A SURFER 10 szoftver használata
Alapszint
Szabó Gergely
1/1. Elméleti alapok. Raszter-, és vektor alapú adatbázisok.
1/2. A SURFER 10 szoftver főbb jellemzői, szoftverkörnyezet A SURFER 10 szoftver indítása után a kezdőoldalt az 1. ábra mutatja.
1.ábra. A SURFER 10 nyitóoldala. A képernyő középső, túlnyomó részét a rajzfelület (Plot1/Worksheet) foglalja el (1). Itt jelenítjük meg a térképeket, szelvényeket, függvényeket, táblázatokat, stb. A képernyő bal
felső részén (2) találjuk az objektumkezelő (Object Manager) ablakát. A munka során megnyitott állományaink itt jelennek meg rétegenként. Ha valamely réteg nevére itt rákattintunk, annak tulajdonságai a bal alsó sarokban (3 – Property Manager) jelennek meg. A képernyő felső sorait a legördülő menük és a legfontosabb parancsok gombjai foglalják el (4). Ezek a parancsok természetesen a legördülő menükben is elérhetőek. 1/3. Adatformátumok, kiterjesztések a szoftverben A szoftver a különböző adatformátumok igen széles skáláját képes megnyitni (pl. tiff, jpg, stb.), de azoknak csak egy részéből tudunk adatokat kinyerni. A program saját raszteres adatformátuma a „*.grd”. Egy raszteres adatbázis létrehozásakor ilyen kiterjesztéssel menti az adatainkat. Emellett a kész térképeinket és diagramokat exportálni is lehet (File→Export) egyéb, elterjedt formátumokba (pl. jpg, bmp, tif, stb.). Amennyiben egy kész raszteres állományt, például egy térképet kívánunk megnyitni, át kell gondolnunk, hogy mi azzal a célunk. A „File” legördülő menü „Open” menüponttal megnyitva azt ugyanis a szoftver automatikusan az ú.n. „Grid Node Editor” módot indítja, azaz a megjelenített raszteres állomány egyes rácspontjainak az értékeit módosíthatjuk. Így viszont az eredeti térképi állományunk alig ismerhető fel (2. ábra).
2. ábra. Egy raszteres térképi állomány megnyitása a File→Open paranccsal. Amennyiben raszteres térképünket koordináta-helyesen, eredeti színekkel szeretnénk megjeleníteni, azt a „Map” legördülő menü „New” pontjának „Base Map” parancsával tehetjük meg, erről később részletesen lesz szó. A SURFER legnagyobb erőssége egy folyamatos raszter-alapú felület kialakítása, térben egyenetlenül, elszórtan elhelyezkedő mérési pontok alapján. E mérések számos alkalommal táblázatos formában állnak rendelkezésre, melyeket ugyancsak a „File” legördülő menü „Open” parancsával nyithatunk meg. A szoftver képes kezelni a táblázat-típusú adatbázisok közül többek között az *.xls, az *.xlsx, az *.slk, valamint a *.txt formátumokat is. Táblázataink saját kiterjesztése a programban *.dat lesz. A táblázat megnyitása után adataink a rajzfelületen jelennek meg, annak bal felső sarkában pedig új fülként látjuk adatbázisunk nevét (3. ábra).
3. ábra. Táblázatos adatok megnyitása. Az ábrán azt is megfigyelhetjük, hogy mi az optimális adatszerkezet formátuma: az első két oszlop a koordinátákat tartalmazza, a harmadik pedig azt a változót, mely alapján a szoftver az interpolációt elvégzi (jelen esetben ez a tengerszint feletti magasság). A koordináták mértékegysége lehet m (pl. EOV vagy UTM) és fok is (pl. WGS-84), ez utóbbinál azonban a decimális fok formátumot válasszuk (pl. 47,25º; 21,5º). A koordináta rendszerek széles skáláját találjuk a szoftverben (a legújabb, 10.7-es verzióban az EOV is benne van), ezek beállítására később visszatérünk. Ugyancsak meg kell említenünk az „*.srf” kiterjesztést, mely a rétegeket azok beállításaival együtt menti el, így az ebben a formában mentett projektjeink minden rétege az elmentéskori beállításokkal nyitható meg. Mivel a fájl minden rétegünket tartalmazza, így mérete viszonylag gyorsan jelentékeny méretűre hízhat, így célszerű figyelnünk arra, hogy hány réteggel dolgozunk egy-egy projektben, főként akkor, ha nagy felbontású raszteres állományok is vannak (pl. légifotók). Amennyiben nem áll rendelkezésünkre „*.srf” kiterjesztésű „projekt állomány”, de már van külső raszteres térképünk, azokat a „Map” legördülő menü „New” pontjában található parancsokkal nyithatjuk meg koordináta- és színhelyesen. A 2. ábrán bemutatott alaptérkép helyes megjelenítése a „Map → New → Base Map” menüponttal lehetséges (4. ábra).
4. ábra. Alaptérkép koordináta-helyes megnyitása. Ezzel a módszerrel nemcsak raszteres, hanem vektoros állományokat is megnyithatunk (pl. ESRI – shp, vagy CAD – dxf). 1/4. Raszteres és interpolált felületek megjelenítése, grafikai adatok beállítása és módosítása Nyissunk meg egy raszteres állományt az előző fejezetben már megtanult módon, a „Map” legördülő menü „New → Base Map” menüponttal (4. ábra). Itt most egy szkennelt, EOV vetületi rendszerű térképet nyitunk meg. A képernyő bal oldalán az objektumkezelőben (Object Manager) automatikusan megjelentek a releváns rétegek. A felső sorban a „Map” a teljes térképünkre vonatkozik. Ebbe több réteget is beletölthetünk, jelenleg egyetlen fedvény (Base→Image) van benne. Ugyancsak a „Map” részét képezik a térkép koordináta tengelyei (Right, Left, Top, Bottom Axis). Az egyes pipák kivételével a rétegek és térképi elemek időlegesen eltávolíthatóak, vagy visszanyithatók. Bármely elemre kattintunk, annak tulajdonságai megjelennek a képernyő bal oldalának alsó felén (5. ábra). A „Map”-re kattintva a teljes térkép tulajdonságait állíthatjuk.
5. ábra. A fedvények tulajdonságainak lekérdezése. Az egyes tulajdonság-fülekre (View, Scale, Limits, Frame, Coordinate System) kattintva állíthatjuk azok paramétereit. Ezek közül most a legfontosabbakat vesszük sorra. A „View” alatti csúszkákkal forgathatjuk és dönthetjük a térképet. A „Scale” a térkép méretét definiálja (méretarány). A „Limits” értékeinek állításával szabályozhatjuk, hogy mely koordinátáktól induljanak a térkép peremei. Ez akkor hasznos például, ha nem szándékozunk a teljes térképet ábrázolni, hanem annak csupán egy részét (6. ábra).
6. ábra. A térkép határainak módosítása. A „Coordinate System” fül alatt definiálhatjuk a térkép vetületi rendszerét. A földrajzi koordinátákat a „Predefined→ Geographic (Lat/Long)→World Geodetic System 1984” ponttal definiálhatjuk, míg az EOV-t a „Projected Systems→ Regional/National→ Hungary→ HD72/EOV pontban találjuk. Több fedvényt is megnyithatunk egy térképen belül, ilyenkor az Objektumkezelőben (Object Manager) a „Map” fülre a jobb gombbal kattintunk. Ekkor kapunk egy panelt, mellyel – többek között – ránagyíthatunk a teljes térképre (Zoom selected), megváltoztathatjuk a fedvények sorrendjét (Order Objects), és újabb réteget adhatunk a térképhez (Add). Ez utóbbira kattintva a megnyitható állománytípusok széles skálája jelenik meg (7. ábra).
7. ábra. Réteg hozzáadása a térképhez. Külső térképet (pl. *.shp, dxf, dwg, tiff, jpg, stb.) továbbra is a legfelső, „Base Layer” ponttal nyithatunk meg. Nemcsak a teljes térképnek, hanem azon belül az egyes alapadatbázisoknak (Base) is saját (korlátozottabb) tulajdonságai vannak. E paramétereket úgy állíthatjuk, ha az objektumkezelő „Base” pontjára, kattintunk egyet, így a képernyő bal alsó részén ennek tulajdonságai jelennek meg (8. ábra). Az alaptérképnek ugyancsak van néhány, önállóan állítható tulajdonsága, ilyenkor a „Base” pontban lévő alaptérképünkre kattintunk (8. ábra).
8. ábra. Alaptérkép tulajdonságai. Térképeinket a szoftver minden esetben koordinátákkal együtt jeleníti meg, még abban az esetben is, ha azok nem valós koordináta-rendszert jelentenek. A tengelyek beállításaihoz az objektumkezelőben férünk hozzá: a „Map” részeként, térképünk mind a négy oldalához külön sorban találjuk meg a tengelyek tulajdonságait (9. ábra).
9. ábra. E sorok bármelyikére kattintva a képernyő bal alsó részén megjelennek az adott tengely tulajdonságai. Itt állíthatjuk be pl. a tengelyek grafikai tulajdonságait (vastagság, szín, vonaltípus), valamint itt változtathatjuk meg a koordináták számformátumát, méretét, színét, stb. Az egyes értékek változtatásával a tulajdonságok rögtön láthatóan megváltoznak, így heurisztikus módszerrel a folyamat könnyen elsajátítható.
Önálló feladat: Nyissuk meg a példakönyvtárban lévő „tarozo_urfelv.tif” nevű űrfelvételt, valamint az ugyanitt található „tarozo_tavak.shp” vektoros térképet koordináta-helyesen, majd a vektoros állományunknak állítsuk be a vetületi rendszerét (EOV). Ponttérkép (Post Map) beállításai A szoftver képes arra, hogy a mért, pontszerű adatainkat egy táblázatból azok valódi pozícióiban mutassa meg. Az így kialakított ponttérképet ábrázolhatjuk külön, vagy kombinálva más térképi rétegekkel. A táblázat lehet szövegállomány (pl. *.txt), de a szoftver felismeri a legtöbb táblázat-formátumot (pl. *.dbf, *.xls, *.xlsx, *. slk, stb.). Arra természetesen figyelnünk kell, hogy a táblázat tartalmazza a pont X és Y koordinátáit, valamint azt az adatot, mely a mérés során keletkezett, vagy amit szeretnénk megjeleníteni (Z). Ha a táblázat nem X,Y,Z sorrendben tartalmazza az adatokat, vagy más adatokat is tartalmaz, akkor a megnyitás után manuálisan is beállíthatjuk a forrásoszlopokat. Megnyitáshoz kattintsunk a „Map” legördülő menü „New” pontjában a „Post Map…” alpontra. Példánkban egy buckán felvett tengerszint feletti magasságokat tartalmazó EXCEL táblázatot olvastunk be ponttérképként (10. ábra).
10. ábra. Post Map tengerszint geodéziai mérésekből. A megnyitás után az objektumkezelőben (Object Manager) a „Post” –ra kattintva megnyílik a tulajdonságokat tartalmazó panel (Property Manager). A „General” fül „Worksheet Column” pontjában állíthatjuk be a koordinátákat tartalmazó oszlopokat. Amennyiben ezeket nem helyes sorrendben ismerte fel a szoftver, vagy nem a megfelelő oszlopokat rendelte a koordinátákhoz, úgy az egyes sorokra kattintva (X coordinates / Y coordinates) egy legördülő fülnél kiválaszthatjuk a helyes oszlopneveket manuálisan (11. ábra).
11. ábra. A helyes koordinátaadatok oszlopainak kiválasztása manuálisan, a tulajdonságok ablakban. A térképen alapbeállításban pontjaink kis keresztek sokaságaként jelennek meg. Ezt megváltoztathatjuk az objektumkezelőben a „General” fül „Default symbol” almenüjének „Marker Properties” pontjában. A „Marker Properties” előtti jelre kattintva kibontjuk annak tulajdonságait. A „Symbol” sorra kattintva a legördülő listából választhatunk másik szimbólumot (12. ábra). Amennyiben a készlet nem tartalmaz olyan szimbólumot, amilyenre szükségünk lenne, úgy kattintsunk egy sorral lentebb, a Symbol Set” sorra. Itt jegyezzük meg, hogy a SURFER (hasonlóan a többi GIS szoftverhez) betűként tárolja a szimbólumokat. Telepítéskor több ilyen készlet is a PC-re került, melyeket most használhatunk. A SURFER által telepített szimbólumok „GSI” kezdőbetűkkel találjuk meg a listában (Golden Softvare
Inc.). Ugyancsak megjegyezzük, hogy a szoftver nemcsak a saját, de a más szoftverek által feltelepített fontkészletekből is tud használni szimbólumokat, így azokat is beállíthatjuk. A Windows által tárolt betűkészletek mindegyikét ugyancsak kiválaszthatjuk, mint szimbólumkészlet. Igen hasznos például a „Windings”, vagy a „Webdings” készlet a Windows sajátjai közül.
12. ábra. A pontszimbólumok megváltoztatása a tulajdonságkezelőben. A „Default Symbol” szekció lentebbi részén állíthatjuk be a szimbólumok színét, átlátszóságát (Opacity), valamint elforgathatjuk a szimbólumot egy általunk megadott fokértékkel (default angle). A „First row / Last row / Frequency” sorokkal azt szabályozhatjuk, hogy a pontjaink mekkora része legyen látható a térképen. A „First row” és a „Last row” az eredeti adattáblázat soraira vonatkozik, a „Frequency” pedig arra, hogy minden hányadik sorban található adatot ábrázoljon. Ha az „All” négyzetébe pipát helyezünk, úgy az összes adatunk ábrázolásra kerül a térképen (12. ábra). Az egyes szimbólumok méretét a tulajdonságkezelő panel „General” fülének alsó részén állíthatjuk be (12. ábra). Itt megadhatunk fix méretet (Fixed size), ebben az esetben a szimbólumok mérete egyforma, vagy megadhatunk arányos értéket is (Proportional), ilyenkor a szimbólumok mérete arányos egy adatoszlopunk értékeivel. Ekkor a megjelenő „Scaling” menüben kell megadnunk, hogy mely adatoszlop értékei alapján változzanak a szimbólumok (13. ábra).
13. ábra. Változó szimbólumméretek megadása egy adatoszlop alapján.
Az egyes pontjainkhoz címkéket is helyezhetünk. Ezek lehetnek értékek, megjegyzések, azonosítók, stb. A címkék aktiválásához kattintsunk a tulajdonságkezelő (Property Manager) „Labels” fülére (14. ábra).
14. ábra. A címkék beállítása. A „Worksheet column” sorban állíthatjuk be a táblázatunknak azt az oszlopát, amelynek értékeit kiíratjuk az egyes pontok mellé címkeként. Az „Angle” sorban vízszintestől eltérő címkézést adhatunk meg. A „Font Properties” sor előtti jelre kattintva kibontjuk a címkéink betűtípusának tulajdonságait. Itt adhatjuk meg a betűtípust, annak méretét, színét, áttetszőségét, stb., valamint azt is beállíthatjuk, hogy a címkék milyen irányban helyezkedjenek el a pontokhoz képest (Position relative to symbol). A szimbólumok mérete és a címkék függetlenek egymástól, azaz megadhatunk egy oszlopot címkézésre, és egy ettől különbözőt a szimbólumok méretére. A ponttérkép (Post Map) egy külön típusát alkotják az osztályozott ponttérképek (Classed Post Map). Itt a megjelenítés mellett osztályokat is kialakít a szoftver (melyek azután manuálisan megváltoztathatók), így pontjaink automatikusan valamely osztályba is tartoznak. A megnyitáshoz kattintsunk a „Map” legördülő menü „New” pontjának „Classed Post Map” parancsára. Nyissuk meg táblázatos (X/Y/Z típusú) adatainkat. A szoftver automatikusan osztályokba rendezi a pontjainkat a Z oszlop alapján, és az egyes osztályok egyedi szimbólumokkal jelennek meg (15. ábra).
15. ábra. Az osztályozott ponttérkép tulajdonság panelje.
A tulajdonságok panelen megváltoztathatjuk az osztályok számát, az osztályozási módot, az egyes osztályok szélső értékeit, valamint az alkalmazott szimbólumot. A módszerrel bemutathatjuk például azokat a pontokat, melyek egy bizonyos határérték alatti, vagy feletti értékekkel rendelkeznek. Példánkban két osztályt alakítottunk ki, ahol a piros pontok 130mBf alatti, míg a kékek 130mBf feletti értékűek (16. ábra).
16. ábra. Két osztályos ponttérkép.
Önálló feladat: Nyissuk meg a példakönyvtárban lévő „Fem_vizsgalat_eredm.xlsx” táblázatot osztályozott ponttérképként úgy, hogy az a réz mért értékei alapján három csoportba osztályozza az adatokat, a fúrás jele pedig minden pont mellett megjelenjen. A Contour map beállításai A SURFER által létrehozott GRID-típusú raszteres rétegeket a „Map” legördülő menü „New” pontjának „Contour Map…” parancsával nyithatjuk meg. Adatbázisunk az alapbeállításokkal jelenik meg, izovonalas térkép formájában (17. ábra).
17. ábra. GRID réteg megjelenítése.
A rétegtulajdonságokhoz az objektumkezelő ablak „Contours” pontjára kattintva férhetünk hozzá. A „General” fül alatt a „Filled Contours” menüben kipipálva a „Fill contours” pontot az izovonalak által lehatárolt felületeket kitölti a szoftver, a „Color scale” pont bejelölésével pedig a kitöltések jelmagyarázatként megjelennek (18. ábra).
18. ábra. Színfokozatok és jelmagyarázat. A szoftver alapállapotban szürkeárnyalatos skálát használ, valamint az izovonalak (példánkban szintvonalak) beosztását is automatikusan végzi el. Az ezekkel kapcsolatos beállítások módosításaihoz kattintsunk a tulajdonságkezelő (Property Manager) második, „Levels” fülére (19. ábra).
19. ábra. A színfokozat módosítása. A „Fill colors” sor jobb szélére kattintva egy legördülő menüből választhatunk más színösszeállítású paletták közül (19. ábra). Amennyiben nem találunk megfelelőt, saját palettát is összeállíthatunk. Ekkor válasszunk egy olyan palettát, mely közelít az általunk elvárthoz. Ebben az esetben a „Land” nevű paletta majdnem topográfiailag helyesen ábrázolja a színeket, de a felső régióknál a gyártó kék színt adott meg az elfogadott fehér helyett. Kattintsunk a paletták alatt megjelenő „Custom” gombra, így megnyitva a paletták szerkesztésére szolgáló panelt (20. ábra).
20. ábra. Paletta szerkesztése. A színes sáv alatt elhelyezkedő jelölők mutatják az egyes színváltások helyeit. Ezeket elmozdítva finomhangolható a skála, valamint az egyes jelölőkre kattintva a „Color” melletti legördülő menüben meg is tudjuk változtatni azok színét. Plusz jelölőket is elhelyezhetünk, ehhez elegendő egyet a majdani jelölő helyére kattintani a színes sáv alatt. Egy színjelölő törléséhez kattintsunk arra a bal egérgombbal, majd használjuk a Delete-t. A panel jobb oldalán elhelyezett „Save…” gombbal el is menthetjük az általunk szerkesztett palettát, így a következőkben azt egyszerűen beolvashatjuk a „Load…” paranccsal. Az izovonalak számát több módszerrel is szabályozhatjuk. Legegyszerűbb esetben a „Levels” fül „General” pontjában a „Level method” típusa „Simple”. Ekkor a „Minimum contour”, „Maximum contour”, és a „Contour interval” sorok értékeinek változtatásával módosíthatunk. A „Minimum contour”, és a „Maximum contour” értékei a legalacsonyabb és a legnagyobb izovonal-értékeket adják meg, míg a „Contour interval” segítségével azt adjuk meg, hogy milyen értékenként rajzolja meg az izovonalakat a szoftver. A „Major contours” jelenti azokat az izovonalakat, melyek értékkel vannak ellátva. Megadhatjuk, hogy minden hányadik vonal legyen fő izovonal, így ezek mind értékkel együtt jelennek meg. Ha a „Minor contours” pontban a „Show labels” pontot kipipáljuk, úgy az összes izovonal értékkel együtt fog megjelenni. Amennyiben több beállítási lehetőséget szeretnénk, az első sorban (Level method) válasszuk az „Advanced…” pontot. Ekkor a következő sorban az „Edit levels…” gomb jelenik meg, melyet megnyomva a 21. ábrán látható, „Properties” nevű panel ugrik fel.
21. ábra. Az Advanced Edit tulajdonságok panelje.
E panelen a felső sor gombjaira kattintva igen széles lehetőségek közül válogathatunk, melyeket itt most csupán címszerűen sorolunk fel. A „Levels” panelen adhatjuk meg az izovonalak legkisebb és legnagyobb értékét, valamint azok intervallumát. A”Line” panelen definiáljuk az egyes izovonalak tulajdonságait (szélesség, szín, vonaltípus), továbbá lehetőségünk van arra, hogy a vonalak színfokozat szerint változó színben legyenek ábrázolva (Properties → Gradational). A „Fill” menüpontban szabályozható a színskála, a már megismert módon. A „Label” panelen az egyes izovonalak megírásának feltételeit rögzíthetjük: hány vonal szerepeljen értékkel, stb. A „Hach” parancs segítségével az izovonalak közül bármelyiket külön megjelölhetjük oly módon, hogy a „Yes”–el megjelölt vonalak fogazottak lesznek. Definiálható a rajz úgy is, hogy kizárólag az önmagukba visszatérő izovonalak legyenek fogazva. Ez igen hasznos akkor, ha például egy gödröt szeretnénk a térképen kiemelni. A 22. ábra a fenti paneleket együttesen mutatja be.
22. ábra. Az „Advanced Edit” paneljei.
Önálló feladat: Nyissuk meg a példakönyvtárban lévő „tavak_arzen.grd” állományt, és színezzük az egyes fokozatait a kék árnyalataira, majd vastagítsuk meg a 20µg/l-es izovonalat.
3D Surface Az interpolált felületeinket a szoftver képes „3D”-ben is megjeleníteni. Ezt a „Map” legördülő menü „New” alpontjának „3D Surface…” parancsával érhetjük el (23. ábra). A megjelenítés – ismét alapbeállításokkal – rögtön megtörténik, melyeken később változtathatunk.
23. ábra. A 3D megjelenítés alapbeállításokkal. Az alapbeállításokkal megjelenített 3D-nézet általában vertikálisan erőse túltorzított, és a paletta sem feltétlenül megfelelő. Ezért általában szükséges a tulajdonságok hangolása, melyet az eddig megszokott módon végzünk: az objektumkezelőben a „3D Surface”-re kattintva a „Property Manager” ablakban megjelennek a réteg tulajdonságai. Amennyiben a „Contour Map” nézetnél már készítettünk saját palettát, azt itt megnyithatjuk a „General” fül „Material Color” részében (24. ábra).
24. ábra. A 3D nézet tulajdonságpanelje.
A „General” fül „Base” részében definiálhatjuk, hogy milyen legyen a modellünk alsó részének színe, és az ott futó vonalak (Edit Base Properties…). Ezek természetesen csak akkor érvényesülnek, ha a „Show base” mellé pipát helyezünk. A tulajdonságkezelő ablak Mesh fülénél egy rácshálót helyezhetünk a felületre, mely annak láthatóságát/értelmezhetőségét segíti. A „Lightning” fül a modell simítását vezérli, valamint itt szabályozhatjuk a képzeletbeli napsugarak beesési szögét és irányát (Light position).
A modell magassági torzítását nem a rétegtulajdonságok, hanem a térképi tulajdonságok között kell keresnünk. Kattintsunk az objektumkezelő (Object Manager) „Map” szavára. Alul, a tulajdonságablakban a teljes térkép tulajdonságai jelennek meg, ahogy erről korábban már volt szó.
25. ábra. A vertikális torzítás csökkentése. A Scale fülön egy újabb rész jelent meg „Z-Scale” néven. A „Length (page units) értéket csökkentve a vertikális torzítás csökkenni fog. 3D nézetünket elforgathatjuk a felső gombsor gombjával. Ehhez először a kijelölő gombbal ( ) kattintsunk egyet a modellen, ezután a gombbal már elfordíthatjuk a modellt. Ugyancsak a nézetet és a forgatást vezérelhetjük a „View” fülre kattintva. 1/5. Több rétegű térképek összeállítása, azok különböző formátumú/célú exportálása Egyszerre több térképünk is lehet az objektumkezelőben. Amennyiben ezek definiált vetületi rendszerrel rendelkeznek, lehetőség van ezek összeolvasztására. Első lépésként kijelöljük az összeolvasztandó térképeket vagy a felső gombsor gombjával, vagy az objektumkezelőben a Shift gombot lenyomva tartva az összes „Map”-re kattintunk egyet. Ezután a „Map” legördülő menü „Overlay Maps” parancsával elvégezzük az összeolvasztást. Ekkor az Objektumkezelőben az addig különálló térképek eggyé olvadnak, mely több réteget tartalmaz (26. és 27. ábra). Az egyes rétegek egymáshoz képesti sorrendje megváltoztatható. Ha például lentebb van a listában egy réteg, akkor annak bizonyos részeit (vagy az egészet) letakarhatja egy fentebb elhelyezkedő fedvény. Ezek sorrendjét megváltoztathatjuk úgy, hogy a mozgatni kívánt fedvény nevét megragadva a lista más részére vontatjuk. Példánkban a raszteres „Contours” réteg fentebb volt, mint a vektoros „Base” réteg, így eltakarta a felszín az utakat. Ezért a „Base” réteget megragadva azt a „Contours” fölé vontattuk az egyesítés után (27. ábra).
26. ábra. Térképek összeolvasztása.
27. ábra. Az összeolvasztott térképek. A kész térképeinket a „File” legördülő menü „Save As…” pontjában *.srf formátumba menthetjük. Ez tartalmazza minden rétegünket, és azok beállításait is. Amennyiben más formátumban szeretnénk menteni a térképet, a „File” legördülő menü „Export…” parancsát használjuk. Itt számos, egyéb szoftverek által támogatott formátumba menthetünk, például *.jpg, *.tiff, vektor alapú rétegeknél *.dxf, *.shp, stb.
Önálló feladat: Nyissuk meg a példakönyvtárban lévő „tarozo_urfelv.tif” nevű űrfelvételt, valamint az ugyanitt található „tarozo_tavak.shp” vektoros térképet, majd exportáljuk tiff formátumban.
A raszteres és vektoros állományok közötti átmenetre jó példa a rács-alapú vektor térkép. Ebben az esetben a már meglévő felületünk adatai alapján a szoftver egy olyan vektoros állományt generál, ahol az egyes rácspontokon egy-egy nyíl mutatja a raszter által modellezett felület térbeli trendjét (irányultságát) és nagyságát. Készítsük el egy domborzatmodellen a várható vízfolyás-irányokat és intenzitásokat. Kattintsunk a „Map” legördülő menü „New” pontjában az „1-Grid Vector Map…” pontra. Nyissuk meg a „Bagamer_bucka.grd” nevű állományt. A szoftver kirajzolja a domborzat lokális változásainak jellemző irányait, és azok erősségét (28. ábra).
28. ábra. A raszter-alapú vektortérkép készítése.
alatt
A tulajdonságkezelőben a „Symbol” fül alatt a nyíl tulajdonságait, míg a „Scaling” fül a választott szimbólum megjelenítésének tulajdonságait találjuk meg.
2/1. Ismétlés 2/2-3. Modellezés, grid felületek kialakítása a SURFER 10 szoftverben Általában egy területről szabálytalan elrendezésben állnak rendelkezésre adatok, alkalmazkodva a mintavételi körülményekhez, terepi lehetőségekhez, a domborzathoz, stb. A 29. ábrán egy ilyen, szabálytalan térbeli elrendeződésű pontmintavételi térképet látunk, amely az arzén mennyiségét mutatja (μg/l).
29. ábra. Szabálytalan elhelyezkedésű mintavételi pontok. Ha a mintavételi pontok alapján meg kívánjuk határozni a pontok közötti területeken a koncentrációt, akkor függvénymodelleket kell készítenünk, hogy egy folyamatos értékfelületet (→függvényfelületet) kapjunk a területre. Ilyenkor egyfajta közelítő módszert használunk, mely a függvény nem ismert értékeire ad közelítést az ismert értékek alapján. Ezt olyan esetekben tehetjük meg, amikor az a kiindulási feltevés, hogy két értékhalmaz között (pl. az arzén-koncentráció és annak területi elhelyezkedése) kapcsolat van. Ha csak véges számú értékpár áll rendelkezésünkre, de a többi értékre is szükségünk van, akkor a rendelkezésre álló adatokra függvényt (vagy függvényrendszert) illesztve, megbecsüljük a nem ismert értékeket. Ha ismert pontok között végezzük ezt, akkor interpolációról beszélünk, míg a rendelkezésre álló pontokon kívül extrapoláció a folyamat neve. A becslés természetesen csupán nagy valószínűséggel jó közelítést ad a lehetséges értékre, amely annál pontosabb, minél erősebb a kapcsolat a két adathalmaz között (itt a térbeli helyzet és az arzénkoncentráció). Az extrapoláció esetében e becslés eleve nehézkesebb, mivel a tér egyik irányába nem áll rendelkezésre mért adat. Matematikai-statisztikai módszerek igen széles skálája foglalkozik az interpolációval, a tudományterüket irodalma igen nagy múltú és kiterjedt. Számos interpolációs eljárás létezik, melyek igen eltérő eredményeket képesek produkálni. A SURFER 10 ezek közül 12 félét tartalmaz, melyek alapvetően két nagy csoportra bonthatók. Az egzakt interpolátorok feltételezik, hogy minden ismert érték tökéletesen helyes, és kevésbé figyelik a térben változó trendeket. A közelítő interpolátorok nagyobb hangsúlyt fektetnek a térbeli változások trendjeire, és ezek képesek kissé felülbírálni a helyi értékeket. Itt hangsúlyozódik igazán Tobler törvénye, mely kimondja, hogy a térben egymáshoz közelebb elhelyezkedő pontok értékei nagyobb valószínűséggel hasonlóak, mint az egymástól távolabbi értékek.
Ezek mellett szokás még globális és lokális interpolátorokat is megkülönböztetni, ezek tárgyalására itt most nem térünk ki. A SURFER-ben a „GRID” legördülő menü „DATA” parancsával végezhetjük el a folyamatos felületek interpolációját (30. ábra).
30. ábra. Az interpoláció párbeszédablaka. A bal felső sorban definiáljuk a két horizontális koordinátát adó oszlopot (X, Y), valamint azt, amely az interpolálandó értékeket tartalmazza (Z). A sorok melletti gombokkal lehetőségünk van az adatok szűrésére (Filter), azok megtekintésére (View), valamint kérhetünk statisztikai elemzést azokra (ez utóbbit jórészt a jobb oldalon elhelyezett, „Grid Report” opcióval is kérhetjük). A raszterfelület kialakításának, azaz az interpolációnak a fő típusát a „Gridding Method” pontban állíthatjuk be. Összesen – ahogy arról már volt szó – 12 fő interpolációs típust tartalmaz a szoftver 10-es verziója. Ezek egymástól akár jelentősen eltérő eredményeket produkálhatnak, de ez igaz egy-egy típus eltérő paraméterezésére is. Általánosságban a következő szabályok mondhatók el az interpoláció alapvető használatáról: A több mintavételi pont általában biztosabb függvénykapcsolatot, így pontosabb becslést tesz lehetővé, így törekedjünk a minél több pont használatára. Az egymás közelében előforduló, hirtelen értékingadozások sok interpolátort (pl. a minimum görbület – „Minimum Curvature”) könnyen „elhúznak”, és eltúlzott becsült értéket adhatnak. Ilyenkor célszerűbb olyan interpolátort választani, mely nem feltétlenül érinti az ismert pontokon a mért értéket, összességében viszont megbízhatóbb lesz a generált felület. A távolsággal fordítottan súlyozott interpolátor (IDW – Inverse Distance Weighted) érzékeny lehet az ú.n. „ökörszem effektusra”, vagyis ha a súly túlzottan a lokális irányba hat (azaz az 1/X-nél X hatványa egyre nagyobb), akkor hajlamos csak a lokális értékekre koncentrálni a függvény, és kisebb-nagyobb „gödrök” vagy „hegyek” jelennek meg a felületben. Minél magasabb rendű polinomokat alkalmazunk, a függvény annál hajlamosabbá válik a „belengésre”, így a becslés egyre inkább torz lehet. Ha jelentős extrapolációra is szükség van, az interpolátorok egy része eleve rossz eredményt fog adni (pl. minimum curvature). Ilyenkor válasszunk másik módszert. Összességében az interpoláció egy igen összetett eljárás, melynek megalapozott használata hosszú idejű gyakorlást és biztos matematikai hátteret kíván meg. Így kezdetben igyekezzünk egyszerűbb módszereket választani (pl. minimum curvature, vagy lineáris krigelés), és a kapott eredményt alaposan vizsgáljuk meg. Az interpolációs panel középső részén aduk meg a leendő raszteres felület nevét (Output Grid File). A panel alján a „Grid Line Geometry” pont alatt határozhatjuk meg, hogy
a leendő raszteres állomány mekkora rácselemekből (pixelekből) épüljön fel. Ez fogja meghatározni, hogy a raszterünknek mekkora legyen a térbeli felbontása. A szoftver automatikusan felajánl egy értéket, mely általában 100 körüli pixelt igyekszik kialakítani legalább az egyik irányban. Ehhez a pixelek méretét (Spacing) automatikusan tölti ki. Az érték általában nem egész, ami legtöbb esetben nem zavaró, de – főként kezdetben – célszerű egész értékekre átírni. Ez természetesen csak akkor lehetséges, ha a koordináták minimum és maximum értékeinek különbségei egész számú többszörösei a pixelméretnek. Azaz ha a pixelméretet 10 méternek választjuk, akkor egyik irányba sem lehet a minumum-maximum érték például 574229,323 – 575392,9987, hiszen a két szélső koordináta különbsége nem osztható tízzel. Ilyenkor a területet célszerű egy kicsit csökkenteni (nem növelni, mert akkor már extrapolálni is kell a szoftvernek), azaz a minimum értéket nagyobbra, a maximumot pedig kisebbre állítani úgy, hogy a két érték különbsége osztható legyen az általunk megadott pixelértékkel. E példánkban ez tehát 574230 és 575390 lesznek az új értékek. Ekkor az egységnyi értéket (Spacing) már 10-re (vagy más, számunkra megfelelő értékre) tudjuk állítani. A szoftver a panel jobb szélén az oszlopok és sorok számát (# of Lines) automatikusan igazítani fogja. Az „OK” megnyomása után a szoftver jelenti, hogy a kért fájt elkészítette. Ennek megnyitása a már tanult módon, a „Map” legördülő menü „New” pontjában lehetséges. Megnyithatjuk izovonalas térképként (Contour Map), vagy 3D felületként is (3D Surface) (31. ábra).
31. ábra. Interpolált felületünk megjelenítése 3D modellel és izovonalakkal. Amennyiben a kialakított térképen meg kívánjuk vizsgálni az egyes rácspontokhoz tartozó értékeket, akkor az interpolált felszínt a „File” legördülő menü „Open” parancsával nyitjuk meg. Ekkor adatbázisunk az ú.n. „GRID NODE EDIT” módban lesz látható (32. ábra).
32. ábra. A „Grid Node Editor” mód. Ebben a módban az egyes rácspontok külön lekérdezhetőek, így rákattintva egy-egy pontra, azok koordinátái, sor- és oszlopszáma, valamint az interpolált érték (Z) látható a felső sorban (32. ábra), mely akár meg is változtatható manuálisan.
Önálló feladat: Nyissuk meg a példakönyvtárban lévő „Fem_vizsgalat_eredm.xlsx” nevű adattáblát, és generáljunk interpolált felületet a réz mért értékei alapján. 2/4. Levezetett térképek szerkesztése Az elkészült modellből további levezetett térképeket hozhatunk létre, melyek értékes információkkal szolgálnak a területre vonatkoztatva. Ezek létrehozásához kattintsunk a „GRID” legördülő menü „Calculus…” pontjára. A megjelenő panelen számos levezetett térkép elkészítését ajánlja fel a szoftver (33. ábra).
33. ábra. A „Calculus” panel. A „Terrain Modelling” pontban találjuk meg a leggyakoribb felületmodellezéssel kapcsolatos levezetett térképeket, például a lejtőkategóriát (33. ábra), vagy a kitettséget. Ezek
mellett további lehetőségeket is felajánl az alpont, melyek összetett vizsgálatokhoz adnak alapot (pl. felszín görbültségének vizsgálata). Köbtartalom számítását a SURFER 10 a „GRID” legördülő menü „Volume…” parancsával végzi. A panelt megjelenítve (34. ábra) választani kell, hogy mely felületen számoljon köbtartalmat és milyen felülethez képest. Referenciaként választhatunk egy másik felületet, vagy megadhatunk egy konkrét magassági szintet, amitől felfelé és lefelé is kiszámítja a szoftver a köbtartalmat.
34. ábra. Köbtartalom számítása. A 34. ábrán a jobb felső sarokban láthatjuk a panelt, melyen a 126m tengerszint feletti magasságot határoztuk meg referenciafelületként. A térképen ezt az értéket vastagon jelöltük. Az „OK” megnyomása után a bal oldali panelt kapjuk, ahol a szoftver több számítási módszer eredményét adja meg, mint a referenciaszint alatti és feletti területek köbtartalma (Volumes). Emellett e területek kiterjedéseit is megadja (Areas). Keresztszelvény szerkesztéséhez első lépésben létrehozunk egy olyan fájlt, mely tartalmazza a szelvény töréspontjainak koordinátáit. Ehhez jelenítsük meg azt a felületet, melyen a keresztszelvényt kívánjuk kijelölni, izovonalas módban (Map → New → Contour Map…). Jelöljük ki a térképet, és a „Map” legördülő menüben válasszuk a „Digitize” parancsot ( ). A kurzor szálkeresztre vált, így pontokat tudunk elhelyezni a térképen. Tegyünk le pontokat a térképre egy vonal mentén, ahonnan a szelvényt tervezzük felvenni. Az első pont letételekor megjelenik egy újabb ablak, melyben látjuk a megrajzolt pontok koordinátáit (35. ábra).
35. ábra. Szelvény töréspontjainak rajzolása. Ha végeztünk a töréspontok rajzolásával, a koordinátákat tartalmazó panel fejlécén a „File” legördülő menü „Save As…” pontjában mentsük el a koordinátákat tartalmazó fájlt *.bln formátumban. A következőkben a „GRID” legördülő menüben keressük meg a „Slice…” ( ) parancsot. A szoftver kéri a felületmodell, majd pedig a szelvényfájl nevét. A megjelenő panelen (36. ábra) kiválaszthatjuk, hogy egy BLN, vagy egy DAT fájlt kívánunk-e létrehozni.
36. ábra. Szelvény szerkesztése. A kettő között a különbség, hogy a BLN csupán az egyes pontok X, Y koordinátáját, valamint az ott felvett értékeket tartalmazza, míg a DAT fájl ezek mellett a szelvényünk kiindulásától eltelt távolságot is. Az előbbi is alkalmas szelvényrajzolásra, de leginkább a SURFER kiegészítő alkalmazásában, a GRAPHER-ben. Ennek hiányában válasszuk a DAT fájlformátumot (36. ábra), az alsó két értéket pedig hagyjuk változatlanul. Eredményül a 37. ábrán látható formátumban kapjuk meg adatainkat (fejléc nélkül).
37. ábra. A szelvényezés paranccsal létrehozott DAT fájl részlete. A fájlt bármely szövegszerkesztőben megnyithatjuk, és szelvényt készíthetünk belőle. Itt MS. EXCEL-ben mutatjuk be az eredményként kapott görbét (38. ábra).
38. ábra. Keresztszelvény szerkesztése EXCEL-ben.
Ajánlott szakirodalom: Detrekői Ákos – Szabó György, 2002. Térinformatika. Nemzeti Tankönyvkiadó, Budapest. Golden Software Inc. – SURFER User’s Guide Márkus Béla – 2010. Térinformatika 11, Interpoláció és domborzatmodellezés. Internetes hivatkozás: http://www.tankonyvtar.hu/hu/tartalom/tamop425/0027_TEI11/adatok.html
