1. A térinformatikai rendszerek fogalma és összetevői, a helyhez kötött információk szerepe

1. A térinformatikai rendszerek fogalma és összetevői, a helyhez kötött információk szerepe. A térinformációs rendszerek fogalma: A helyhez kötött információk: • nyerésére (input), I • kezelésére (management), M • elemzésére (analysis), A • megjelenítésére (presentation) P szolgáló információs rendszereket térinformációs rendszereknek nevezik. A térinformációs rendszerek angol elnevezése: Geographical Information System (GIS). A térinformációs rendszerek elnevezésnek számos szinonimája használatos. Például: geoinformációs rendszer, térképalapú információs rendszer. Gyakran külön névvel jelölik a valamely konkrét célra létrehozott térinformációs rendszert is. Például: többcélú kataszter (Multipurpose Cadastre). A térinformációs rendszerek két specifikus sajátossága: a térbeli elemzésre és a vizuális megjelenítésre való alkalmasság.

A térinformációs rendszerek alkotóelemei A térinformációs rendszerek alkotóelemeit – az egyéb információs rendszerek alkotóelemeihez hasonlóan - a következő csoportokba oszthatjuk: • hardver, • szoftver, • adatok, • felhasználók. Az utóbbi években a felsorolt négy elemet a következőkel egészítik ki: • eljárás, • hálózat. Hardver A hardver a térinformációs rendszer műszakilag megépített eszközeinek, technikai elemeinek összessége. A térinformációs rendszerek hardver elemei közül: • az adatnyerést különböző helymeghatározó eszközök (például GPS), digitalizáló berendezések (például térképszkennerek) szolgálják, • az adatkezelést és elemzést az informatikában szokásos számítógépek biztosítják, • az adatközlést részben az informatikában szokásos eszközökkel, részben speciális felszereléssel (például A0 méretű plotter) végzik. Térinformációs rendszerek különböző jellegű és különböző teljesítményű számítástechnikai eszközökkel hozhatók létre. A térinformációs rendszerek jelentős része hálózatba kötve működik. Szoftver A szoftver az adott hardver lehetőségeit kihasználó ötleteket, elgondolásokat, eljárásokat megvalósító programok, programrendszerek és az ezekhez kapcsolódó dokumentumok összessége. A térinformációs rendszerek szoftverei is: • rendszer szoftverből, • rendszer közeli szoftverből, • alkalmazói szoftverből tevődnek össze.

1

Sajátságuk: mind alfanumerikus, mind grafikus adatokat kezelniük kell. Adatok Az adatok egy modellezési folyamat eredményeként jönnek létre. A folyamatot a 4. fejezetben ismertetjük. Felhasználók A térinformációs rendszerek létrehozásában informatikusok és térinformatikusok vesznek részt. A felhasználók egy részének munkájához szükségesek a térinformációs rendszerek (például ingatlanértékesítők, regionális tervezők), más részük a mindennapi életben használja azokat (például útvonalat keres Interneten).

A helyhez kötött információk szerepe: Az információ fogalmát többféle módon definiálják. Két lehetséges definíció: • Az információ: hír, a közlés tárgya. • Az információ: értelmezett adat, Az információk sajátos csoportját alkotják azok az információk, amelyekben valamely hely szerepet játszik. A helyhez kötött információk angol elnevezése: Geographical Information (GI). A helyhez kötött információk jelentősége növekszik. • Példák a mindennapi életből: Google Earth, cunami ürfelvételek, útvonal kereső programok. • Európai Uniós programok: CORINE (Coordination of Information ont the Enviroment), INSPIRE (Infrastructure for Spatial Infrastructure), • Nemzetközi programok: GSDI (Global Spatial Data Infrastructure), Digitális Föld.

Helyhez kötött információk szerepe: - speciális csoport - gazdaság és társadalom számos területén felbecsülhetetlenül fontos - közlekedés - tulajdonok nyilvántartása - térképek szükséglete

2

2. A térinformációs rendszerek alkalmazási lehetőségei, csoportosítása, alkalmazási szintjei. A térinformációs rendszerek csoportosítása Kiterjedés szerint: o globális: a Föld egészére kiterjedő (például: meteorológiai célú rendszerek), o regionális: nagyobb összefüggő területre kiterjedő (például a Tisza vízgyűjtő területét vizsgáló rendszer), o lokális: viszonylag kis területre kiterjedő (például egy régészeti ásatás). Szokás külön kezelni az európai rendszereket is. Felhasználási terület szerint: o üzemeltetési alkalmazások, például: közlekedés, közművek, távközlés, földhasználat; o szociális és környezeti alkalmazások, például: regionális tervezés, mezőgazdaság.

A térinformációs rendszerek alkalmazási lehetőségei Két alapvető fontosságú funkció: o térbeli analízis, o megjelenítés, ezen belül a vizuális információk kezelése. Térbeli analízis Tipikus kérdések:  Helyre vonatkozó Mi található azon a helyen?  Körülményre vonatkozó Hol van az a …?  Trendre vonatkozó Hogyan változott meg …?  Útvonalra vonatkozó Melyik a legkedvezőbb út?  Jelenségre vonatkozó Mi a jelenség…?  Modellezéssel kapcsolatos Mi történi, ha …? A kérdésekre a választ különböző összetettségű – általában matematikai – eljárások alkalmazásával kaphatjuk meg. Megjelenítés Lehetőség: vizuális eljárások, multimédia alkalmazása. A vizuális megjelenítés hagyományos eszköze a térkép. A hagyományos térkép és a térinformációs rendszerek megjelenítési lehetőségeinek az összehasonlítása.

A térinformációs rendszerek alkalmazási szintjei: Az információs rendszerek alkalmazása a következő feladatokra irányul: o rutin- és tömegmunka automatizálása, o az irányítás részbeni automatizálása, o tervezés és fejlesztés segítése, o döntés-előkészítés támogatása. A felsorolt feladatokhoz tartozó döntési szintek: o operatív, o irányítási, o stratégiai. Térinformációs rendszerek esetén ezeknek megfelelő feladatok: o nyilvántartási, o térbeli analízis alkalmazási,

3

o döntéssegítői. Valamely rendszer esetén az egyes feladatokra való alkalmasság 3-5 évente növekszik.

3. A valós világ modellezése a térinformációs rendszerekben, a modellalkotás folyamata. A valós világ -rendkívül összetett, így a világban a tárgyak és folyamatok végtelen sokaságával találkozhatunk -törekvés: a valós világ modellezése -modell: a valóság lényegének leegyszerűsített és absztrakt mása a valóság egy részének a vizsgált szempontok szerinti tulajdonságait, törvényszerűségeit mutatja be cél: a következtetések levonására alkalmassá tegye

modellalkotás: bonyolult, rendszerképzési folyamat, amely a nagyszámú elem, időben változó struktúra s esetenként időben változó cél jellemez -teljesítőképességüket meghatározza:  az eredetiség  az egyszerűség  realitás -lépései: 1. valós világ (tulajdonságok: -kapcsolatok) 2. elméleti modell (entitások: típus, attribútum, kapcsolat) 3. logikai modell, adatmodell (objektumok: típus, geometria, attribútum, kapcsolat, minőség) 4. fizikai modell, adatbázis (objektumok: típus, geometria, attribútum, kapcsolat, minőség) 5. ábrázolás (grafika, szöveg)

A modellalkotás célja és lépései A térinformációs rendszerek a valós világ – valamilyen szempontból - érdeklődésre számot tartó leírását szolgálják. A leíráskor a valós világ teljessége helyett a valós világ modelljét használjuk fel. A modell a valóság leegyszerűsített és absztrakt mása, amely a valóság egy részének a vizsgált szempontok szerinti tulajdonságait, törvényszerűségeit mutatja be. A valós világ modellezése a következő lépésekben történhet: • A valós világ egy adott célból fontos jellemzőinek – az un. entitásoknak – a kiválasztása. Ezzel az elméleti (valós világ) modell létrehozása. • Az entitások digitális megfelelőinek – az un. objektumoknak – meghatározása. Ez a lépés a logikai (adat) modell kialakítása. A logikai modell az objektumokat jellemző adatok számítógépi tárolási módját írja le. • A logikai modellben szereplő konkrét értékek meghatározásával a fizikai modell (adatbázis) létrehozása. • Az információk megjelenítéséhez szükséges megjelenítési modell kialakítása.

4

4. Az elméleti modell jellemzése: entitások, osztályba sorolás, tulajdonságok, kapcsolatok. Az elméleti (valós világ) modellek Az elméleti modell alapegysége az entitás. Az entitás a valós világ olyan érdeklődésre számot tartó alapegysége, amely hasonló jellegű alapegységekre tovább nem bontható. Azt, hogy valamely rendszerben mit tekintünk entitásnak a rendszer célja határozza meg. (Példa: egy adott településen más entitások szükségesek egy környezeti monitoring rendszerhez, mint egy turisztikai információs rendszerhez). Az entitások jellemzésére: • az osztályba sorolást (az entitás hovatartozását), • a tulajdonságokat (az entitás jellegének leírását), • a kapcsolatokat (az egyéb entitásokhoz fűződő viszonyt) használjuk fel. Az osztályba sorolás azon az elven alapszik, hogy az azonos jellegű entitások az osztály megadásával is jellemezhetők. A tulajdonságok (attribútumok) az entitás jellegét adják meg. A tulajdonságok lehetnek minőségi (kvalitatív) és mennyiségi (kvantitatív) jellegűek. A kapcsolatok többféle módon jellemezhetők. (Például 1:1 és 1:m jellegű hierarchikus, és n:m jellegű hálózati kapcsolatok).

entitás: a valós világ modell létrehozásának alapegysége hasonló jellegű alapegységekre már nem bontható (pl. fák) megválasztását a rendszer célja szabja meg, a választás nem egyértelmű -jellemezhető: -osztályba sorolás (hovatartozás) -tulajdonságok (jelleg) -minőségi és mennyiségi adatokkal jellemezhetjük -kapcsolatok (hozzá fűződő viszonyok) -valamihez tartozás -magába foglal-e egy másikat -elhelyezkedés -határosság -osztályba sorolás: azonos jellegű entitások egy osztályba sorolhatók, az osztály megadásával jellemezhetők -jellemzéshez az osztályokat egyértelműen meg kell határozni -befolyásolja az entitások megválasztásának mikéntje -az osztályok felvétele nem egyértelmű -ugyanazon osztályhoz tartozó entitásokat azonosító megadásával különböztetünk meg

5

5. A logikai modell jellemzése: objektumok, osztályok, geometria, attribútum, kapcsolat, minőség, az idő szerepe. Objektumnak valamely entitás egészének vagy részeinek digitális reprezentációját tekintjük. Az objektumok jellemzésére a következő tulajdonságok szolgálnak: • osztály, • geometria, • attribútumok: -talajállapot -antropogén hatások -növényzetállapot -levegőállapot • kapcsolatok: -adatokból számítható -attribútumként tárolandó • minőség: függ: -adatok eredete -geometriai pontosság -tartalmi pontosság -logikai konzisztencia (ellentmondás-mentesség) -teljesség (szerepel-e minden kiválasztott objektum) 

aktualitás (megfelelnek-e az adatok a jelenlegi állapotnak)

Az objektumok lehetnek: létező tárgyak, események, időben változó jelenségek, önkényesen definiált dolgok.

Az objektumok osztályai Az objektumok osztályai az objektumok definiálásának eszközei. Valamely objektum definiálásához ismernünk kell azt az osztályt, amelybe tartozik és azt az azonosítót (ID) amellyel az osztályhoz tartozó egyéb objektumoktól megkülönböztethető. Az objektumok osztályba sorolásához használnak komplex objektumosztályokat, illetve felhasználják a valóság fedvényekkel (layer) történő leírását.

Az objektumok geometriája Az objektumok geometriájának leírásakor a következő alakzatokat használjuk fel: pontok (0D), vonalak (1D), felületek (2D), testek (3D). Az alakzatok leírásához ismernünk kell azok: alakját, méretét, elhelyezkedését valamint kapcsolatait. Az, hogy valamely objektum geometriáját milyen alapalakzattal adjuk meg a rendszer felbontásától függ. (A rendszerek felbontása a hagyományos térképek esetén a méretaránnyal jellemezhető). A testek (3D) modellezése a következő módokon történhet: • 2D, a testeket csak vízszintes vetületükkel adjuk meg, • 2D+1D, a testeket vízszintes vetületükkel, a magasságot szintvonallal jellemezzük, • 2,5D, a testeket vízszintes vetületükkel jellemzzük, a magasság bizonyos pontokban attribútumként szerepel,

6

• 3D modellezés vonalakkal, felületekkel, vagy elemi testekkel. A geometriai alakzatok alakjának, méretének, elhelyezkedésének megadása: • vektor alapú rendszerben (pontok, vonalak, felületek, testek), • raszter alapú rendszerben (pixelek, voxelek) ,illetve a kettőt kombináló hibrid rendszerben történhet. A geometriai alakzatok kapcsolatait a topológiai modell megadásával írhatjuk le. Vektoros rendszerek topológiájának megadása gráfelméleti eszközökkel történhet.

Az objektumok attribútumai Az objektumok attribútumai igen sokfélék lehetnek. Például: környezeti és természeti erőforrás, adatok, szocio-ökonomiai adatok, infrastrukturális adatok. Az attribútumokat hagyományosan táblázatos formában, web alapú adatok esetén HTML formában tárolják. Az adatok lehetséges fajtáiról jó áttekintést adnak az INSPIRE elfogadott dokumentumának I.-III. mellékletei.

Az objektumok kapcsolatai Az objektumok kapcsolatai vagy az adatokból számolhatók, vagy attribútumként kerülnek megadásra.

Az objektumok minősége Lsd. Később

7

6. A fizikai modell jellemzése: adatbázisok, adatnyerés, V/R, hibrid rendszerek, digitális magassági modellek. A fizikai modellek (adatbázisok) Az adatbázisok a logikai modellben (adatmodellben) kiválasztott adatok konkrét értékeinek megadásával jönnek létre. Az adatbázisok létrehozásához szükséges: • technológiai alapokkal a 9.-10. fejezetben, • az adatbázis rendszerekkel a 11. fejezetben, • az adatforrásokkal és adatnyerési eljárásokkal a 6.-7. fejezetben foglakozunk.

Áttekintés az adatnyerési eljárásokról Az adatnyerés módja elsősorban az objektum jellegétől, a térinformációs rendszer felépítési elvétől (vektor, rendszer, hibrid), a rendelkezésre álló adatforrásoktól, az alkalmazási területtől és az adatsűrűségtől függ. Mind a geometriai, mind az attribútum adatok nyerésére különböző eljárások szolgálnak. Az eljárásokat szokás elsődleges és másodlagos eljárásoknak nevezni: • elsődleges eljárás: az adatot közvetlenül az objektumról, vagy annak képéről nyerjük, lényegesen több időt és költséget igényel, de az adatok általában érezhetően jobb minőségűek pl: -földi geodéziai eljárások -mesterséges holdakon alapuló helymeghatározások -fotogrammetriai módszerek -távérzékelés • másodlagos eljárás: az adatot meglévő analóg adat digitalizálásával kapjuk. Pl: -meglévő térképek manuális digitalizálása -meglévő térképek szkennelése -digitális állományok átvétele

A geometriai alakzatok alakjának, méretének, elhelyezkedésének megadása: • vektor alapú rendszerben (pontok, vonalak, felületek, testek), • raszter alapú rendszerben (pixelek, voxelek) ,illetve a kettőt kombináló hibrid rendszerben történhet.

raszter alapú rendszerek -a valós világ geometriáját a vizsgált terület egészét lefedő idomok felhasználásával történik ált:  négyszögek  téglalapok  háromszögek  hatszögek -az objektumok helyzetét a megfelelő lefedő idom megadása határozza meg -szemléltetésükre űr-vagy légi fényképeket használhatunk fel -ezek szolgáltatják a valós világ leírását -legelterjedtebb: környezeti monitoring -keletkezésük: vonalas térképek szkennelésekor, digitális űr-és légi fényképek alkalmazásakor, raszter-nyomtatók felhasználásakor -(pixelek) -rendszer felbontása-képelemek mérete jellemez

8

-az attribútumokat az egyes képelemekhez rendelik hozzá

vektor alapú rendszerek: -az objektumok geometriáját vektorok segítségével írják le -jellegük könnyen megérthető -legismertebb grafikai megjelenítési forma: vonalas térkép -széles körben alkalmazzák a közművek és információs rendszerek létrehozásakor -ingatlan-nyilvántartási rendszerek -topográfiai és kartográfiai rendszerek -alapegység: pont + koordináták -felület -ha a felületet határoló vonalak egyenesek, poligonnak hívjuk -tárolási módjai

-egyes pontok rendezetlen tárolása -vonalakon alapuló spagetti-modell -topológiai modell (leghűebb)

digitális magasságmodell: A terepfelszín modellje. Minden egyes elemét egy rácshálózat csomópontjának tekintjük, melynek értéke a tengerszint feletti magasság az adott pontban. Téglalap rács esetén a rácsot egyik sarokpontjával azonosítjuk, jellemezzük és X, illetve Y irányú rácsállandó értékének megadásával.

9

7. A geometriai adatok vonatkozási rendszerei: alapelvek, folytonos és diszkrét rendszerek, elméleti alak és térinformációs rendszer kapcsolata, vonatkozási és koordináta rendszerek. A helymeghatározás elve A geometriai adatok megadásához megfelelő vonatkozási (referencia-) rendszer szükséges. Az objektumokat a Föld felszínén megadhatjuk: • koordinátákkal, amelyek értéke valamely vonatkozási rendszerben folytonosan változik, • diszkrét jellemzőkkel (például postai irányítószámokkal) amelyek áttételesen kapcsolódnak valamely vonatkozási rendszerhez.

Diszkrét vonatkozási rendszerek Az objektumok geometriai adatait diszkrét jellemzőkkel is megadhatják. Ilyenek például: o postai irányítószám, o utcanév és házszám, o mobil telefon rendszerek un. cellái. -egységei: postai irányítószámok utca név és házszám ingatlan-nyilvántartás helyrajzi számai hálózatok (pl. B8 vmely várostérképen) -a pontosságot a diszkrét egységek mérete határozza meg -a folytonos rendszereknél kisebb pontosságúak -könnyen alkalmazható, de a változások vezetése nehezebb, mint a koordináták esetében A folytonos és diszkrét rendszerek kapcsolatát úgy biztosíthatjuk, ha a diszkrét egységek valamely jellemző pontjának koordinátáit meghatározzuk (geokódolás). A Föld elméleti alakjai Az elméleti földalakok a Föld egészét, vagy bizonyos részeit matematikai függvényekkel leíró modellek. A modellek a történelem folyamán folyamatosan fejlődtek. A fejlődés lépései: • Az ókorban először: sík. • Az ókorban később: gömb. Alakjának és méretének megadásához 1 mennyiség (a sugár) szükséges. Első meghatározás: Eratoszthenész. • A felvilágosodás korában: forgási ellipszoid. Alakjának és méretének megadásához 2 mennyiség (például fél nagytengely és lapultság) szükséges. Elhelyezése lehet: o földi: középpontja illeszkedik a Föld tömegközéppontjához, o önkényes: a Föld valamely részéhez (valamely országhoz) simul. o19 században: geoid. A föld nehézségi erőtere potenciáljának speciális szintfelülete, amelyet a középtengerszinthez kötnek. A Föld felszínén valamely pontot három koordinátával adhatnak meg. A megadás történhet: o a Föld középpontjához és forgástengelyéhez kötött térbeli 3D rendszerben, o forgási ellipszoidhoz kapcsolt vízszintes (2D) és a geoidhoz kötött magassági (1D) rendszerben. Különböző alakú, méretű és elhelyezésű forgási ellipszoidok léteznek. Kisebb terület esetén a forgási ellipszoidot síkkal helyettesíthetik.

Valamely vonatkozási rendszer definiálásához a következők szükségesek: • koordináta-rendszer felvétele (origó, tengelyek iránya, forgási irány), • mértékegységek megadása (hossz- és szögmértékegységek),

10

• a fizikai megvalósítást biztosító pontok (például geodéziai alappontok) létesítése. A különböző kiterjedésű térinformációs rendszerek objektumainak meghatározásához más és más vonatkozási rendszer felhasználása indokolt.

Szempontok a vonatkozási rendszer megválasztásához Valamely térinformációs rendszer vonatkozási rendszerének megválasztásakor a következők figyelembevétele indokolt: o a rendszer célja, o a rendszer kiterjedése, o az adatgyűjtés módja, o a már meglévő adatok vonatkozási rendszerei. A gyakorlatban általában sík koordináta rendszereket használnak. A forgási ellipszoidról, illetve a gömbről a síkra un. vetítéssel térhetnek át. A vetítési módot a továbbiakban vetületnek, a vetület nagyobb területre (például egy országra) kiterjedt megvalósítását vetületi rendszernek nevezzük.

Fajtái: -geocentrikus: mesterséges holdakon alapuló helymeghatározási módszer térbeli derékszögű (X, Y, Z) rendszer, origoja a Föld tömegközéppontja -ellipszoidi felületi: a Föld felszínén végzett nagykiterjedésű mérések feldolgozásának, illetve bizonyos globális térinformatikai rendszerek koordináta-rendszere -gömbfelületi: regionális térinformatikai rendszerek lehetséges koordináta-rendszere kettős vetítés elvekor (ellipszoidból síkra két lépcsőben) -síkfelületi: a térinformációs rendszerek jelentős része ezt alkalmazza regionális és lokális rendszerek alapvető eszköze -ezekhez jutunk, ha a Földet eredetileg is síkkal helyettesítjük, -ha az ellipszoidról vagy a gömbről síkra vetítünk, -ha fotogrammetriai módszerrel gyűjtünk adatokat -x, y tengely irányával adjuk meg -hengervetület délnyugati tájékozású rendszere -Egységes Országos Vetületi Rendszer (EOV)

11

8. Vetítések, vetületi rendszerek, gyakorlatban alkalmazott vonatkozási és vetületi rendszerek, rendszerek közötti átszámítás esetei. Vetítések, vetületi rendszerek A gyakorlatban általában sík koordináta rendszereket használnak. A forgási ellipszoidról, illetve a gömbről a síkra un. vetítéssel térhetnek át. A vetítési módot a továbbiakban vetületnek, a vetület nagyobb területre (például egy országra) kiterjedt megvalósítását vetületi rendszernek nevezzük. A térinformációs rendszerek létrehozásakor legtöbbször un. szögtartó vetületeket használnak. A vetítés a forgási ellipszoidról történhet közvetlenül a síkra, vagy síkba fejthető felületre (henger, kúp). Más esetekben un. kettős vetítést alkalmaznak. Ilyenkor az ellipszoidról először gömbre, majd arról síkba fejthető felületre vetítenek. A szögtartó vetítéskor a hosszak és a területek torzulnak. A torzulás mértéke kiszámítható. Magyarországon a katonai térképek előállításához a forgási ellipszoidokból közvetlenül előállított következő vetületeket használják: Gauss-Krüger, UTM. A polgári térképek vetülete a kettős vetítéssel létrehozott Egységes Országos Vetületi Rendszer (EOV). A korábbi polgári térképek sztereografikus és henger vetületben készültek.

A vonatkozási rendszerek fajtái A vonatkozási rendszerek lehetnek: geocentrikus térbeli derékszögű (3D), vízszintes (2D), és magassági (1D) rendszerek. A geocentrikus térbeli rendszerek koordináta-rendszere a Föld középpontjához és forgástengelyéhez kötött. Mértékegysége hossz mértékegység. Fizikai megvalósítását a Föld felszínéhez kötött nemzetközi vonatkozási rendszer (ITRF) biztosítja. Legfontosabb alkalmazásuk a mesterséges holdak (például GPS) felhasználásával történő helymeghatározás. A vízszintes vonatkozási rendszerek kapcsolódhatnak forgási ellipszoidhoz, gömbhöz vagy síkhoz. Az első két esetben a koordináták a földrajzi szélesség és hosszúság (általában szög mértékegységben adottak), a harmadik esetben a koordináták sík koordináták (hossz mértékegységben adottak). A rendszerek fizikai megvalósítását a geodéziai alappont hálózatok biztosítják. A magassági vonatkozási rendszerek valamely tengerszinthez kötöttek A Magyarországon használt térbeli geocentrikus rendszer a WGS 84. Az ellipszoidi rendszerek különböző forgási ellipszoidokhoz kapcsolódnak (Bessel, Krasszovszkij, UGGI 67, WGS 84). A magassági rendszer a Balti, illetve az Adriai tengerhez kötött

Átszámítások vonatkozási és vetületi rendszerek között A térinformációs rendszerek előállításakor gyakran előfordul, hogy az adott területről különböző vonatkozási, illetve vetületi rendszerben előállított adatok állnak rendelkezésünkre. Ilyenkor az adatokat azonos rendszerbe szükséges átszámítani. Az átszámítás esetei:

12

o 3D térbeli → 2D ellipszoidi, o 3D térbeli → 2D sík, o 2D ellipszoidi → 2D sík, o 2D sík → 2D sík. A felsorolt esetek közül az első három összetettebb matematikai ismereteket igényel. A gyakorlatban legtöbbször előforduló negyedik eset könnyen számítható. Az átszámítás előfeltétele, hogy mindkét rendszerben ismert koordinátájú azonos pontokkal rendelkezzünk. Az átszámítást síkbeli hasonlósági transzformációval, vagy affin transzformációval végzik. A transzformációs egyenletek ismeretlen együtthatóit az azonos pontok felhasználásával – általában a legkisebb négyzetek módszerének alkalmazásával – számítják.

13

9. Térinformációs rendszerek adatforrásai, nemzeti téradat infrastruktúra, INSPIRE Az adatforrások áttekintése A 4. fejezetben leírtak szerint az objektumok jellemzésére geometriai és attribútum adatokat használnak. Az adatokat különböző forrásokból szerezhetjük be. Az adatok előállítására többféle módszer használható. Az adatok beszerzésénél meghatározó jelentőségű az adatok hozzáférhetősége, költsége és minősége. Valamely térinformációs rendszer létrehozásakor az adatokhoz a következő módokon juthatunk hozzá: • meglévő adatok felhasználásával, • új adatok előállításával. A meglévő adatok vagy a különböző adattulajdonosoktól, vagy a világhálóról szerezhetők be. A szükséges adatok megtalálása – tekintettel az adattulajdonosok sokféleségére – nem könnyű feladat. Az adatok egy része ingyen hozzáférhető, más részükért fizetni kell. Az adatok megtalálását megkönnyíti, ha metaadatok állnak rendelkezésünkre. A geometriai és az attribútum adatok forrásai és adatnyerési eljárásai különbözők. A meglévő geometriai adatokat gyakran analóg térképek digitalizálásával hozzák létre. A felhasznált térképek méretaránya a térinformációs rendszer terület kiterjedésétől függ.

Adatok beszerzése adattulajdonosoktól Az adattulajdonosoktól történő adatbeszerezés előfeltétele a megfelelő adattulajdonos megtalálása. Geometriai adatállományok kiterjedésük alapján lehetnek globálisak, regionálisak vagy lokálisak. Globális adatállományt hozott létre például az ENSZ környezetvédelmi szervezete GRID (Global Resource Information Database) néven, és az olajipari vállalatok szövetsége MUNDOCART néven. A regionális adatállományok részben az európai kiterjedésűek (például CORINE), részben az egyes országok adatait tartalmazzák. Magyarországon az ország egészére kiterjedő adatállomány az állami földméréstől (FÖMI), a katonai térképészettől és magán cégektől szerezhető be. Lokális adatállományokkal az önkormányzatok és a közmű cégek rendelkeznek. Az attribútum adatok jellegük szerint lehetnek környezeti erőforrás, szocio-demográfiai, infrastrukturális adatok. Kiterjedés szerint a geometriai adatokhoz hasonlóan csoportosíthatók. Környezeti erőforrás adatok közül globálisak például a meteorológiai adatok, regionálisak például a földtani adatok, lokálisak például a légszennyezettségi adatok. Magyarországon ezek az adatok elvileg a szakhatóságoktól (például Magyar Állami Földtani Intézet) szerezhetők be. Szocio-demográfiai adatok jelentős része regionális, illetve lokális. A regionális adatokkal a különböző országok statisztikai hivatalai (Magyarországon a Központi Statisztikai Hivatal) rendelkeznek. Infrastrukturális adatok legtöbbször a közmű cégek, önkormányzatok tulajdonai.

14

Adatok beszerzése a világhálóról A világhálón mind a geometriai, mind az attribútum adatok sokasága található meg. A szükséges adatok megtalálása nem midig egyszerű feladat. Erre a célra sokszor un. adatbányászati eljárásokat alkalmaznak. A világhálón található állomány gyakran változik. A világhálóról a geometriai adatok nyerése legtöbbször térképi (vonalas térkép, ortofotó térkép) formában történik. A térképek lehetnek:  csak megjelenítést biztosító térképek (online view map),  interaktív beavatkozást lehetővé tevő térképek (interactive map),  térbeli elemzésre alkalmas térképek (spatial analysis map),  teljes körű térinformatikai alkalmazást lehetővé tevő térképek (geprocessing maps). A világhálón megtalálható adatállomány létrejöttében fontos szerepet játszanak a nagy informatikai cégek állományai: • Google Earth, • Microsoft Virtual Earth, illetve a felhasználók által létrehozott állományok. Ez utóbbira példa az un. geotagging (koordinátákkal ellátott digitális képek) rohamos terjedése.

Meglévő adatok átalakítása (konverziója) Az adattulajdonosoktól vagy a világhálóról beszerzett adatok adatformátuma nem feltétlenül egyezik az általunk használt szoftver adatformátumával. Ezért az adatokat konvertálni kell. A konvertálás történhet: • direkt átalakítással, • semleges adatformátumok alkalmazásával. A semleges adatformátumok ténylegesen elfogadott vagy de facto szabványokban (lásd 8.fejezet) rögzítettek. Ilyen célra használható a világháló adatai esetén az Extensible Markup Language (XML) leíró nyelv. Az Amerikai Egyesült Államokban erre a célra a dolgozták ki a térbeli adat transzfer szabványt (SDTS). A Nemzetközi Szabványügyi Szervezet az ISO 19118 szabványt alakította ki.

Metaadatok A meglévő adatok átvételét nagymértékben megkönnyíti a metaadatok felhasználása. A metaadatok előállításának módját szabványok tartalmazzák. Metaadatokban a következő megadása indokolt: • az adatállomány azonosítása (például neve, tulajdonosa), • az adatállomány általános jellemzése (például tartalom, használt nyelv), • az adatok minősége (lásd 8.fejezet), • az alkalmazott vonatkozási rendszerek (például alapfelület, vetület), • az adatállomány terjedelme (például legkisebb és legnagyobb koordináták), • adminisztratív információk (például a tulajdonos címe), • az adatállomány hozzáférési módja (például tulajdonos, ár).

+ adatforrasok dia

15

10. Elsődleges adatnyerési eljárások: geodézia, fotogrammetria, távérzékelés, GPS, mobil, inerciális rendszerek Áttekintés az adatnyerési eljárásokról: Mind a geometriai, mind az attribútum adatok nyerésére különböző eljárások szolgálnak. Az eljárásokat szokás elsődleges és másodlagos eljárásoknak nevezni: • elsődleges eljárás: az adatot közvetlenül az objektumról, vagy annak képéről nyerjük , lényegesen több időt és költséget igényel, de az adatok általában érezhetően jobb minőségűek pl: -földi geodéziai eljárások -mesterséges holdakon alapuló helymeghatározások -fotogrammetriai módszerek -távérzékelés , • másodlagos eljárás: az adatot meglévő analóg adat digitalizálásával kapjuk. A fejezetben viszonylag teljes képet adunk a geometriai adatok adatnyerési eljárásairól, s példákat mutatunk be a különböző jellegű attribútum adatok adatnyerési eljárásaira. Vektor jellegű geometriai adatokat szolgáltató elsődleges adatnyerési eljárások:

Földi geodéziai eljárások: Lokális rendszerek létrehozásához használt, nagy pontosságú (cm-dm) eljárás. Idő és költségigényes. Előfeltétele: geodéziai alappont hálózat létezése. Távolságok és szögek mérésén alapszik. Két alapvető módszerét használják. A derékszögű koordinátamérés eszköze: mérőszalag, szögprizma. Az adatokat nem digitális formában szolgáltatja. Célszerűen kevés adat mérése esetén használható. A poláris koordinátamérés eszköze: mérőállomás. Digitális adatokat szolgáltat. Célszerűen nagy pontossági igényű adatnyeréshez használható.

Mesterséges holdakon alapuló helymeghatározások GPS: Különböző kiterjedésű rendszerek adatnyeréséhez és járművek navigálásához használt eljárások. A választott műszertől és mérési időtől függően cm – m pontosságot biztosítanak. A költség a pontossági igénytől függ. Az ismeretlen pontok koordinátái ismert koordinátájú mesterséges holdakra végzett távolságmérés alapján határozhatók meg. Különböző rendszerek léteznek: összefoglaló nevük: Global Navigation Satellite System (GNSS). Megvalósult rendszerek: • Global Positioning System (GPS). Amerikai. Mintegy 30 darab 20 ezer km magasságban keringő mesterséges holdat használ fel. Nagyobb pontossági igény esetén differenciális mérés szükséges (DGPS). A differenciális mérést permanens állomásokkal biztosítják (WAGPS). • GLONASS. Orosz. Jelenleg 10 darab mesterséges holdat használ. Tervezett, illetve kiépülő rendszerek: Galileo (EU), Beidou (Kína), IRNSS (India).

Inerciális rendszerek: Járművek navigálásához használt rendszerek. Méter nagyságrendű pontosságot biztosítanak. A nevüknek megfelelően inerciális rendszerben folyamatosan mért gyorsulás integrálásával határozzák meg a helyet. Gyakran a mesterséges holdakon alapuló helymeghatározó rendszerek kiegészítő rendszerei.

Mobil telefonok A mobil telefonok is alkalmasak helymeghatározásra a következő módokon:

16

• a mobil telefon momentán helyzetéhez tartozó adó (az un. cella) megadásával, • több adóra végzett hossz, illetve szögmérés alapján un. háromszögeléssel. Pontosságuk az adók távolságától függően 10-100 m nagyságrendű. A mobil telefonokba gyakran építenek GPS vevőt, és digitális fényképezőgépet is.

Képeken alapuló geometriai adatokat szolgáltató elsődleges adatnyerési eljárások A képeken alapuló eljárások a képek jellegétől és a feldolgozás módjától függően vektor és raszter adatok, továbbá ortofotók, digitális magassági modellek előállítására egyaránt alkalmasak.

Fotogrammetriai eljárások: A lokális és a regionális rendszerek geometriai adatait szolgáltató eljárás. Pontossága a képek és a tárgyak távolságától függően cm – m nagyságrendű. Költségigénye kisebb a földi eljárások költségigényénél. A képeket centrális vetítést lehetővé tevő eszközökkel (un. kamarákkal) a földről, levegőből esetenként az űrből készítik. A képek lehetnek analógok (fénykép) és digitálisak. A feldolgozás analóg, analitikus és digitális eszközökkel történhet. Ha a képeket átfedéssel készítik az eljárás alkalmas térbeli (3D) adatok előállítására is.

Távérzékelés: A távérzékelés mindazon eljárások összefoglaló neve, amelyekkel valamely tárgy helyzetéről, tulajdonságairól információhoz jutunk anélkül, hogy közvetlen kapcsolatba kerülnénk a tárggyal. Globális, regionális és lokális rendszerek geometriai és attribútum adatainak előállítására egyaránt alkalmas. Távérzékelési célra optikai vagy mikrohullámú tartományban működő felvevő rendszereket használnak. Az elsőre a fénykép, a másodikra a radar lehet a példa. A felvételek a földről, levegőből vagy az űrből készülnek. Az űrből történő távérzékelés esetén a felvételeket a hordozó eszközzel és a felvevő eszközzel azonosítják. (Például Landsat TM). A távérzékelés fő alkalmazási területei: meteorológiai, környezet és erőforrás kutatás, térképészet. Az egyes eljárások geometriai, spektrális és időbeli felbontása a következő: • meteorológiai1 km- 5 km3-5 csatornafolyamatos • erőforrás kutatási20m- 120m4-8 csatorna2 hét, esetenkénti • térképészeti0,5m -10m1-3 csatornaesetenkénti. A képekből a geometriai információkat fotogrammetriai eljárással, az attribútum adatokat képfeldolgozással nyerik

17

11. Másodlagos adatnyerési eljárások: digitalizálás, szkennelés, digitális állományok átvétele. Analóg térképek digitalizálása A geometriai adatok előállításnak gazdaságos módja a meglévő analóg térképek digitalizálása. A térképek digitalizálását globális, regionális és lokális rendszereknél egyaránt felhasználják. A térképek digitalizálása viszonylag olcsó eljárás. A pontosság egyrészt a felhasznált térkép méretarányától, másrészt a pontosságától függ. A digitalizálásnak két módszere terjedt el: • manuális digitalizálás, • szkennelés. Mindkét eljárás a következő lépésekre bontható: • előkészítés, • tulajdonképpeni digitalizálás, • szerkesztés. A manuális digitalizáláskor a térkép állapota nem meghatározó. A digitalizáláshoz digitalizáló táblát használnak. A digitalizáláskor először az un. azonos pontokat, majd a többi pontot digitalizálják. A digitalizáló tábla koordináta-rendszerének és a térkép koordinátarendszerének kapcsolatát az azonos pontok felhasználásával hasonlósági, vagy affin transzformációval biztosítják.

A szkennelés előfeltétele a térkép jó fizikai állapota. A szkenneléshez legtöbbször DIN A0 méretű (840mm·1190mm) szkennert használnak. A szkennelés eredménye egy raszter állomány, amelyet azután digitalizálnak. A meglévő adatok átvételét nagymértékben megkönnyíti a metaadatok felhasználása. A metaadatok előállításának módját szabványok tartalmazzák. Metaadatokban a következő megadása indokolt: • az adatállomány azonosítása (például neve, tulajdonosa), • az adatállomány általános jellemzése (például tartalom, használt nyelv), • az adatok minősége (lásd 8.fejezet), • az alkalmazott vonatkozási rendszerek (például alapfelület, vetület), • az adatállomány terjedelme (például legkisebb és legnagyobb koordináták), • adminisztratív információk (például a tulajdonos címe), • az adatállomány hozzáférési módja (például tulajdonos, ár).

18

12. A térinformatikai rendszerek adatminősége , minőségkoncepciók. A minőség fogalma A minőség nem más, mint a szolgáltatás, illetve termék azon tulajdonsága, illetve jellegzetessége, hogy milyen mértékben felel meg a megrendelő, a felhasználó deklarált vagy feltételezett elvárásainak. A minőséggel összefüggő tevékenység fejlődése: • minőség-ellenőrzés (quality control)→ a termék (szolgáltatás) jellemzőit vizsgálja, • minőségbiztosítás (quality assurance)→ a termék (szolgáltatás) előállítási folyamatát helyezi a középpontba, • minőségmenedzsment (quality management) (quality assurance) → a szervezet egészére kiterjedő szemléletmód. A minőséggel kapcsolatos szabványok: ISO szabványok, six szigma

A térinformációs rendszerek minősége A térinformációs rendszerek minősége alapvetően az adatminőségtől függ. A térinformációs rendszerek nem megfelelő minősége: • hibás döntést eredményezhet, • adatszolgáltatás esetén jogi következményekkel járhat. Valamely térinformációs rendszer létrehozásakor az adatminőség előírása a következőktől függ: • tényleges igények, • költségek, • megvalósíthatóság, • rendelkezésre álló idő. Szemléletváltás: olyan pontosan, ahogy lehet → olyan pontosan, ahogy kell. A térinformációs rendszerekre is érvényesek az összes információs rendszer információival kapcsolatos követelmények: • sértetlenség (integrity), • biztonság (safety), • adatvédelem/adatbiztonság (security), • titkosság (privacy), • hitelesség (credibility), • rendelkezésre állás (availibity).

az adatminőséget befolyásoló legfontosabb tényezők: 

adatok eredete o ki kell érni: mely szervezet és milyen eljárással végezte az adatgyűjtést  milyen referencia-rendszerre vonatkoznak az adatok  milyen pontosságúak, ill. élességűek voltak az adatok  milyen jellegű transzformációkat, s milyen eljárással végeztek az adatokon o valamely adat felhasználásakor szükséges az adat múltjának felderítése



geometriai pontosság o a felhasznált adatok jellemzésére szolgál o fontos eleme: helyzeti pontosság műszaki szempontból fontos méretek pontossága

19



az attribútumok tartalmi pontossága o felhasznált tematikák minőségét jellemzi



a geometriai és attribútum-adatok konzisztenciája o különböző jellegű adatok összhangjának előfeltétele o a konzisztencia előfeltétele az adatbázisok összehangolt létrehozása s a változások szintén összehangolt vezetése



geometriai adatok topológiai konzisztenciája o a felhasznált vektoradatok összhangjának előfeltétele o vizsgálata elsőrendű fontosságú feladat



az adatok teljessége o annak fokát jellemzi, mennyire fejezik ki az adatok a lehetséges tételek összességét o vizsgálata azt mutatja meg, hogy minden elképzelhető objektumot magába foglal-e az adatbázis o objektumonként más-más lehet



az adatok aktualitása o az adatminőség olyan összetevője, amely az eddig felsoroltat minőségi jellemzőket alapvetően befolyásolja o az adatok aktualitás megszűnik, ha meglévő objektumok geometriai és/vagy tartalmi tulajdonságai megváltoznak o új objektumok jönnek létre o objektumok megszűnnek o biztosítása nagyon nehéz feladat o különböző objektumok változásának mértéke különböző lehet o vonatkozó előírásokat temporális információnak is nevezik

A szabványokról általában: A szabványosítás olyan tervszerű tevékenység, amelynek során az érdekelt körök társadalmi úton valósítják anyagok és nem anyagi tárgyak egységesítését a közösség hasznára. A szabványosítás szintjei (zárójelbe téve a jelölést): nemzetközi (ISO), európai (EN), nemzeti (Magyarország esetében: MSZ), vállalati. A nemzetközi szabványosítás szervezetei: a Nemzetközi Szabványügyi Szervezet (ISO), a Nemzetközi Elektrotechnikai Bizottság (IEC), Nemzetközi Távközlési Unió (ITU). Az európai megfelelő szervezet az Európai Szabványügyi Szervezet (CEN). Magyarországon a szabványokat a Magyar Szabványügyi Testület gondozza. Gazdaságilag indokolt törekvés a nemzetközi, az európai és a nemzeti szabványok közelítése. Például: MSZ EN ISO 9001 Minőségirányítási rendszerek. Követelmények. A nemzetközi és nemzeti szervezetek mellett a különböző – mindenek előtt informatikai – cégek törekszenek arra, hogy saját vállalati előírásaikat elterjesszék. Az ilyen előírásokat de facto szabványnak nevezik. Példaként az AutoCad DXF előírását említjük.

20

13. Minőségi modellek: Q modulok, Q-formátumok, Q-vonatkozások Minőségi modell: A térinformációs rendszerek egy lehetséges minőségi modellje a következő részekből tevődik össze:  az adatminőséget befolyásoló tényezők (Q-modul), amelynek komponensei a következők: o az adatok eredete: valamely adat felhasználásakor szükséges az adat múltjának felderítése, o a geometriai hibák: műszaki szempontból fontos méretek pontossága, o az osztályba sorolás és az attribútum adatok hibái:részben az osztályba sorolás részben a felhasznált tematikák minőségét jellemzi, o a geometriai adatok konzisztenciája: különböző jellegű adatok összhangjának előfeltétele, o az adatok teljessége: vizsgálata azt mutatja meg, hogy minden elképzelhető objektumot magába foglal-e az adatbázis, o az adatok aktualitása: az adatminőség olyan összetevője, amely az eddig felsoroltat minőségi jellemzőket alapvetően befolyásolja;  a minőség jellemzési módjai (Q-formátumok): o szöveges leírás:számszerű jellemzés nem lehetséges, o mérőszámok (élesség:valamely mennyiséget hány jegyre élesen adnak meg, pontosság:értékek eltérését jellemzi, megbízhatóság:legkisebb durva hiba értéke, osztályba sorolásának helyessége: o.s minősége), o belső és külső vizsgálati jelentés, o minőségi fólia:grafikus megjelenítésre szolgál;  a minőségi modell vonatkozásai (Q-vonatkozás): o teljes adatállomány: általános kép az adatok minőségéről – a többi speciális igények esetén- , o valamely téma, o valamely kiválasztott terület, o bizonyos objektumok, o bizonyos attribútumok.

21

14. Adatminőség tervezése, tanúsítása, térinformatikai szabványok. A minőség tervezése és ellenőrzése: A minőség tervezésekor meghatározzuk a minőségi modellben szereplő moduloknak, formátumoknak és a vonatkozásnak a megengedett konkrét értékeit. A tervezés történhet: • szabványok, előírások, A szabványosítás három szintjét különböztethetjük meg: • 1. szint. Általános – a térinformatikához közvetlenül nem kapcsolódó – szabványok. Például informatikai, minőségi szabványok. • 2. szint. A felhasználási területtől független térinformatikai szabványok. Például a geometriát, topológiát leíró szabványok. • 3. szint. Valamely felhasználási területhez kapcsolódó térinformatikai szabványok. • szakmai tapasztalatok, • szakirodalmi adatok alapján. A minőség ellenőrzésekor a következő jellegű vizsgálatokat célszerű elvégezni: • geometriai-topológiai vizsgálatok, • területfedési vizsgálatok, • attribútumok vizsgálata, • grafikus adatok vizsgálata. Az ellenőrzés eredményeit minőségvizsgálati jelentésben (Data Qality Report) szokás összefoglalni.

Szabványosítás a térinformatikában: A szabványosítás előnyei a térinformatikában a következők: • növeli a megértést a helyhez kötött információk különböző felhasználói között, • csökkenti az adatcserélés technikai problémáit, • elősegíti a helyhez kötött információk és az egyéb információk együttes felhasználását. Például kataszteri, közmű szabványok. A térinformatikai szabványok rendszerét dolgozta ki az ISO/TC 211 munkacsoportja. Az ISO 19 000 szabvány a térinformatikai tevékenység egészére kiterjed. Magyarországon érvényes szabványok: • Digital Geographical Information Exchange Standard (DIGEST), amely a NATO szervezetében kötelező; • MSZ 7772-1. Digitális térképek. 1. rész: A digitális alaptérkép fogalmi modellje szabvány, amely a nagyméretarányú térképek céljait szolgáló digitális alaptérkép (DAT) fogalmi modelljének leírása; • MSZ 7772-2. Digitális térképek. 2. rész: A digitális topográfiai adatbázis szabvány, amely a digitális topográfiai adatbázis (DITAB) alapja.

22

15. Hardverelemek a térinformációs rendszerek technológiai folyamataiban: technológiai folyamatok, felhasználói szerepek, erőforrások. Hardver elemek a térinformációs rendszerek technológiai folyamataiban Az elmúlt évtizedek informatikai fejlődése szinte minden szakterületen jelentős változásokat indukált. Az informatikához kapcsolódó iparágak, az információgyűjtés, -feldolgozás, szolgáltatás a korszak meghatározó technológiájává váltak. A rendkívül fiatal informatikai ipar az utóbbi évtizedekben óriási fejlődésen ment keresztül, jelentős mértékben megváltoztatva a társadalom döntési, üzleti folyamatainak menetét, eszköztárát, szervezetét. Az úttörő korszakot a problémák hardver orientáltsága jellemezte. Ezt a közelmúltban fokozatosan háttérbe szorította a szoftver kérdések, technológiai módszerek dominanciája. Napjaink és a közeljövő a hálózati technológiák és a térinformatika társadalmi integrációjának területére helyeződik a hangsúly. Ez a tendencia a térinformatika területén is érvényesül, jelentősen leegyszerűsítve a hardver elemekkel kapcsolatos döntési folyamatokat. A térinformációs rendszerek alkalmazói környezete igen széleskörű: magába foglalja a nagy erőforrás igényű, speciális hardver eszközök támaszkodó adatgyűjtő, adatbázis-építő eszközöket és a széleskörű irodai, hálózati felhasználást jellemző egyszerű kliens munkahelyeket is. A számítógépek a digitális formában leképezett különböző adatokból információt, tudást állítanak elő. A különböző alkalmazások speciális adatokat, feldolgozó, alkalmazói szoftvereket és megjelenítési módszereket igényelnek. A térinformatikai rendszerek összetett funkciói tovább gazdagítják a hardver eszközök választékát. Az adott munkahely technológiai jellege (adatgyűjtés, adatkezelés, elemzés, megjelenítés), felhasználói szerepe (készítő, elemző, megjelenítő) eltérő hardver eszközök, erőforrások használatát igényelheti. A térinformációs rendszerek készítői, adatgazdái és az adatgyűjtésben érdekelt szereplők adatgyűjtő és adatkezelő munkahelyei komoly követelményeket támasztanak a hardver erőforrásokkal szemben. A térinformációs rendszerek készítői egy viszonylag szűk piaci szegmenst képviselnek. A kis piaci volumennek egyenes következménye hogy adatgyűjtési, adatbázis építési feladataik végzésekor csak mérsékelten részesülhetnek a tömegpiac előnyeiből, többnyire speciális, nagy teljesítményű eszközök igénybevételére kényszerülnek. A térinformációs rendszerek professzionális felhasználói az elemzők, a helyhez kötött adatokra támaszkodó elemzési, szimulációs feladataik megoldása során nagy tranzakció méretű adatbázisok igénybevételére kényszerülnek, de erőforrás igényüket kielégítik a tömeg piac professzionális kategóriába sorol eszközei.

Számítógépek: A számítógépek olyan elektronikus programvezérelt, tárolt programú gépek, amelyek aritmetikai, logikai, adatátviteli feladatok végzésére alkalmasak. Napjaink számítógépei CPU, Memória, Háttértár komponensekből épülnek fel. A számítógép meghatározó építő elemeit egy közös áramköri lapon az un. alaplapon kerülnek elhelyezésre.

Az alaplapon kialakításra kerülő buszrendszer biztosítja az adatok, vezérlő jelek, eszköz címek átvitelét a különböző elemek közötti szabványos kommunikációt. A szabványos buszrendszeren keresztül biztosított az Input és Output perifériák csatolása a részegységek közötti kommunikációs folyamatba. Az alaplap nagymértékben befolyásolja az alapelemek és a perifériák közötti kommunikáció sebességét, lényegesen befolyásolja a számítógép

23

effektív teljesítményét. Alapvető komponensek: Processzorok: o Szekvenciális: CISC, RISC, Multi, o Nem Szekvenciális: Pipe-line. Vektor, Neuron Memóriák: o RAM o ROM o EPROM Háttértárak: o Mágnesszalagos tárolók o Mágneslemezes tárolók o Optikai tárolók Képernyők: o Alfanumerikus o Vektorgrafikus o Rasztergrafikus o Speciális képernyők: 3D megjelenítés Adatbeviteli eszközök: o Billentyűzet o Egér o Tablet o Szkennerek o Digitális fényképező gépek Nyomtató eszközök: o Vektoros rajzgépek o Raszter plotterek (elektrografikus, termál, tintasugaras) Számítógépes hálózatok: o Építőelemek o Hálózati topológia o Vezetékes, vezeték nélküli hálózati közeg o Aktív elemek o Hálózati kommunikáció

24

16. Informatikai „fejlődési törvények”, számítási teljesítmény, adat tárolás, megjelenítés, kommunikáció. Informatikai „fejlődési törvények”: A térinformációs rendszerek alkalmazásának okai közül a legfontosabbak a következők: Az infokommunikációs technológiák gyors fejlődése. A fejlődést leíró törvények: o Moore-törvény a számítási kapacitásról (az integrált áramkörökbe épített tranzisztorok száma évente megkétszereződik, o Shugart-törvény az adattárolók áráról: a mágneses adathordozók egy bitjének ára 18 havonként feleződik, o Ruettgers-törvény a tárolási kapacitásról: a felhhasznált tárolási kapacitás 12 havonta mmegkétszereződik, o Gilder-törvény a sávszélességről: a kommunikációs rendszerek teljes sávszélessége 12 havonta megháromszorozódik. Az Internet elterjedése. A távérzékelési mesterséges holdak számának és a képek felbontásának növekedése. A felhasználói kör bővülése.

25

17. Szoftver eszközök, használati üzemmódok, operációs rendszerek, programnyelvek Szoftver eszközök: Az utóbbi évtizedek dinamikus informatikai fejlődésének következtében mindennapossá vált az informatikai eszközök alkalmazása az élet szinte minden területén. Az informatikai alkalmazások kiléptek a műszaki, üzleti, tudományos élet keretei közül, és a hétköznapi élet szinte minden területén bevonultak az „egyszerű munkaeszközök” csoportjába. A személyi számítógépeken futó egyedi alkalmazásoktól, a nagyteljesítményű munkaállomások speciális alkalmazásain keresztül a nagyszámítógépeken (mainframe) futó komplex hálózati alkalmazásokig a szoftver eszközök, és használati üzemmódok igen széles skálájával találkozhatunk. A felhasználók nézőpontjából, az utóbbi években egyre inkább elmosódik a határ az un. professzionális alkalmazások és a személyi számítógép alapú alkalmazások között. Tanúi lehetünk a nagygépes eszközök, a PC alapú technikák és a hálózati alkalmazások térnyerésével az egyedi alkalmazások és a hálózati erőforrásokra támaszkodó osztott erőforrás alapú alkalmazások békés egymás mellett élésének, egymást kölcsönösen kiegészítő használatának. Napjaink informatikai alkalmazói környezetét a felhasználás eltérő környezete, üzemmódja alapján az alábbi önkényes típusokba oszthatjuk: • Személyi számítógépen vagy munkaállomáson megvalósított, egy felhasználó vagy kisebb csoport informatikai igényeit kielégítő megoldások • Egy központi helyen centralizáltan kiépített, nagyszámítógépes mainframe környezetben vagy professzionális PC eszközök vagy munkaállomások felhasználásával megvalósított, megfelelő védelmi és megbízhatósági eszközökkel felruházott lokális hálózati megoldások, nagyobb csoportok vagy egy teljes szervezet lokális feladatainak támogatására • Osztott környezetben, decentralizáltan kialakított nagyszámítógépes mainframe környezetben vagy professzionális PC eszközök vagy munkaállomások felhasználásával megvalósított, osztott erőforrásokon alapuló, de a felhasználók számára a felhasználás helyétől függetlenül integrált szolgáltatásokat biztosító globális hálózati megoldások. A fix telepítésű csomópontok mellett, egyre jelentősebb a mobil eszközök és alkalmazások integrációja. A térinformatikai alkalmazások területén tradicionálisan az első és második kategóriába sorolt izolált és lokális alkalmazások domináltak, de a hálózati alkalmazások széles körű elterjedésével és a hálózati sávszélesség növekedésével egyre szélesebb körben találkozhatunk az osztott erőforrásokon alapuló globális hálózati alkalmazásokkal.

Operációs rendszerek Az operációs rendszerek feladata a hardver elemek és a felhasználó közötti kapcsolattartás biztosítása, a felhasználói programok végrehajtásának vezérlése, az erőforrások kezelése, a felhasználói kommunikáció biztosítása. Az operációs rendszer így lényegileg egy olyan számítógépen futó algoritmus, amely a számítógépek hardver lehetőségeire építve a felhasználó felé egy virtuális gépet jelenít meg. Az így megjelenített virtuális gép szolgáltatásaihoz a felhasználó magasabb szinten, kényelmesebben fér hozzá, és biztosításra kerül az erőforrások hatékony felhasználása. Az operációs rendszer szolgáltatásai a felhasználók és a felhasználói programok részére is biztosítanak szolgáltatásokat. A

26

felhasználói programok rendszerhívások segítségével érhetik el az operációs rendszer szolgáltatásait. A rendszerhívásokon keresztül biztosításra kerül a rendszer erőforrás használatának integritása.

Fejlesztői eszközök, programnyelvek Az informatikai rendszerek alkalmazói számára a felhasználói lehetőségek hosszú ideig kizárólag a különböző programnyelvekre, fejlesztői eszközökre korlátozódtak. Az informatika kezdeti évtizedeiben nem álltak rendelkezésre egy feladat tényleges megoldását teljes körűen biztosító alkalmazások, a jellemző informatikai feladat megoldási módszer, a jelentkező problémákat megoldó programok manufaktúra jellegű fejlesztése volt. Napjainkra az informatikai munkamegosztás a hétköznapi felhasználók számára nem teszti elengedhetetlenül szükségessé a különböző programozási nyelvek fejlesztői eszközök használatának elsajátítását, de a professzionális fejlesztők és a különböző integrált alkalmazások házi hangolását (customisation) végző felhasználók számára fontosságuk megmaradt. A különböző programnyelvek, fejlesztői eszközök kialakításánál az elsődleges cél a beszélt nyelv vagy a megoldandó probléma leírására használatos szakmai nyelv vagy algoritmus és a gépi utasításokat végrehajtó hardver eszközök közötti kapcsolat megteremtése volt. A fejlesztői eszközök két alapvető logika szerint kerültek kivitelezésre. Bizonyos nyelvek a hardver eszközök képességeinek minél teljesebb kibontakoztatására törekedtek, míg más nyelvek az adott probléma vagy algoritmus adott szakterület (matematika, ügyvitel) szakmai terminológiájához közelálló leíró nyelven keresztül kísérelték meg a programkészítés fáradságos feladatának segítését. Az informatika hőskorában a számítógépek vezérlése csak az adott hardver rendszer utasításainak bináris kódok formájában történő rögzítésére és számítógépbe történő bevitelére korlátozódott. Ezt az alacsony szintű, rendkívül fáradságos és időigényes technikát váltották fel a hardver elemek és az emberi nyel között absztrakt konverzió bizonyos szinten áthidaló programnyelvek. A különböző programozási nyelvek megalkotásánál a beszélt nyelv (itt azért csak az angol nyelvre gondoljunk) és az egyes számítógépek gépi nyelve közötti fordítás intelligenciája alapján a magas és az alacsony szintű nyelvek generációi alakultak ki. Az alacsony szintű nyelvek egy adott számítógép nyelvéhez, hardver utasításkészletéhez igazodtak. Az 1. generációs gépi kódú nyelvek lehetővé teszik az adott hardver architektúra funkcióinak teljes körű alkalmazását, de rendkívüli nehézséget jelent az egyik gépfüggő nyelvről egy másik gépfüggő nyelvre, utasításkészletre való áttérés. A 2. generációs nyelvek az un. assmebler-nyelvek már a gyakran használt logikai utasításcsomagok azonosítására szimbólumokat un. mnemonikus kódokat vezettek be. Az így létrejövő 2. generációs nyelvek már tagoltabb logikai struktúrát biztosítottak, lehetővé tették a programok áttekintését, és azonos utasítás családba tartozó hardverek közötti mozgatását. A Az elkészíttet programok hordozhatóságának biztosítása és egyszerűbb létrehozása a programnyelvek fejlődését az alacsony szintű hardverfüggő assembler nyelvektől a magas szintű problémaorientált nyelvek felé mozdította el. Az assembler szintű nyelvek használata nehézkességük ellenére gyakran elkerülhetetlen az alacsony szintű hardver illesztési feladatok megoldásánál. A 3. Generációs általános célú magas szintű nyelvek lehetőséget biztosítanak a hétköznapi műszaki, üzleti életben jelentkező feladatok gépfüggetlen kódolására. A magszintű nyelvek egyes képviselői a jelentkező feladatok egy konkrét típusához illeszkednek (problémaorinetált nyelvek pl. Fortran, Cobol), míg más képviselői eltérő területeken jelentkező feladatok megoldásának általánosan alkalmazható eszközei (univerzális nyelvek pl. PL/1, Pascal, C). A programozási nyelvek 4. és 5. generációját a magas szintű objektumorientált és logikai programnyelvek alkotják (Lisp, Prolog, C++).

27

18. Térinformációs rendszerek felhasználói környezete: technológiai szigetek, tool-boxok, integrált alkalmazások, alkalmazásintegrációs megoldások.

A térinformatikai rendszerek felhasználói környezete: A térinformatikai területén működő különböző szereplők (adatgyűjtő, adatbázis készítő, elemző, megjelenítő), szervezeti struktúráiban alapvető szerepet játszik a feladatmegoldó szervezetek, személyek közötti kommunikáció, a szakemberek közvetlen együttműködése. Az informatikai eszközöket alkalmazó szervezetek feladataikat diszkrét tevékenységek rendezett folyamataival modellezik. A tevékenységeket erőforrás-igényük, a feladatmegoldás módszere és a szükséges szaktudás szempontjából alapvetően különbözők. Így a támogatásukra kialakított számítógépes környezetek kialakításában is alapvető különbségek jelentkeznek. Az eltérő munkakörnyezetek közötti különbségek az alkalmazott eszközök, módszerek, adatmodellek, adatstruktúrák szintjén egyaránt jelentkeznek. Az így kialakuló technológiai szigetek a fejlődés fontos lépcsőfokát jelentik, de hatékonyságukat a szükséges kommunikációs kapcsolatok fogyatékosságai nagymértékben csökkentik. A felhasználói szoftverek fejlődési fázisaihoz hasonlóan a térinformatikai alkalmazásoknál is megjelentek az integrált rendszerek, és az osztott elérést és a hálózati erőforrások integrációját biztosító alkalmazás integrációs megoldások. Az utóbbi évtizedekben a térinformatikai felhasználói technológia fejlődését is, a szoftver alkalmazásoknál általánosan tárgyalt alábbi fejlődési lépcsőfokok jellemezték:  Egy összetett műszaki, elemzési feladat egy elemének térinformatikai eszközökkel történő kiváltása, izolált sziget elvű megoldások  A grafikai, CAD alapú és egyéb térinformatikai felhasználói feladatokat támogató elemi eszközök gyűjteményét tartalmazó szerszámosláda (tool-box) jellegű megoldások  Összetett feladatot vagy szervezeti egység feladatait lefedő integrált



térinformatikai alkalmazások Alkalmazások integrációja az adott feladat megoldásában alkalmazott szoftverek, eszközök adatbázisok, operációs rendszerek, hálózati protokollok kapcsolatait lekezelő megoldások segítségével.

28

19. Adatkezelés alapelemei, adatbázis kezelők felépítése, ANSI SPARC adatbázis architektúra, E/K diagramm. Az adatok gépesített tárolásának és visszakeresésének igénye már régóta foglalkoztatja a felhasználókat. A számítógép-alkalmazás korai időszakában az adattárolási, archiválási problémák megoldására lyukkártyás, lyukszalagos adattárolók álltak rendelkezésre, ezek az adatfeldolgozó rendszerek a hagyományos kartotékos adattárolás rendszerét utánozták. Napjainkig a számítógépek hihetetlen fejlődésen mentek keresztül, de a kartoték rendszerekben gyökerező rekordorientált szemlélet mind a mai napig megmaradt.

Adatkezelés alapelemei : A kartotékos adatfeldolgozáshoz hasonlóan a gépi reprezentációnál is kialakult az adatok tárolásának struktúrája. A kartonok, táblázatok egy-egy sora által tartalmazott összefüggő adategység a rekord, a rekordon belüli elemi adatokat tartalmazó adategység a mező. A mező karakterek, számok, kódok segítségével írja le a jellemzett azonos típusú elemeket. A mezők speciális kód jelentéssel felruházott, egyedi azonosításra alkalmas csoportját kulcsmezőnek nevezzük. A kulcsok lehetővé teszik az adatbázisrekordok egyértelmű kijelölését a hordozott kódinformáció alapján. A rekordok azonos jelentésű adatait egy oszlopba írva egy mátrixszerkezethez jutunk, amelynek sorai a rekordok, oszlopai a mezők. Ezt az egyszerű homogén tárolási formát az adatfeldolgozó rendszerek mind a mai napig megtartották, az adatcsere-felületeken és a különböző adatbázisok virtuális táblázatos megjelenítésénél általánosan használt forma.

Adatbáziskezelők felépítése, Alapfogalmak: A valós világ egy részhalmazának leírásához használt adatok összefüggő rendezett halmazát adatbázisnak nevezzük. Az adatbázisban tárolt információk jellege alapján az adatbázisok két alapvető típusát különböztetjük meg:  A tény-adatbázisok meghatározott formában tárolt adatokat tartalmaznak, melyek elemei között különféle kapcsolatok állnak fenn.  A dokumentum-adatbázisok szöveges információk vagy digitális formában archivált képek halmazát tartalmazzák belső strukturális összefüggések nélkül. A gyakorlatban az adatbázis kifejezést a tény-adatbázisok jelölésére alkalmazzák. Az adatbázisrendszerek a strukturált adatbázison kívül az adatbázison végezhető manipulációk ellátására alkalmas programrendszert is tartalmaznak . A digitális formában leképezett adatbázisok kezelését lehetővé tévő hardver-szoftver rendszert adatbáziskezelő- rendszernek (Data Base Management System – DBMS) nevezzük. Az adatbáziskezelő az adatbázis felhasználója számára biztosítja a tárolt adatok kezelését. Lehetővé teszi, hogy a felhasználó az adatbázis mélyebb algoritmikus információinak és az adatok fizikai tárolásáról való ismeretének hiányában műveleteket végezzen. Az adatbáziskezelők alapvető jellemzője a kezelt adatok nagy mennyisége, a tárolt adatok közötti kapcsolatok gazdag struktúrája és a rendszer hosszú életciklusa. Az adatbáziskezelő rendszerek az alábbi lényeges jellemzőkkel rendelkeznek: • az adatok strukturált „szabványos” tárolása, • az adatok közötti komplex kapcsolatok ábrázolása, • eltérő forrásokból származó adatok összekapcsolhatósága, • adatbevitel ellenőrzése, adateredet naplózása, • felhasználói programoktól, fejlesztői nyelvektől való függetlenség, • felhasználói jogosultság, hozzáférés-kezelés, • konkurens hozzáférés,

29

• skálázhatóság, erőforrásokhoz való konfigurálhatóság, • szabványos felhasználói, lekérdező felületek, • adatvédelem, -titkosság, • redundancia mentesség, redundancia ellenőrzés, • adatbázis-konzisztencia, integritás biztosítása, • külső rendszerekkel való kapcsolattartás, • hibakezelés, hibajavítás Az adatbázsikezelők egyik alapvető fogalma a fizikai és logikai adatfüggetlenség. Egy összetett adatbázis környezetben ugyanazon adatokat több felhasználó és alkalmazói program is használja. Ezért amennyire csak ez lehetséges a programokat és adatokat függetleníteni kell egymástól. Egy rendszer fizikailag adatfüggetlen, ha az adataival dolgozó felhasználói programok gyakorlatilag függetlenek az adatok tárolási, elérési módjától. A logikai adatfüggetlenség az jelenti, hogy az adatbázis logikai szerkezetében létrehozott változások az adatbázist felhasználó programokat nem befolyásolják jelentősen. Megemlítjük még az adatbáziskezelők hardver függetlenségét, ahol követelményként fogalmazódik meg az adatbáziskezelővel szemben, hogy rejtse el a felhasználó elől a rendszerben alkalmazott eszközök fizikai különbségét.

Az adatbáziskezelő-rendszerek használata két elkülönült fázisra osztható. Az 1. fázisban meghatározásra kerül az adatok tárolásának logikai rendje. Ez az adatbázis fogalmi vázának, sémájának megteremtését jelenti. A séma definició alapján a 2. fázisban elvégezhető az adatbázis kialakítása, adatfeltöltése a kívánt szempontok szerinti lekérdezések, elemzések végrehajtása. A lekérdezés történhet speciális adatlekérdező nyelv felhasználásával, de lehetőség van önálló alkalmazói programba ágyazott lekérdezések végrehajtására is. Az interpreter végzi el a lekérdezések értelmezését és az adatbázis menedzsert (DB menedzser) által értelmezhető utasításokká történő alakítását. A DB menedzser biztosítja a fizikai adatbázishoz való hozzáférést. Az adatmodell szabatos leírására (séma), tartalmi és formai megfogalmazására szolgáló rendszer komponens az adatleíró nyelv (Data Definition Language - DDL). Az adatleíró nyelv három különböző szinten végzi el az adatbázis sémák leírását. A felhasználó szintjén (külső szint), az adatok logikai kapcsolatának szintjén (koncepcionális szint) és az adatok fizikai tárolásának szintjén (belső szint). Az adatbázis feldolgozáshoz szükség van egy olyan nyelvre, amelynek segítségével a felhasználó az adatleíró nyelvvel definiált adatbázison műveleteket végezhet. Az erre a célra szolgáló adatkezelő nyelv (Data Manipulation Languge – DML) műveletei az adatbázis adatainak előállítására, módosítására, lekérdezésére vonatkoznak.

ANSI SPARC adatbázis architektúra: Az információs rendszer a valós világ objektumainak, tulajdonságainak, kapcsolatainak összefüggéseit ábrázolja a valós világot adott absztrakciós szinten leképező modell formájában. Az adatmodellek nem a valós világ konkrét egyedeinek leképezésével foglalkozik, hanem azok típusaival és kapcsolataival. A valós világ jelenségeinek fizikai leképezése egy rendkívül összetett feladat, ezért az egy lépésben történő modellezés helyett mint réteg elvű modellek terjedtek el. A réteg elvű felépítés alapgondolata, hogy az eredeti problémát a leképezendő jelenség kezelését még áttekinthető szinten megvalósítható egységekre kell bontani, úgy hogy az adott egységek egymásra épüljenek, de egymással csak a minimálisan szükséges felületen érintkezzenek. Számos többrétegű modell került kidolgozásra az adatbáziskezelők vonatkozásában is, de a gyakorlatban a három rétegű ANSI modell terjedt el. Az ANSI az 1970-es években létrehozott egy munkabizottságot (ANSI X3 Standards Planing and Requirements Comitte - ANSI X3 SPARC) amely kidolgozta az ANSI/SPARC modellt.

30

Az adatfüggetlenség biztosítása céljából az adatmodell három szerkezetileg elkülönülő szintre bomlik. A felhasználó szintjén (külső szint) az kerül leírásra, hogyan látják az egyes felhasználók az adatbázist. A koncepcionális szinten tárolt objektumokból, tulajdonságaikból és a köztük lévő kapcsolatokból az adatleíró nyelv segítségével definiáljuk az ezen a szinten előforduló rekord típusokat és tulajdonságaikat. A külső szinten megjelenő felhasználói nézetek többnyire a koncepcionális szinten letárolt rekordok részhalmazainak kombinációiból állnak össze. Az adatok logikai kapcsolatának szintjén (koncepcionális szint) rögzíti az adatok logikai kialakításának rendszerét, ennek vetületeit látják az egyes felhasználók a külső szinten. A koncepcionális szint, az un. adatbázis séma írja le, hogy hogyan nézne ki az adatbázis, ha a felhasználók minden elemet látnának. Ez a szint rögzíti az összes rekordtípus tartalmi leírását tulajdonságait, de az adatfüggetlenség érdekében nem tartalmaz a fizikai elhelyezésre, hozzáférésre vonatkozó információkat. Az adatok fizikai tárolásának szintje (belső szint) az adatok fizikai elhelyezkedését, fizikai elérési módját írja le. A tárolási mód megadja, hogy az adott elem egyes rekordjai és mezői, milyen fizikai tárolási helyen találhatók (lemez, cilinder, sáv, blokk, cluster …), és milyen konverziókat kell az adatokon elvégezni, ahhoz hogy a felhasználók számára megfelelő formában rendelkezésre álljanak.

Az egyed-kapcsolat diagramm: Az egyed-kapcsolat (E-K modell, entity-relationship, E-R) modell alapfunkciója az adatbázis elemek közötti viszonyok ábrázolása. Az E-K modell nem tekinthető tényleges adatbázis modellnek, mert nincsenek benne adatműveletek értelmezve. Elemei az: • Egyed-típusok (entity, entitás) • Tulajdonság-típusok (attribute, attribútum) • Kapcsolat-típusok (relationship)

31

20. Adatmodellek: hierarchikus, hálós, relációs, objektumorientált adatmodellek a térinformatikai rendszerekben Adatmodellek: Az eltérő felhasználói, rendszerépítkezési szempontok számos adatbázis-kezelő modellt hívtak életre. Megkülönböztetünk hierarchikus, hálós és relációs adatbázis-kezelő rendszereket. Az első adatbázis-kezelők a szervezetek hierarchiai szintjeit adatbázisstruktúrában realizáló hierarchikus adatmodellen alapultak. A hetvenes évektől a hierarchikus adatmodellt fokozatosan háttérbe szorították a hierarchikusnál lényegesen bonyolultabb adatszerkezetek kezelésére alkalmas hálós adatbázis modellek. A hálós modellek előnye, hogy az adatok közötti összefüggéseket ismerő felhasználó rendkívül hatékonyan tud dolgozni az adatbázissal. Napjainkra ez vált a hálós modellek hátrányává is, mivel a hétköznapi munkakörnyezetekben kevés felhasználó rendelkezik olyan mélységű adatszerkezeti ismerettel, hogy a konkrét adathozzáférést saját maga tudná definiálni. Matematikai szempontból a legmegalapozottabb és legjobban kidolgozott a relációs adatmodell. A relációs modell biztosítja a legnagyobb mérvű adatfüggetlenséget is. További előnye, hogy a hétköznapi felhasználók világához rendkívül közel áll, mivel az adatokat kétdimenziós táblázatokban tárolja és szolgáltatja. Napjainkban a legelterjedtebben alkalmazott adatbázis modellt képviselik. A relációs adatbázisok mellet egyre nagyobb jelentőségre tesznek szert az objektum orientáltadatmodellek. Az objektum-orientált koncepció az objektum-orintált programozásból ered, melyet a hagyományos programozási módszerek alternatívájaként fejlesztettek ki. A hagyományos programnyelvekben és rendszerekben az adatok és a rajtuk végezhető műveletek elkülönülnek egymástól.

32

21. A térinformatikai objektumok tárolási modelljei: független, közös, hibrid, integrált, osztott adatbázis kezelés Térinformatikai objektumok tárolási modelljei: A napjainkban - egyre nagyobb tömegben rendelkezésre álló- helyhez kötött adatok kezelése, az általános adatkezelési elveknél ismertetett nehézségeken túl számos új problémát vet fel. A térinformatikai rendszerek az általános sémáktól eltérően két logikai kategóriába osztják az entitások jellemzőit: egy kategóriát képeznek az entitások helyzeti, geometriai adatai és egy másik kategóriába kerülnek leképezésre az entitások egyéb leíró adatai, attribútumai. A geometriai és szakadatok előállítási, gyűjtési technológiája többnyire alapvetően különbözik. A geometriai és szakadatok kezelése, tárolása, modellezése szempontjából számos módszer alakult ki az elmúlt évtizedekben a két eltérő logikai adatcsoport adatainak különböző szintű logikai, fizikai szeparálásával.

Független tárolás: Az első jellemző csoport a geometriai és szakadatok független tárolását megvalósító csoport a térinformációs rendszerek kialakítását megelőző idők jellemző megoldása volt. A kor rendelkezésre álló erőforrásai, eszközei csak így tudtak megfelelő válaszidőket produkálni. Ez a modell a műszaki, térképészeti gyakorlatban egy független digitális térkép és egy független alfanumerikus leíró adatbázis formájában jelnet meg. A megoldás hátránya, hogy a független rendszer nem képes kezelni az objektumok geometriai és szakadatai közötti kapcsolatokat. A konzisztencia biztosítása a felhasználóra hárul, ami csak jelentős többletmunkával biztosítható.

Közös állomány: A fejlődés következő lépcsőfoka a geometriai és szakadatok közös állományban történő tárolása jelentette. A térinformatikai objektumokat geometriai primitívként képzik le, és ezekhez hozzáfűzzik az elemi attribútum információkat. Így biztosítva van a logikai konzisztencia. Hátrányai: A geometriai adatokra optimalizált tárolási és keresési algoritmusok hatékonyságát jelentősen csökkentette az állomány jelentős megduzzadása. Az attribútum adatok kezelése is bonyolultabbá vált.

Hibrid modell: A térinformatikai rendszereknek a vállalati üzleti, ügyviteli, műszaki folyamataiba való fokozatos belépésével felvetődött a térinformatikai adatok létrehozásának és használatának hatékonyabbá tétele. Az alfanumerikus adatok kezelését biztosító adatbáziskezelő rendszerek tömeges elterjedésével természetes igényként jelentkezett a térinformatikai objektumok geometriai adatainak és az adatbázisban tárolt szakadatainak együttes, hibrid modellben történő kezelés. A hibrid modell már jelentősen szélesebb körű igények kielégítését biztosította. A geometriai adatkezelés a geometriaiadatbázisra támaszkodott, az attribútum adatok kezelése szabványos adatbáziskezelőkön keresztül került megvalósításra. A hibrid modell alapvető problémája a komponens elemek megbízható illesztése. Az adatbázis elemeinek módosítása bonyolult végrehajtást követelt meg, a független geometriai és attribútum modulban, de a szinkronitás és a tényleges tranzakció kezelés hiánya miatt egy módosítási eljárás megszakadása a geometriai és szakadatok inkonzisztenciáját okozta. További problémát jelentett az adatok konkurens, egyidejű használatának biztosítása. Az attribútum adatok kezelését végző szabványos adatbáziskezelők konkurens adatkezelést biztosítottak, de a geometriai adatoknál csak esetlegesen működött ez a funkció. A geometriai adatbáziskezelők a teljes állomány

33

lokkolásával védték meg az állomány integritását, a módosítás befejezéséig letiltva az állomány használatát a konkurens felhasználók számára. Amennyiben az adott rendszer az egyes rétegeket önálló állományban tárolta egy réteg lokkolását is elvégezhettük..

Integrált rendszerek: A térinformatikai alkalmazások üzemszerűvé válásával a rendszerekkel kapcsolatos konzisztencia és adatelérési elvárások fokozódtak. Kézenfekvő lehetőségként kínálkozott a geometriai és szakadatok kezelését is egy adatbázison belül megoldani. A térinformatikai adatok egységes konzisztens kezelését biztosító integrált rendszerek a térinformatikai objektumok tulajdonságait egy adatbázisban de három eltérő logikai halmazban képezik le a az objektumok metrikus, koordináta állományai, a kapcsolatait tartalmazó topológiai állományok, és az objektumok attribútumai. A térinformatikai alkalmazások integrált modellre való áttérését jelentősen segíti, az a tény, hogy szabványos termékként megjelentek olyan adatbáziskezelők (ORACLE), amelyek hagyományos adattípusok mellet bevezették a geometriai primitívek tárolását biztosító mező típusokat (pont, vonal és felület típusok A relációs adatmodellek töretlen népszerűsége mellet egyre nagyobb szerepet kapnak az objektum-orientált adatmodellek.

Osztott rendszerek: A térinformatikai adatbázisok használatának intenzívebbé válásával, egyre gyakoribb feladatként jelentkezik a térinformatikai adatok széles felhasználói kör számára történő elérhetőségének, publikálásának biztosítása. Az adatok heterogén jellege, az adatgazdák, adatkarbantartók széles földrajzi környezetben történő elhelyezkedése és hálózati sávszélesség növekedésével életre hívta az osztott adatbázis modellen alapuló osztott rendszereket. Az osztott rendszerek nagy előnye, hogy szükségtelenné teszi az adatbázisok és az azt kezelő erőforrások erőszakos centralizációját.

34

22. A térbeli információs rendszerek megvalósítása, alapelvek, általános fejlesztési módszertan áttekintése. Rendszerfejlesztési alapelvek fejlődése: A térbeli információkezelés termékeinél alapvető fontosságuak a, hosszú életciklusuk és összetett technológiai felépítésük miatt már évszázadokkal ezelőtt rávilágítottak a termék készítéssel kapcsolatos szervezési kérdések fontosságára. A térinformatikai fejlesztések alapfeladatának mind a mai napig a legjobb hardver és a legjobb szoftver rendszer kiválasztását tartja. A technológia orientált szervezetek a térinformációs rendszerek megvalósítását technológiamenedzsment problémaként kezelték.

A jelentős fejlődés ellenére szembe kellett néznünk azzal a ténnyel, hogy a térinformációs rendszerek által előállított termékek minősége és üzleti haszna, messze a technológia által elméletileg biztosított lehetőségek alatt van A földmérési, térképészeti gyakorlatban tradicionálisan nagy szerepet játszó minőségbiztosítás, minőségmenedzsment „újra felfedezésével” megjelentek a teljes körű minőségmenedzsment technikák (Total Quality Management – TQM) Az eddig alapvetően termék központú szemlélet mellett megjelent a vállalati folyamatok informatikai közegben történő újraformálását támogató folyamatmenedzsment technikák széles tárháza (Bussiness Process Redesign/reengineering – BPR) Az általános társadalmi, üzleti fejlődési folyamatok szabályai alól a térinformatika sem mentesül, így ezen a tradicionálisan zárt területen is megjelentek a piaci verseny kényszerei. Ez az újabb kényszer, kialakította a felhasználók mind teljesebb körű kiszolgálását és kielégítését verseny előnyként kezelő ügyfélkapcsolat-menedzsment technikák (Customer Relationship Management – CRM) széles tárházát.

Térbeli információs rendszerek általános fejlesztési módszertana A térinformatikai rendszerek az informatikai rendszerek családjának legösszetettebb rendszerei közé tartoznak. A rendszerek életciklusa rendkívül hosszú, így létrehozásuk, továbbfejlesztésük csak szigorúan egymásra épülő fázisokban lehetséges. Az egyre összetettebb feladatokat megoldó rendszerek különböző szakterületeken dolgozó nagyszámú szakember együttműködését igénylik. A strukturált rendszerépítkezés és a prototípus rendszer (pilot project) elterjedése nagymértékben segíti a felhasználói igényeknek megfelelő térinformatikai környezet kialakítását. A térinformatikai rendszerek rendszerszervezési, project megvalósítási feladataihoz az SSADM (Structured System Analisys and Design Method - Strukturált Rendszer Elemzési és Tervezési Módszer) módszertan eszközrendszere illeszkedik. Az SSADM elkülönült egységekre osztja fel az információs rendszer fejlesztési munkáit és hatékonyan illeszkedik a különböző feladatokhoz. Az SSADM általános alapelvei: • adatvezéreltség • logikai és fizikai lépések különválasztása • a rendszer több nézőpontból történő vizsgálata • a felülről lefelé és az alulról felfelé való megközelítés • felhasználók bevonása a logikai tervezésbe • minőségellenőrzés • öndokumentálás

35

Az SSADM módszertan alapvető eljárásait az SSADM törzsrésze tartalmazza:  Megvalósíthatósági elemzés  Követelmény-elemzés  Követelmény-specifikáció  Logikai rendszerspecifikáció  Fizikai rendszerspecifikáció Az SSADM szerkezete, hierarchikus felépítése és termékközpontúsága lehetővé teszi a feladatok, termékek, határidők, ellenőrzési pontok hatékony kezelését. A módszer nagymértékben támogatja a felhasználók bevonását már a rendszertervezés korai szakaszába. A térinformatikai gyakorlat általános módszertana a strukturált rendszertervezési módszertan elvi alapjaira építve a rendszerek megvalósítását az alábbi négy fázisra osztja: I. fázis: Célok, szükségletek elemzése - tervezés előkészítés 1. Célok definiálása 2. Felhasználói szükségletek elemzése 3. Előzetes tervezés 4. Előzetes költség-haszon elemzés 5. Pilot project II. fázis: Szükségletek specifikálása - tervezés 6. Végleges tervezés 7. Javaslat kérés III. fázis: Alternatívák kifejlesztése - rendszer fejlesztés 8. Áttekintő értékelés 9. Benchmark tesztelés 10. Költség-haszon elemzés IV. fázis: Rendszer implementáció - rendszer bevezetés 11. Bevezetési terv 12. Szerződés 13. Elfogadási teszt 14. Bevezetés

36

23. A térinformatikai alkalmazások áttekintése, földügyi, közlekedési, környezeti rendszerek. a térinformatikai alkalmazások áttekintése, földügyi, közlekedési, környezeti rendszerek

A térinformációs rendszerek alkalmazása az elmúlt évtizedekben folytonosan bővült. Általánosságban elmondhatjuk, hogy ilyen rendszerek alkalmazására minden olyan területen sor kerül, ahol a helyhez kötött információknak szerepe van. (gyakorlatilag, ahol addig analóg térképeket használtak)

Alkalmazási területek:         

kormányzati információs rendszerek (l regionális tervezés, ingatlannyilvántartás, útnyilvántartás, honvédelem, stb.) ellenőrző, irányító rendszerek (katasztrófa-elhárítás) környezetvédelem - pl. monitoring természeti erőforrás-feltárás és –gazdálkodás városi és községi területek irányítása, tervezése, gazdasági fejlesztése közművek közlekedéstervezés és irányítás üzleti tevékenység oktatás és kutatás

Fontos szempont a létrehozott rendszerek nyilvános (topográfiai és kataszteri), illetve nem nyilvános (katonai és üzleti) jellege. A nyilvánosak egy nagy része hálózaton keresztül is elérhető.

Földügyi információs rendszerek

Ezek is térinformációs rendszerek. Jelentősségüket elsődleges felhasználási céljuk mellett az adja, hogy számos egyéb térinformációs rendszer alapjául szolgálnak. A földügyi információs rendszerek néhány jellemzője:       

a létrehozása állami feladat a szereplő objektumok körét szabványok, utasítások írják elő biztosítják a geometriai referenciát más térinformációs rendszerekhez összefüggő módon lefedik az egyes országok területét az adatok pontossága és megbízhatósága nagy általában elsődleges adatnyerési eljárással készülnek viszonylag kevés elemzési funkcióval rendelkeznek

37

 

a megjelenítés módját szintén előírások szabják meg segítségükkel állítják elő az állami alaptérképeket is

Két alapvető típus: Topográfiai-kartográfiai rendszerek Kataszteri rendszerek alkotják.

Topográfiai-kartográfiai rendszerek: Hagyományos céljuk:         

geometriai vonatkozási rendszer települések és közigazgatási határok az épületek az ipartelepek a közlekedési hálózat vezetékek (elektromos, távközlési, olaj, gáz) növényzet és talaj vízrajz domborzat

Mindezt térképeken ábrázolva, névrajzzal ellátva. Ezek generalizálással készültek, ezért torzítottak voltak. Itt tárolódott az adat és meg is jelent. A tipográfiai-kartográfiai térképek előállításának alapvető technológiája a fotogrammetria.

A korszerű tipográfiai-kartográfiai információs rendszerek, előállításakor szétválik a tárolás és megjelenítési funkció. Az objektumok torzításmentes tárolására szolgál a topográfiai adatbázis, amelynek alapján különböző kartográfiai megjelenítések lehetségesek. A topográfiai adatbázis az objektumok geometriai attribútum-adatait egyaránt tartalmazza.

Kataszteri rendszerek A hagyományos kataszteri rendszer legfontosabb (sokszor egyetlen) funkciója az adóztatás elősegítése volt. Az adóalap a különböző ingatlan volt. Ezekhez a rendszerekhez nem feltétlenül tartozott térkép-

38

A kataszter olyan földügyi információs rendszer, amely a szociális és a gazdasági fejlődést szolgálja. négy alapvető funkciója:    

fiskális (adózás) jogi (tulajdonviszony) gazdasági (ingatlan adás-vétel) műszaki (birtokrendezés, mérnöki tervezés)

Mo.-n a kataszteri rendszer 1972 óta az egységes ingatlan-nyilvántartás formájában realizálódik. Ezt az ingatlan fekvése szerinti körzeti földhivatal, Budapesten a Fővárosi Kerületek Földhivatala vezeti.

Közlekedési rendszerek:

Ez a térinformatika felhasználásának legjelentősebb területe. Többféle alapon csoportosítják, pl a közlekedési útvonal jellege alapján: közúti, vasúti, vízi, légi közlekedést szolgáló ranszerek. Ezeken belül kisebb csoport a jármű jellege (személyautó, kamion, autóbusz, mentőautó)

Az utóbbi időben számos új közlekedési célú információs rendszer jött létre. Ezeket gyakran Intelligens Közlekedési Rendszereknek nevezik. Térinformatikai problémák a rendszerek létrehozásával kapcsolatban:     

korlátozottak a rendelkezésre álló digitális útvonalak a legtöbb közlekedési és szállítási alkalmazás követelménye nagyon is egyedi a térinformációs rendszerek funkcionalitása nem eléggé magas szintű hiányzik a térinformatikában jártas munkaerő a két szakterület, a közlekedés és a térinformatika együttes használatának nincsenek hagyományai

közlekedési rendszerek térinformatikai funkciói:    

címillesztés: adott koordinátákhoz térképilleszéts: koordinátákkal adott pont helyzete és a digitális térképen található útvonal illesztése legkedvezőbb útvonal meghatározása útvonaltervezés

39

Környezeti rendszerek – na, erről nem tudom, h mit lehetne, ha mindemellett érdekel, h milyen programokat talált ki az usa és az eu, meg ilyenek, akkor szólj, de szerintem már ilyen későn elég ez is

24. A térinformatika várható fejlődése: fejlődési tendenciák, pesszimista, optimista jövőkép. Az elmúlt évtized fejlődési tendenciái: Grimshaw (2000) szerint a fejlődés piramis szerkezetű. A piramis alapját • a technológia (és a technológia fejlődése) jelenti. Erre épülnek: • a konkrét alkalmazások, • az elmélet alapelvek, • a szervezési módszerek. A fejlődést jellemzik: • a térinformatika iránti növekvő érdeklődés, • a technológiai szemléletet felváltja az elméleti és szervezési kérdésekre koncentráló szemlélet, • meghatározóvá válik az Internet szerepe. A növekvő érdeklődést tükrözi az alkalmazási terület bővülése. A térinformatika fejlődésének történeti alakulása: • katonai alkalmazások, • nagy állami projektek, • üzleti térinformatika létrejötte, • társadalmi (szociális) kérdések vizsgálata. Gyorsan fejlődő alkalmazási területek: • üzleti térinformatika, • közlekedés és logisztika, • távközlés. Újonnan létrejövő nemzetközi szervezetek, projektek: • Globális térinformatikai infrastruktúra (Global Spatial Data Infrastructure, GSDI) 1998, • Digitális Föld (Digital Earth) 1998, • Térinformatikai világnap, 1998, • Földmegfigyelő rendszerek rendszere (Global Earth System of Systems, GEOSS), 2005. • Térbeli információk európai infrastruktúrája (Infrastucture for Spatial Information in Europe, INSPIRE), 2005.

A további fejlődés néhány jellemzője: Az informatika fejlődésének fontos összetevője eleme az Internet alkalmazásának fejlődése. Az Internet alkalmazása fejlődésének meghatározó eleme a Web 2.0 kialakulása. Ez a jelenlegi – inkább csak olvasott – Web 1.0 változattól abban különbözik, hogy írott-olvasott tevékenységet tesz lehetővé. Ennek jele a geo-tagging terjedése, illetve, hogy a Goggle Earth tartalmát helyi információkkal a felhasználók is bővíthetik.

40

Az Internet térinformatikai célú felhasználásának lehetőségei Tsou (2004) a következőkben foglalja össze: Adat elosztás→ on-line adat árúház (adat archiválás), on-line adat ügynökség (metaadatok), Információ elosztás→ Web-alapú térkép display, navigációs szolgáltatások, Tudás elosztás→ on-line térinformatikai modellek, Web alapú térbeli elemzések. Az informatikai eszközök fejlődésének jellemzője a számítási sebesség, a tárolási kapacitás és a hálózatok átviteli sebességének további gyors növekedése. A helymeghatározó eszközök választéka növekszik. Több ország hoz létre mesterséges holdakon alapuló helymeghatározó rendszert. Rohamosan terjed az RFID alapú, illetve a hírközlési eszközökön alapuló helymeghatározás. Megkezdődik a távközlési WiFi hálózatok helymeghatározási alkalmazása. Az adatfeldolgozási technológiák átalakulnak. Ezzel kapcsolatos tendenciák: • a térbeliség – a 3D szemlélet – térnyerése, • az időbeliség figyelembevételének fokozódása, • az Internethez kapcsolódó megoldások és programozási nyelvek térnyerése.

Forgatókönyvek a térinformatika fejlődéséről: A pontban két forgatókönyvet mutatunk be: • Pesszimista forgatókönyv: a fejlődés lelassul, az éves növekedés 5-10%, • Optimista forgatókönyv: a fejlődés a jelenlegi 20% körüli szinten marad. A pesszimista forgatókönyv megvalósulása esetén a lassulás okai: • a megfelelő ismeretek és a képzett szakemberek hiánya, • költségkorlátok, • az adatok korlátozott hozzáférési lehetősége és magas ára, • jogi korlátok, • a felhasznált hálózatok túlterheltsége, • a térinformatikát el nem ismerő tudósok térhódítása, • a térinformatika elveszti identitását. Az optimista forgatókönyvet alátámasztó tényezők: • folytatódik a hardverek jelenlegi fejlődése, • a hardverek sokfélesége növekszik, • az Internet tovább fejlődik, • a geometriai adatgyűjtő eljárások széles körűen terjednek, • a szoftverek szolgáltatásai gazdagabbá válnak, használatuk egyszerűsödik, áruk csökken, • a térinformatika alkalmazása tömegessé válik, • a térinformatika alkalmazása szokássá válik, • létrejönnek a lokális, nemzeti és globális adatinfrastruktúrák, • növekszik a térinformatika szerepe a kutatásban.

41