5. FEJEZET - A RASZTERES GIS LEHETŐSÉGEI (GIS,térinformatika,térkép,geodézia)


   
 
 

5. FEJEZET - A RASZTERES GIS LEHETŐSÉGEI

 
Tartalom
<<< Előző fejezet               Következő fejezet >>>
 

5. Fejezet - A RASZTERES GIS LEHETőSÉGEI

Szerkesztette: Micha Pazner, University of Manitoba

Magyar változat: Végső Ferenc, Erdészeti és Faipari Egyetem, Székesfehérvár

A. BEVEZETÉS

B. FEDVÉNYEK MEGJELENíTÉSE

Alapvető megjelenítési módok

Egyéb megjelenítési módok

C. HELYI MűVELETEK

Átkódolás

Fedvények metszése

D. MűVELETEK KÖZELI SZOMSZÉDOKON

Szűrés

Lejtés és lejtésirány

E. MűVELETEK TáVOLI SZOMSZÉDOKON

Távolság

Sávképzés

Láthatóság

F. MűVELETEK AZ ÖVEZETEKEN (PIXELEK CSOPORTJáN)

Az övezet kialakítása

Az övezet területe

Az övezet kerülete

Távolság az övezet határától

Az övezet alakja

G. PARANCSOK A FEDVÉNY TARTALMáNAK ELEMZÉSÉRE

Egy fedvény

Több fedvény

Övezetek egy fedvényen

H. A FEDVÉNYKEZELÉS ALAPMűVELETEI

IRODALOM

ELLENŐRZŐ KÉRDÉSEK

 

megjegyzések

Ez a fejezet a raszter GIS áttekintésének folytatása. Ha lehet, a tananyaghoz adott ábrákat helyettesítsük olyan ábrákkal és képekkel, melyeket a hallgatók által használt programmal lehet készíteni. Másrészt, a szemléltetéshez legjobb módszer a számítógépes laboratóriumi gyakorlat.

Célszerű a hallgatóknak egy vázlaton összefoglalni az alkalmazott GIS program parancskészletét. A parancsok a program kézikönyvében megtalálhatók, illetve a "HELP" rendszerről képernyőmásolatokat készíthetünk.

 

5. Fejezet - A RASZTERES GIS LEHETőSÉGEI

Szerkesztette: Micha Pazner, University of Manitoba

Magyar változat: Végső Ferenc, Erdészeti és Faipari Egyetem, Székesfehérvár

A. BEVEZETÉS

- a raszteres GIS-nek az alábbi funkciókkal kell rendelkezni:

- adatbevitel

- különböző kezelőműveletek

- műveletek fedvényeken, mint amilyeneket az előző fejezetben ismertettünk - átkódolás, fedvénymetszetés, kiterjesztés

- az adatok és eredmények közlése

- rendkívül sok lehetséges művelet létezik, a jelenlegi raszter GIS-ek még messze nem biztosítják valamennyit.

- miután a funkciók száma nagy, sokan megpróbálják azokat egységes szerkezetbe foglalni, de ezek a szerkezetek még nem elfogadottak a szakmában

- ez a fejezet válogatást tartalmaz a leggyakrabban használt funkciókból

- minden raszter GIS más elnevezést használhat egy funkcióra

B. FEDVÉNYEK MEGJELENíTÉSE

Alapvető megjelenítési módok

- a legegyszerűbben megjeleníthető típusok az egész számok

- a színes monitoron minden számhoz saját színt rendelhetünk

- ekkor annyi szín szükséges, ahány féle szám van

- ha az értékeknek van természetes sorrendje, akkor ezt igyekezzünk a színek sorrendjével érzékeltetni

- pl. a magasságok növekedését a kék-zöld-sárga-barna-fehér színsorrenddel szokás kifejezni

- jelmagyarázattal jelezni kell a színek jelentését

- sok program képes az adatbázisban tárolt adatok alapján automatikusan jelmagyarázatot generálni (készíteni)

- a mátrixnyomtatón szürke árnyalatokat készíthetünk a pontok sűrűségének változtatásával

- ha túl sok elkülönítendő érték van a színek számához képest, a megjelenítés előtt átkódolhatjuk a fedvényt

Egyéb megjelenítési módok

- az adatokat megjeleníthetjük felületként is

- a "szintvonalakat" az azonos értékkel rendelkező pontok összekötésével kapjuk

- a vonalakat alkotó pontok megkeresése nagyon számításigényes és ezért lassú lehet

- az így készült felületeket megmutathatjuk háromdimenziósan

- készíthetünk metszeteket a raszterről, akár a nem látható vonalak kitakarásával is

- a felületet színezhetjük egy másik fedvény értékei alapján (a második fedvényt "ráteríthetjük" az első fedvényből képzett felületre)

- az eredmény nagyon hatásos lehet

- a Jet Propulsion Lab készített egy filmet úgy, hogy Los Angeles terepmodelljére ráterítette a város Landsat űrfelvételét, majd megmutatta egy repülőgépen ülő nézőpontjából

- ezek a műveletek nagyon számításigényesek, mert sok művelet kell a perspektív szemléléshez és a takart vonalak folyamatos eltávolításához

C. HELYI MűVELETEK

- új fedvény létrehozása egy vagy több meglévő fedvényből

- minden új pixel értékét a bevont fedvény(ek) ugyanazon pontjának értéke fogja meghatározni

- a szomszédos vagy távoli pontoknak itt nincs hatása

- megjegyzés: a matematikai műveleteknek itt nincs értelme, kivéve ha az értékek azonos mértékegységben vannak (lásd 6. Fejezet)

- nem lehet megállapítani a 3 és 5 talajtípusok "átlagát", ugyanis az 5 talaj nem "nagyobb" mint a 3 típusú

Átkódolás

- csak egy fedvényen belül végezhető

- példák:

1. a fedvény minden egyes értékét helyettesítsük egy másikkal

- hasznos, ha az eredeti fedvény értékei kicsik

2. a pontok régi értékein alapuló osztályokhoz vagy terjedelmekhez rendelhetünk új értékeket

- pl. 0-499 lesz az 1, 500-999 lesz a 2, >1000 lesz a 3 az átkódolás után

- hasznos művelet, ha az eredeti fedvény minden pontja különböző értékeket tartalmaz pl. magasság, űrfelvétel

3. rendezzük sorba a fedvény értékeit, és helyettesítsük őket a sorrendjükkel

- pl. 0,1,4,6 ból így lesz 1,2,3,4 az átkódolás után

- alkalmazás: sorrend kialakítása alkalmassági vizsgálathoz

- sok rendszer a matematikai műveletek teljes skáláját kínálja

- pl. új érték = (2*régi érték + 3)*2

Fedvények metszése

- olyan fedvényt kapunk, ahol a pontok értéke függ két vagy több másik fedvényen található értéktől

- sok rendszer két fedvényre korlátozza a fedésbe hozást

- példák

1. a kapott érték a bemenő értékek számtani közepe

2. a kapott érték a bemenő értékek legnagyobbika (legkisebbike)

3. a fedvényeket kombinálhatjuk matematikai műveletekkel

- x és y a bemenő fedvények, z az eredmény

- néhány példa:

z = x + y

z = x * y

z = x / y

4. logikai műveleteket is alkalmazhatunk

- pl. ha y>0, akkor z = y egyébként z = x

-megjegyzés: sok raszteres szoftverben a logikai műveletek nem alkalmazhatók közvetlenül a bemenő fedvényen

- először készítenünk kell egy átkódolt fedvényt, amelyben a feltételnek megfelelő cellák 1-es értéket kapnak, a többiek 0-t

5. új értékeket rendelhetünk a bemenő fedvények minden eltérő kombinációjához

- pl. FEDVÉNY 1 FEDVÉNY 2 EREDMÉNYFEDV.

1 A 1

1 B 2

2 A 3

2 B 4

D. MűVELETEK KÖZELI SZOMSZÉDOKON

- az új fedvény értékeit a bemenő fedvény pontjainak szomszédai határozzák meg

Szűrés

- a szűrés az a művelet, amikor egy "ablakot" mozgatunk a raszter pontjai fölött

- pl. a szokásos ablak 3 x 3 cellából áll

- a cella közepén lévő pont új értékét az ablakba eső értékek súlyozott közéoértékéből képezzük

- a súly változtatásával két fő hatást érhetünk el:

- simítás ("alacsony áteresztőképességű" szűrő, eltávolítja vagy csökkenti a helyi részleteket)

- élkiemelés ("magas áteresztőképességű" szűrő, kiemeli a helyi részleteket

- a súlyokat egyesével növeljük

- példák a szűrőkre

1. .11 .11 .11

.11 .11 .11

.11 .11 .11

- a fenti szűrő minden értéket a nyolc szomszédjának súlyozatlan átlagával fogja helyettesíteni

- erősen kisimítja a fedvény változásait

2. .05 .05 .05

.05 .60 .05

.05 .05 .05

- a fenti szűrő minden pont súlyát 12-szeresre növeli a szomszédaihoz képest

- enyhén simítja a fedvényt

3. -.1 -.1 -.1

-.1 1.8 -.1

-.1 -.1 -.1

- enyhén kiemeli a részleteket azáltal, hogy a szomszédoknak negatív súlyt ad

- a szűrők nagyon hasznosak a GIS-hez alkalmazott képanyagokon a részletek kiemelésére, vagy fedvények simítására a trendek kihangsúlyozása céljából

Lejtés és lejtésirány

- ha egy fedvényben az értékek magasságok, akkor kiszámíthatjuk a lejtők meredekségét a pontok értékeinek különbségét, a közvetlenül szomszédos pontokat figyelembe véve

- a lejtő meredekségének irányát, vagyis azt, hogy a felület merre néz, lejtésiránynak nevezzük

- a lejtésirányt mérhetjük fokokban az Északi iránytól, vagy valamely égtájtól - Észak, Északkelet, Kelet stb.

- a lejtés és a lejtésirány hasznos a növényborítottság vizsgálatára, az energiaháztartás számítására, az erózió és a vízlefolyás modellezésére

- a lejtésirány meghatározza a víz lefolyásának irányát

- ez felhasználható pl. a vízépítési, vízgazdálkodási tervezésben

E. MűVELETEK A TáVOLI SZOMSZÉDOKON

Távolság

- egy cellától az összes többi távolságának számítása, vagy adott cellákhoz legközelebb eső cellák távolságának számítása

- az új fedvényen minden képpont értéke az adott cellá(k)tól mért távolság

Sávok (zónák)

- az objektumok körül kialakítható övezetek nagyon hasznos funkciói a GIS-eknek

- pl. 500 m-es fakitermelési övezet kialakítása minden tó és vízfolyás körül

- a zónát úgy szemléltethetjük, mint az objektum térbeli kiterjesztését adott távolsággal

- az eredmény egy fedvény lehet az alábbi értékekkel:

- 1 ha az eredeti objektumon belül vagyunk

- 2 ha az övezeten belül vagyunk

- 0 ha az objektumon és az övezeten is kívül vagyunk

- az alkalmazások közé tartozik a zajzóna az utak mentén, a védőtávolság a veszélyes berendezések körül

- sok programban az övezetképzéshez először a távolságképzési műveletet kell végrehajtani, majd a távolságfedvényt kell újraosztályozni

- a kiterjesztés mértékét befolyásolhatja egy másik fedvény, amely folytonosan változó értékeket tartalmaz (moduláló fedvény)

- pl. a moduláló fedvény lehet a szállítás változó költsége

- ez befolyásolja az övezet szélességét - szűkülést okoz a gyors változások helyén

Láthatóság

- adott egy fedvényünk magassági adatokkal és egy vagy több nézőpont, ki kell számítanunk a látható területeket legalább egy nézőpontból

- hasznos a tájképet zavaró objektumok, mint pl. gyárkémények helyének megtervezésére, vagy védőberendezések helyének tervezésére (tűztorony), illetve adatátviteli berendezések helyének tervezésére

F. MűVELETELK AZ ÖVEZETEKEN (PIXELEK CSOPORTJáN)

Az övezet kialakítása

- a szomszédos pixeleket összehasonlítva, az azonos értékkel bíró képpontok alkotnak egy övezetet

- minden folt vagy övezet egyedi azonosítót kap

- minden képpont az övezetben átveszi a folt vagy az övezet számát

Az övezetek területe

- határozzuk meg minden övezet területét és helyettesítsük ezzel az értékkel az övezet azonosítóját

- egy lehetséges eredmény lehet az összefoglaló táblázat, amit kinyomtathatunk, vagy fájlba írhatunk

Az övezetek kerülete

- határozzuk meg minden övezet kerületét és helyettesítsük ezzel az értékkel az övezet azonosítóját

- egy lehetséges eredmény lehet az összefoglaló táblázat, amit kinyomtathatunk, vagy fájlba írhatunk

- a kerületet úgy kapjuk, hogy összeadjuk a zónát határoló cellák külső élének számát minden zónában

- megjegyzés: a terület és a kerület nagyban függ az övezetek tájolásától, amit viszont a befoglaló rács tájolása határoz meg

-mindamellett, ha a vizsgált terület határának nincs kitüntetett iránya, a fenti hibákból sok kieshet

Távolság az övezet határától

- határozzuk meg minden pont távolságát az övezet határának legközelebbi részétől, majd ez legyen minden pont értéke

- a határt úgy definiálhatjuk, mint olyan pontokat, amelyek szomszédságában lévő pontoknak más értéke van

Az övezet alakja

- határozzuk meg az övezet alakját és legyen ez minden pont értéke

- az egyik leggyakoribb meghatározási módja az alakmérésnek, ha a kerületet hasonlítjuk a zóna területének négyzetgyökéhez

- elosztva ezt a számot 3.54-el, egy mértéket kapunk, ami a körnél 1 (a lehető legtömörebb alak), 1.13 a négyzetnél, és növekvő szám a hosszú, keskeny zónák esetében

- az ilyen parancsok fontosak az élő környezet tanulmányozásában

- segítenek tanulmányozni a geometria és térbeli eloszlás hatását a viselkedésben

- pl. az erdei tisztások méretének és alakjának szerepe a fajok fennmaradásában

- pl. a lakott területeken húzódó parkfolyosók értéke, amelyek lehetővé teszik az állatfajok vándorlását

G. PARANCSOK A FEDVÉNY TARTALMáNAK ELEMZÉSÉRE

- fontos, hogy lehetőségünk legyen a fedvények tartalmámak megismerésére

- különösen ha új fedvényt hoztunk létre egy GIS művelettel

- különösen a vizsgálat eredményének létrehozásában

Egy fedvény

- statisztika készítése a fedvényről

- pl. középérték, középső érték (medián), leggyakoribb érték, egyéb statisztikák

Egynél több fedvény

- két térkép összehasonlítása statisztikailag

- pl. a térképen lévő minta kapcsolatban van-e egy másikon lévővel ?

- pl. chi-négyzet próba (hasonlósági vizsgálat), regresszió, a szórás vizsgálata

Övezetek egy fedvényen

- a fedvény övezeteinek statisztikája

- pl. legnagyobb, legkisebb, számosság, átlagos terület

H. A FEDVÉNYKEZELÉS MűVELETEI

- a fedvények listája

- fedvények bevitele, másolása, átnevezése

- fedvények átvétele más rendszerekből, fedvények átvitele más rendszerekbe

- másik raszter GIS

- képek átvétele távérzékelési rendszerből

- más típusú GIS

- a felbontás és a tájolás megállapítása

- "átalakítás"

- a cellaméret váltása, a tájolás megváltoztatása, a raszter egy részének elemzése

- színváltás

- segítségnyújtás a felhasználónak

- kilépés a GIS-ből (talán a legfontosabb parancs)

IRODALOM

Berry, J.K., 1987. "Fundamental operations in computer-assisted map analysis", International Journal of Geographical Information Systems 1:119-136. Ismerteti a raszter GIS funkciók logikus és egységes osztályozását és csoportosítását.

Borrough, P.A., 1986. Principles of Geographical Information Systems for Land Resource Assesment, Clarendon, Oxford. Az 5. Fejezet a raszter GIS átfogó ismertetése.

Star, J.L. and J.E. Estes, 1990. Geographic Information Systems: An Introduction, Prentice Hall. Åtfogó kép a GIS-ről, kiváló fejezettel a raszteres rendszerekről.

Tomlin, C.D., 1990. Geographic Information Systems and Cartographic Modeling, Prentice Hall, Englewood Cliffs, NJ. Åtfogó megközelítése a raszter GIS-el végezhető elemzéseknek és modelezésnek - kiváló bevezetés a GIS-alapú analízisbe.

A programokhoz adott felhasználói dokumentáció.

ELLENŐRZŐ KÉRDÉSEK

1. Beszéljük meg az osztályozási módszereket Berry könyve alapján. Logikus és teljes? Ezen könyv alapján tudna-e az Ön által használt programban hasznos változtatásokat javasolni?

2. Sokféle felhasználói felület van a raszter GIS-ekben, úgymint parancssor, menü vagy kérdés - felelet. Beszéljük meg ezek előnyeit és hátrányait!

3. "A legjobb tulajdonsága a GIS-nek, hogy a valós problémákat megragadhatjuk, és GIS műveletek sorozatává alakíthatjuk." Beszéljünk erről az állításról.

 
Tartalom
<<< Előző fejezet               Következő fejezet >>>
 



 
 


©GIS Figyelő