy növekszik a felhasználók érdeklődése a távérzékelés iránt és lesz egyre fontosabb adatforrás a térinformatika számára
- az elérhető adatok mennyisége már most is túllépi az elemzési lehetőségeket
- javítani kell a pásztázás és adatarchiválás módszereit
- a távérzékelés nem univerzális adatgyűjtési módszer
- bár óriási távlatai vannak (pl. ultraminiatűr földi érzékelők)
- az érzékelők által szolgáltatott információk a felhasználói hálózatokra irányíthatók
Hiba/bizonytalanság
- minél több adatot gyűjtünk és minél jobban növekszik az igény ezek összevont elemzésére, annál nagyobb figyelmet kell fordítanunk a hibákra, a levezetett információk megbízhatóságára
Adatelosztás
- lényeges szempontok: a költségek csökkentése, a sokrétű problémák megoldása és az elérhető technológiák teljeskörű hasznosításának biztosítása
- a biztonsági megfontolások, a politikai megosztottság és más tényezők továbbra is ellene hatnak az osztott adatrendszereknek
- ezek a problémák fokozottan jelentkeznek, ha nemzetközi megvalósítási színtérre gondolunk, és azért mert a technológia már adott, egyre több globális adatbázis épül
- adódnak helyzetek, amikor a magánszektor versenyre kel az állammal, adatokat biztosítva a kormánynak és a széles néprétegeknek
- a kérdés egyre fontosabbá válik: hogyan lehet biztosítani a közös érdekeket ezekben az esetekben?
- az államilag elrendelt adatgyűjtést sokan ellenzik, mert költségvonzata van
F. Következtetések
- a közeljövőben robbanásszerűen növekszik majd a térinformatika szerepe
- a jelenlegi növekedési ütem hosszantartó lesz
- mondhatjuk ezt annak ellenére, hogy az előjelzések túlságosan konzervatívak
- a technológiai változások vizsgálata gyakran gyökeresen hibás
- pl. a mikrochip fejlesztések eleinte az űrhajók méret- és súlycsökkentése érdekében folytak, a későbbiekben kulcsszerepet játszottak az olcsó számítógépek előállításában
irodalom
Dangermond, Jack and Morehouse, Scott. 1987. "Trends in Hardware for Geographic Information Systems," Proceedings AUTOCARTO 8, ASPRS/ACSM, Falls Church, VA.
Dangermond, Jack, 1987. "Trends in Geographic Information Systems Software," Proceedings IGIS: The Research Agenda, NASA, Washington, DC.
Márkus, B. (1989) A földrajzi információs rendszerek várható fejlődése, Geodézia és Kartográfia, No.4., pp. 271-275.
OMFB, (1992) A térinformatika és alkalmazásai, OMFB tanulmány (9-9102), Koordinálta: Szalai, P. - Baranszky, J.I., Készítette: Remetey, F.G. - Fekete, J. - Márkus, B. - Mihály, Sz. - Szabó, Sz.
U.K. Department of the Environment, 1987. Handling Geographic Information, Report of the Committee of Enquiry chaired by Lord Chorley, Her Majesty's Stationery Office, London.
ellenőrző kérdések
1. Képzeljen el néhány fontos jövőbeni GIS fejlesztést. Mitől függnek elsősorban, a hardvertől, a szoftvertől vagy mindkettőtől? Fejtse ki részletesen!
2. Válasszon ki egy tudományt, tudományágat, szakterületet, ahol a térinformatika alkalmazható. Mondja el, hogy milyen jövőbeni alkalmazások várhatók, hogyan változtatja meg a GIS a jelenlegi gyakorlatot ezen a területen. Milyen speciális GIS funkciók szükségesek a feladatok megoldására?
3. Milyen jellemzőkkel bír egy "ideális" GIS adatgyűjtési módszer? Sorolja fel a jellemzőket és fejtse ki véleményét mindegyikről. Van-e jelenleg olyan módszer, amely mindegyik kritériumot kielégíti?
4. Tervezzen egy GIS munkaállomást a globális tudományok (azaz a Föld teljes területére kiterjedő elemzés vagy modellezés) céljaira. Milyen adatbázist használ, milyen műveleteket ismer és milyen felhasználói felülettel bír a rendszer?
|
