JAMPAPER 3./II./2007.
APPLE RENDSZEREK ALKALMAZÁSI LEHETŐSÉGEI Kozma-Bognár Veronika Pannon Egyetem, Georgikon Mezőgazdaságtudományi Kar, Gazdaságmódszertani Tanszék, Informatika Csoport
[email protected]
Absztrakt: Napjainkban az Apple rendszereket a tudományos kutatások területén kiválóan használják, így egyre nagyobb jelentőségűvé válik számunkra, hogy az oktatásban is megjelenjenek ezek az alkalmazások. A Pannon Egyetem Georgikon Mezőgazdaságtudományi Karán - az Informatika Csoport irányításával - 2006 novemberében egy Apple számítógépes labor (Kemény János számítógépes labor) kialakítására került sor. A 2006/2007 tavaszi félévben elkezdődött néhány MacOS X alatt futó szoftver oktatása. A félév során a Gazdasági Agrármérnök Szak, Gazdasági Informatikus Szakirány hallgatói az Interaktív prezentáció című tantárgy keretében önállóan ismerkedtek meg a Keynote-tal. A Keynote-hoz kapcsolódó multimédiás prezentáció elkészítése során pedig különböző Apple programokkal is közvetlen kapcsolatba kerültek pl. PhotoBooth, iPhoto, iMovie. Jelen publikációban bemutatjuk a tantárgy során kialakult tapasztalatainkat, s ezzel szeretnénk felhívni a figyelmet a széleskörű oktatási alkalmazhatóságra. Kulcsszavak: Multimédia, Keynote, E-learning 1.
Bevezetés
Napjainkban jól meghatározhatóak azok a kutatási területek, ahol az Apple rendszerek kimagasló hatékonysággal működnek. Ilyenek közé sorolható a nagy számítási igényeket kielégítő Xgrid rendszer, valamint egyéb más jelentős grafikus és multimédia alapokon nyugvó alkalmazások. Az Apple számítógépek a hagyományos Personal Computerekhez viszonyítva azonos informatikai háttérrel rendelkeznek, de annak ellenére, hogy nyílt forráskódú Unix OP rendszerre épül, a Windows felülethez szokott emberek könnyen adaptálni tudják. Ennek oka, hogy a hagyományosan felhasználóbarát Apple operációs rendszer, nem csupán stabil informatikai megoldásaival, szabványaival vívta ki a felhaszálók egyre nagyobb támogatását, hanem a felhasználói felületben rejlő megannyi egyszerű, tudományos kutatáson alapuló interakciók sorával.
1. ábra Színek alkalmazása az Apple felületen
A színek sokkal dominánsabban képesek az információkat továbbítani és rögzíteni, mint amit egy bizonyos tónus kiválasztásával és eltérő jelek felhasználásával elérhetünk. (1. ábra). Ennek egyik magyarázata, hogy az emberek 90%-ban vizuális úton szerzik az információt, valamint ezek a jelek, adatok szín, nem pedig jel központúak.
71
JAMPAPER 3./II./2007. Hasonló gondolatmentet követhetünk végig az Apple alkalmazások során, amely többnyire azért lehet szokatlan egy jellemzően más rendszert használónak, mert annyira kézenfekvő és egyszerű megoldásokat kínál, hogy nem is gondolna rá az ember. Magyarországon az oktatás (alap-, közép- és felsőoktatás) jelenleg döntő többségében Windows alapú rendszerekre épül, amely főleg annak köszönhető, hogy a gazdaságban is ezeket a rendszereket használják. Az oktatás feladata, hogy olyan célokat valósítsunk meg amelyek, hozzásegítenek minket ahhoz, hogy kiválóan képzett szakembereket tudjuk a munkaerőpiacnak szolgáltatni, akik a ma rendelkezésre álló rendszereket magas szinten tudják alkalmazni, és az egyetemen szerzett tudásukat a valós életben is kamatoztathatják. Az informatika témaköre mindig is nagy kihívást jelent az oktatásban részvevők számára, hiszen folyamatos továbbképzést és naprakészséget követel. Az Apple rendszerek elterjedése Európában mind inkább teret hódít magának, főleg azokon a területeken, ahol a Windows-hoz képest jelentősebb eredményeket tudtak elérni. Felismerve ezt a tényt, szerettünk volna lehetőséget biztosítani a diákok számára, hogy újabb technológiákkal ismerkedjenek meg, illetve olyan szoftveres megoldásokkal is találkozhassanak, amelyekre általában nincs lehetőségük [9, 13]. Támogatva ezzel a felkészültségük javítását. 2006 novemberében a Pannon Egyetem Georgikon Mezőgazdaságtudományi Karán kialakításra került egy számítógépes labor, ahol 24 db Apple iMac számítógépet állítottunk üzembe. 2007 januárjától már elkezdődött a labor kutatási célú felhasználása. 2006/2007. II. szemeszterében pedig a gépek oktatásba történő felhasználását is megvalósítottuk. Célunk az volt, hogy megismertessük a Karon tanuló diákokat az Apple által kínált plusz lehetőségekkel, amellett, hogy a már megszokott Windows alapú tananyag szerint oktattunk. Az új Intel processzorok és az Apple architektúrák lehetővé teszik, hogy több operációs rendszert is futtassunk az iMac gépeken. Kiváló lehetőséget jelentett számunkra az Interaktív prezentáció című tantárgy, ahol a hallgatók különböző multimédiás anyagok létrehozását és ezek felhasználásával prezentációk elkészítését sajátíthatták el. Mint köztudott az MacOS X alatt lehetőségünk van arra, hogy egy teljes előadásanyagot elkészítsünk, egyéb külső eszközök (fényképezőgép, videokamera) felhasználása nélkül, hiszen az Apple által forgalmazott számítógépeken ezek az eszközök beépítésre kerülnek. A tantárgy keretében több különböző multimédiás (beadandó) anyagot kellett elkészíteniük egyrészt PowerPoint, másrészt Keynote programokkal. A Keynote a MacOS alatt futó program, amely a Windows alatt futó PowerPointnak felelt meg. A hallgatók előzetes oktatás nélkül, önállóan sajátították el a Keynote alapjait [10,11]. Az elkészítendő prezentációk alkalmával, olyan feladatokat (animáció, saját fotó, videó) kaptak, amely során, kapcsolatba kerültek más Apple programokkal is (pl.: PhotoBooth, iPhoto, iMove stb.). A hallgatók tapasztalatainak felmérése céljából egy kérdőívet állítottunk össze. A szakirodalomban hasonló felméréssel eddig nem találkoztunk [4, 6, 14]. A Keynote felmérés céljai: Célul tűztük ki, hogy mi a véleménye a hallgatóknak az Apple rendszerek alkalmazhatóságáról és PowerPointtal történő összehasonlítás milyen hozzáállásokat eredményez. Mit kedvelnek illetve milyen hátrányokkal találkoznak a két szoftvert illetően. Másrészt szerettük volna felmérni a Keynote szoftver nyomán a hallgatók további tanulási igényeit az Apple rendszerek iránt. Fontos célunk volt még annak kiderítése, hogy a diákok mennyire képesek önállóan elsajátítani egy ismeretlen szoftver használatát. Szükségesnek tarják-e tananyag felhasználását, és amennyiben igen, akkor annak milyen formáját preferálják. A válaszok összegzése és elemzése alapján képet kaphatunk arról, hogy milyen elvárásai vannak a diákoknak egy ilyen jellegű tananyaggal szemben, segítséget nyújtva és ötletet kínálva az oktatási tevékenységünk fejlesztéséhez. Az elvárások ismeretének fényében olyan lépéseket tehetünk a tananyagfejlesztés és a tanítási folyamat területén, mely a hosszú távú felhasználást segíti. 72
JAMPAPER 3./II./2007. 2.
Kérdőíves kutatás
Időről-időre születnek informatikai vonatkozású felmérések, ezek jórészt a szakma egy-egy szűk területére (pl. kép- és hangfeldolgozás) irányulnak, mint az eszközellátottság, számítógép és internet használat, számítógép hasznossága. Az oktatást illetően a hallgatói elégedettség, jövőre vonatkozó fejlesztések, stb. A kérdések összeállításakor általában a legelterjedtebb Windows alapú felhasználói környezetet feltételezik. 2.1. A vizsgálat módszere Az interaktív prezentációt hallgatók körében lebonyolított kérdőíves kutatást részletesen foglalkozik a Keynote alkalmazhatóságával, a diákok Windows iránti elkötelezettségével, elégedettségével. A felmérés alkalmával 15 hallgató közül 13 fő - 11 fő IV. évfolyamos és 2 fő V. évfolyamos Gazdasági Agrármérnök - hallgató került megkérdezésre, 6 férfi és 7 nő személyében. A kérdőívet a hallgatók az utolsó gyakorlati óra alkalmával kapták kézhez, a nem jelenlévők pedig a az informatika a gazdaságban című tantárgy vizsgája alakalmával töltötték ki. Nyomtatott kérdőíveket használtunk, amely kitöltése kb. 20 percet vett igénybe. A hallgatók a kérdőívet anonim módon töltötték ki. A válaszadók első feladata volt, hogy tüntessék fel a dátumot, a szakot, az évfolyamot és a NEPTUN kódot. Mindezt a kiértékelések elősegítése érdekében kértük Ezen adatok alapján összehasonlításokat végezhetünk az egyes szakokon belül történő változásokra, és a későbbiek folyamán az egyes szakok, évfolyamok közötti változásokat felmérve tendenciákat is felállíthatunk. A kérdőív kérdéseinek megfogalmazása, szerkesztése során kiemelten ügyeltünk arra, hogy a kérdések világosak, könnyen érthetőek legyenek, valamint az összeállításkor figyeltünk arra is, hogy a kérdéssorba ellenőrző kérdés is beépítésre kerüljön, biztosítva ezzel a kérdőívünk megbízhatóságát. A felmérés a Keynote alkalmazás területét mintegy 18 kérdés (3 db nyílt, 15 db zárt kérdés) segítségével méri fel, melyek az alábbi szempontok szerint kerültek csoportosításra: 1. Keynote oktatás 2. Keynote használata 3. PowerPoint és a Keynote összehasonlítása 4. Jövőre vonatkozó elképzelések 5. Tudásszint felmérés A továbbiakban ezt a tagolást követve mutatjuk be a legfontosabb eredményeket. 2.2. A kutatás eredményei 2.2.1. Keynote oktatása Magyarországon jelenleg folyó oktatási rendszer nagymértékben Windows alapokra helyeződik, ezt mutatják a kérdőív első kérdésére adott válaszok, miszerint a megkérdezett 13 hallgató közül csak 1 hallgató találkozott korábban már a Keynote programmal. Ez elenyészőnek tekinthető a maradék 12 hallgatóhoz viszonyítva. Okai arra vezethetőek vissza, hogy hazánkban az oktatás informatikai alapja az elmúlt 15 év során kis mértékben változott csak, és az iskolarendszerű oktatási tevékenység még nem alkalmazkodott teljesen a jelentkező új követelményekhez. Az elmúlt években a megszokások és a konzervatív hozzáállások ellenére fokozódó igény mutatkozott az Apple rendszerek iránt. Ezt mutatja az a szám is, hogy a megkérdezettek 23 %-ának már van lehetősége a Keynote használatára, mivel rendelkezik olyan eszközzel, amelyen a Keynote szoftvert futtatni tudja. Viszont a hallgatók többségének (77%) az oktatási intézményen kívül nem áll módjában az adott programmal megismerkedni, dolgozni. Mindez indokolttá teszi az Apple alkalmazások oktatásba történő integrálását. 73
JAMPAPER 3./II./2007. A Georgikon Karon folyó oktatás többnyire a hallgatók alap informatikai, felhasználói szintű tudását célozza meg, hiszen az informatika nem tartozik a fő tantárgyak közé. Az informatikára szakosodott hallgatók ennél mélyebb szintű oktatásban részesülnek, tanulnak a Windows és Unix rendszerekről, de konkrétan az Apple rendszerek nem kerültek be a tantárgyi előírásokba. Az interaktív prezentáció című tantárgy keretében a hallgatók megtanulják egy prezentáció elkészítésének folyamatát, és az itt szerzett tudásukat más tantárgy keretében is kamatoztathatják, ahol egy adott szakterületet, témakört prezentáció formájában kell feldolgozniuk, előadniuk. A kérdőív második kérdése erre a kérdéskörre irányult: a Keynote-ot tudta illetve tudja-e más tantárgyak keretében hasznosítani. A feltett kérdésre 3 fő igennel, 10 fő pedig nemmel válaszolt. Az igennel felelők az alábbi tantárgyakat említették meg: EU- és agrárpolitikája, vezetési ismeretek, interaktív prezentáció. Ez jelzi a Keynote jövőbeni oktatásának fontosságát, és az oktatási struktúrában történő megjelenését. Jelenleg a Keynote-ra vonatkozóan magyar nyelvű tananyag kifejlesztésére még nem került sor, így a diákok egy része az internet útján talált olyan jellegű információkat, amelyek segítséget nyújtottak a prezentációjuk elkészítésében. A megkérdezettek 31 %-a válaszolta, hogy találkozott Keynote-ra vonatkozó magyar nyelvű anyaggal [8]. A kérdőívből egyértelműen kiderül, hogy a hallgatóink nagy része (8 fő) egy program, megfelelő szintű elsajátításához, szükségesnek látja a tananyag használatát. A kisebbik része (5 fő) elegendőnek tartja az önálló elsajátítást. A felhasznált szakirodalmak közül nagy arányban szerepel a nyomtatott forma (6 fő) igénye, de egyre inkább teret hódít az interaktív tananyag, köszönhetően annak, hogy a hallgatók nagyobb része rendelkezik számítógéppel, illetve van hozzáférési lehetősége - saját intézményében, könyvtárban stb. - ezen anyagok megtekintésére. Az oktatói oldalról egyre nagyobb számban jelennek meg az elektronikus formájú tananyagok. Ez a tendencia mutatkozik meg abban is, hogy a hallgatók közül 11 fő ezt a tananyag formát tartaná a legelfogadhatóbbnak. Az Apple egyik újdonságának számít a Podcasting, mint tanulást segítő megoldás, amely már nem kötött folyamatos számítógép használathoz. Egy iPod-ra letöltve, bárhol, bármikor képes a diák az adott tananyagot áttanulmányozni. Ezen anyagok videó, illetve kép és hang formájában elérhetőek, a rendelkezésre álló eszköznek megfelelően [2]. Korábban történt olyan jellegű vizsgálat, melynek az eredménye azt mutatta, hogy igény mutatkozik Podcasting jellegű tananyagok iránt [5]. 2.2.2. Keynote használata Keynote kezelhetőségének és az elsajátíthatóságának mértéke 7 6 5
H a l l g a tó k s z á m a
A programokat előállító cégek egyre nagyobb hangsúlyt fektetnek arra, hogy az adott alkalmazás felhasználói felülete minél könnyebben kezelhető legyen, és az elsajátítása ne igénylejen nagyfokú tantárgyi tudást, esetlegesen elegendő legyen súgó használata. A Keynote-ra vonatkozóan az 2. ábrán láthatjuk a kezelhetőség és az elsajátíthatóság nehézségi szintek szerinti megoszlását. A két fogalom összefüggésének szorosságát bizonyítja az ábra görbéjének alakulása.
4
Kezelhetőség
3
Elsajátíthatóság
2 1 0 Nagyon könnyű (1)
2. ábra Keynote kezelhetőségének és az elsajátíthatóságának mértéke
2
3 Nehézségi fok
74
4
Nagyon nehéz (5)
JAMPAPER 3./II./2007. Mindkét görbe maximum értéke a 3. szintnél található, tehát a legtöbb hallgató szerint a Keynote kezelhetősége és elsajátíthatósága közepes szintűnek mondható. Feltűnő, hogy egy diák sem tekinti nagyon nehéz feladatnak, viszont 3 fő (kezelhetőség) illetve 4 fő (elsajátíthatóság) nagyon könnyűnek jelölte meg. Mindez következhet abból is, hogy a kérdőívet kitöltött hallgatók már rendelkeztek alapfokú informatikai ismeretekkel illetve angol nyelvismerettel. Megállapítható, hogy a Keynote alkalmazása egy alap informatikai ismeretekkel rendelkező személy számára, viszonylag könnyen készségszintre hozható, megtanulható. A hallgatók szinte mindegyike első ízben találkozott a Keynote-al, ezért feltettük azt a kérdést, hogy milyen benyomásuk keletkezett a programról, és ezt 3 db pozitív és 3 db negatív megjegyzésként gyűjtsék össze. A két kérdésre egy ember nem adott választ, a többiek válaszait az 1. táblázatban foglaltuk össze, feltűntetve a hozzá tartozó válaszadók számát. A táblázatban található jellemzőket a hallgatók számának sorrendjében adtuk meg, tehát a legtöbb hallgató által leírt tulajdonságok kerültek az első helyre. Említett pozitívumok könnyen kezelhető, használata egyszerű vetítés esetén idő, következő dia, jegyzet látható a monitoron, de a kivetítőn nem média eszközöket könnyen beépíthetjük
Hallgatók Említett negatívumok száma 4 nem magyar (angol) nyelvű
Hallgatók száma 5
3
csak Mac környezetben működik
4
2
formátum támogatási probléma
2
Stabil
1
nem túl elterjedt
1
grafikus felület
1
Szokatlan
1
könnyen értékelhető
1
nincs magyar nyelvű tananyag
1
jól lehet animálni a diákat
1
nagy file méret
1
beépített “dianézetek” tetszenek
1
ppt-be nem konvertálható
1
ppt konvertálható Keyote-ba
1
1
nyomtatási funkciók
1
szép, csodás
1
otthon nem lehet telepíteni a súgón kívüli anyagok rosszul használhatóak még nincs Windows konverzió
angol nyelvű
1
1
jól használható a súgó
1
nem ismeri annyira, ezért ppt ha nincs feltelepítve a program, akkor semmi sem olvassa
1 1
1
1. táblázat Keynote pozitív és negatív jellemzői a hallgatói vélemények alapján
Látható, hogy a pozitívumok közül a könnyű használat vezeti sort, majd ezt követi a Keynote egyik rendkívüli előnyének tartott vetítési funkció, amely lehetővé teszi az előadó számára, hogy a fontosabb paramétereket (előadás ideje, előző, következő dia, beírt jegyzetek) a monitoron láthassa, miközben a kivetítőn ezek nem jelennek meg. A harmadik helyen szerepel más programok Keynote-ba történő könnyű beépíthetősége. Egy prezentáció elkészítése során egyéb programok felhasználására is szükség lehet, hiszen egy prezentáció olyan multimédiás alkalmazásokat is tartalmazhat, amely az adott programmal nem oldható meg. Ezért szükség van egyéb szoftverek ismeretére is. A hallgatók az elvégzendő feladatoknak megfelelően az alábbi Mac OS alatt futó programokat alkalmazták: iMovie, Photobooth, iPhoto, Safari. Ezen szoftverek Keynote-ba történő integráltságának mértékére kérdeztünk rá a tizedik kérdésben, 1-5 közötti skálán. A hallgatók 38,5 %-a a 2. nehézségi szintet, további 38,5%-a a 3 szintet, 7,7% pedig a nagyon könnyű (1.szint), 15,3%-a pedig a nagyon nehéz (5.szint) kategóriát jelölte meg. A diákok jelentős hátránynak tekintik, hogy a programnak nincs magyar nyelvű változata, valamint a csak Mac-környezetben való működést is. A különböző (megszokott) formátumok támogatása sem megoldott. Mindez rámutat arra, hogy melyek azok a leglényegesebb tényezők, amelyek akadályt jelentenek a hallgatók számára a Keynote használatához. A további negatívumok - nem túl 75
JAMPAPER 3./II./2007. elterjedt, szokatlan, még nincs Windows konverzió, otthon nem lehet telepíteni – szintén a már korábban említett, hazánkra is jellemző szűk körű informatikai háttérre utalnak. Amennyiben ezen a téren változásokat szeretnénk elérni, az eddigi tanítási szokásokat kibővítve, új rendszerek oktatásba történő bevonását is meg kellene megvalósítani. 2.2.3. PowerPoint és a Keynote összehasonlítása A szélesebb körű oktatási rendszer kiváló eszköze lehetne annak, hogy az „iskolahasználók” (pedagógusok, diákok) felismerjék a számukra illetve az adott feladatnak legmegfelelőbb számítógép-használatot. A vizsgálatban résztvevő hallgatók mind a PowerPoint, mind pedig a Keynote használatában gyakorlatot szereztek, így a kérdőívben rákérdeztünk arra, hogy a két program közül melyiket tartják jobbnak. A kiértékelés során a PowerPointra 8 fő, a Keynote-ra 5 fő szavazott. Ellenőrzésként feltettük azt a kérdést is, hogy amennyiben lehetősége nyílna mindkét program használatára, melyik programot használná? Itt mondhatni ugyanazt az eredményt kaptuk: PowerPointot 8 fő, a Keynote-t 4 fő választotta, valamint 1 fő nem válaszolt. Ebből arra következtethetünk, hogy a kutatásaink eredménye a valóságot tükrözi. Bár a hallgatók közel 61 %a PowerPoint mellett döntött, ennek ellenére úgy gondoljuk ez a Keynote szempontjából elég jó aránynak mondható, tekintettel arra, hogy a diákok eddigi informatikai ismereteik a Windows operációs rendszerekhez kötődtek, és a Keynote programot előképzettség nélkül viszonylag rövid idő alatt ismerhették meg. 2.2.4. Jövőre vonatkozó elképzelések A hallgatóság irányából az első időszakra jellemző nagyfokú csodálkozásokat követően (pl. hol a ház) rendkívüli érdeklődés mutatkozik az Apple alkalmazások iránt. A megkérdezettek közül 9 fő szeretne a jövőben további információkat szerezni és tanulni a Keynote-ról, 3 fő nem igényel ilyen jellegű továbbképzést, 1 fő pedig nem adott választ (3. ábra).
Tanulna-e még a jövőben a Keynote-ról? 8% 23%
69% • Igen:
• Nem:
• Nem válaszolt:
3. ábra Keynote iránti tanulási igény
A pozitív visszajelzésnek tekinthető az is, hogy 10 fő ajánlaná más személyeknek a Keynote alkalmazását. Mégis a kérdőívek elemzéséből az derül ki, hogy csak 5 diák tervezi a jövőben a program használatát. Az ellentét hátterében valószínűleg az állhat, hogy a hallgatók többségének nem áll módjában olyan eszköz beszerzésére, amely alkalmas a program futtatására. 2.2.5. Tudásszint felmérés Utolsó kérdésünk nyomán szerettük volna megtudni, hogy a hallgatók - saját meglátásuk szerint tudása hogyan változott a prezentációs anyagok elkészítése során. A hallgatók 1 és 5 közötti intervallumban adták meg a tudásszintjüket, ahol az 1. szint a legalacsonyabb, az 5. szint a legmagasabb volt. Az összehasonlító elemzésekhez külön vettük a kurzus előtti és a kurzus utáni állapotot. A véleményeknek megfelelő tudásszint változást mutatja a 4. ábra, a szintek összegének fényében. Az összes szintet tekintve egyértelműen látható, hogy nyolc szinttel növekedett a tanulók tudásszintje a kurzus elvégzése után. Amennyiben a hallgatók számának tükrében vizsgáljuk meg a változást (5. ábra): 1 fő úgy vélte a tudásszintje csökkent, hármas szintről kettes szintre. A 13
76
JAMPAPER 3./II./2007. hallgató közül 5 fő szinten maradt, és 7 fő javulást tapasztalt. Részletezve a javulások volumenét: 2 fő két szintet ugrott (1-3 és 2-4), 5 fő tudásszintje egy szintet emelkedett (3 fő: 3-4, 2 fő: 4-5). Tudásszint változása
Tudásszint változása
60
8
49
7
41
6
40
5
Kurzus után
20
18
20
1
0
2
1
0
0
1szint
2 szint
3 szint
4 szint
5 szint
Összes
1szint
tudásszint
2 szint
3 szint
4 szint
5 szint
tudásszint foka
4. ábra Tudásszint változása a szintek összege szerint
3.
Kurzus után
2
10
2
Kurzus előtt
4 3
9
10 0
Kurzus előtt
28
30
fő
s z in te k ö s s z e g e
50
5. ábra Tudásszint változása a hallgatók létszáma szerint
Képfeldolgozási területen történő kutatás
Az Apple rendszerek kutatási célú hasznosítása mára már szinte minden szakterületen megtalálható, melyek közül kiemelendőek a nagy számítási kapacitást igénylő munkával járók. Kutatásaink közül jelenleg a hiperspektrális felvételek feldolgozása során tapasztalunk olyan jellegű megoldandó problémát, ahol hatalmas adatmennyiség áll a rendelkezésünkre [1, 7, 12]. A többsávos légi- és űrfelvételek gyűjtése jelenleg fejlettebb szinten áll, mint azok feldolgozása, hasznosítása. Ez a tény azzal magyarázható, hogy az adatok mennyisége, és komplexitása rendkívül nagy, így ahhoz, hogy megfelelő részletességű feldolgozást valósítsunk meg fejlett kiértékelő eszközzel kell rendelkeznünk. A létrehozott Apple labor eszközei tehát kíváló lehetőséget biztosítanak számunkra a hiperspektrális felvételek kiértékelésénél. Vizsgálataink tárgyát az Európai Unió egyik legjelentősebb rendszerei közé tartozó Digital Airborne Imaging Spectrometer (DAIS 7915) által készített felvételek képezték. A tanulmányozott terület a Hajdúböszörmény mellett fekvő TEDEJ Rt. területén helyezkedett el (koordináták: E 27 26, N 47 54), két geográfiai régió a Hortobágyi Nemzeti Park és a Hajdúsági löszterület határán (6. ábra).
6. ábra DAIS 7915 által készített hiperspektrális felvétel
77
JAMPAPER 3./II./2007. A DAIS 2002. augusztusában készített hiperspektrális felvételeiből és a jellemző referencia adatokból indultunk ki, amikor a különböző vegetációk spektrális fraktáldimenziójának (Spectral Fractal Dimension=SFD) mérését elkezdtük. Az SFD egy szerkezetvizsgálat, amely a spektrális sávok színszerkezetének mérésére alkalmas [3]. SFD mérés eredményei DAIS felvételek alapján
1,0000 0,9000
SFD értékek
0,8000 0,7000 0,6000 0,5000 0,4000 0,3000
0,1000
0,496 0,514 0,532 0,551 0,568 0,586 0,605 0,623 0,639 0,657 0,675 0,693 0,71 0,727 0,744 0,762 0,78 0,798 0,814 0,832 0,851 0,869 0,886 0,904 0,921 0,938 0,956 0,973 0,988 1,006 1,021 1,035 1,539 1,57 1,603 1,636 1,668 1,699 1,727 1,756 1,958 1,976 1,991 2,006 2,02 2,036 2,052 2,068 2,084 2,1 2,115 2,13 2,145 2,158 2,173 2,186 2,2 2,215 2,232 2,247 2,262 2,275 2,29 2,303 2,317 2,33 2,344 2,358 2,372 2,385 2,398 2,412 4,315 8,57 9,51 10,296 11,012 11,677 12,296 20
0,2000
1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011121314151617181920212223242526272829303132333435363738394041424344454647484950515253545556575859606162636465666768697071727374757677787980
DAIS csatornák sorszáma hullámhosszal /µm/ Lucerna
Kukorica
Cukorrépa
Őszibúza
Gyom
Gyep
7. ábra Spektrális fraktáldimenzió alapú spektrumgörbe
Az SFD értékeket eltérő vegetációk (lucerna, cukorrépa, kukorica, őszibúza, gyom és gyep) esetén mértük, csatornánként (7. ábra) és mind a 80 csatornára. Célunk az egyes növényállomány SFD alapján történő elkülönítése volt. A mérések elvégzéséhez saját fejlesztésű mérőprogramot használtuk, melyet iMac számítógépeken futtattunk. SFD futási idő mérése 84:00:00 72:00:00 Idő /h/
60:00:00 48:00:00 36:00:00 24:00:00 12:00:00 0:00:00 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 DAIS rétegek száma /db/ SFD futási idő mérése
A vizsgálataink során az egyes sávokhoz tartozó futási időket is rögzítettük. A hiperspektrális felvételek együttes feldolgozása rendkívüli módon meghosszabbítja az SFD program futási idejét. A 8. ábrán látható, hogy amennyiben 26 spektrális sávot egyidejűleg mértünk, megközelítőleg 72 órát vett igénybe a paraméter kiszámítása.
8. ábra SFD futási idők DAIS felvételekre
Az egyes növénykultúrák SFD „ujjlenyomata” (7. ábra) képezi a gyakorlati alapját a két általunk kifejlesztett képfeldolgozó osztályozó módszernek: - USFD (Unsupervised classification based on Spectral Fractal Dimension) - SSFD (Supervised classification based on Spectral Fractal Dimension) Kutatásaink kiterjedtek ezen módszerek sávfüggő futásidejének mérésére, valamint a futásidőnek és a képtartalomnak - beleértve a zajos képeket is - összehasonlító elemzésére. A DAIS felvételek előzetes vizsgálatára a MÁFI-ban került sor, ahol megállapításra került, hogy a rendkívül zajos csatornák a 41.-42. és 67.-72. csatornák. 78
JAMPAPER 3./II./2007. Az általunk végrehajtott mérések (SFD spektrumgörbe – 7. ábra és futásidő vizsgálatok – 9. ábra) más szempontok alapján igazolták a zajos csatornákra vonatkozó fenti megállapításokat. SSFD és USFD futási idők teljes DAIS képre 4,5000 4,0000 Futási idő /óra/
3,5000 3,0000 2,5000 2,0000 1,5000 1,0000 0,5000
1.
1 - 4 . sá .s v 1. á - vo 1. 7. s k - 1 áv 0 o 1. . s á k - 1 vo 3 k 1. . s á - 1 vo 6 k 1. . s á - 1 vo 9 k 1. . s á - 2 vo 2 k 1. . s á - 2 vo 5. k 1. s - 2 ávo 8 k 1. . s á - 3 vo 1 k 1. . s á - 3 vo 4 k 1. . s á - 3 vo 7. k 1. s - 4 ávo 0 k 1. . s á - 4 vo 3 k 1. . s á - 4 vo 6 k 1. . s á - 4 vo 9 k 1. . s á - 5 vo 2. k 1. s - 5 ávo 1. 5. s k - 5 ávo 8 1. . s á k - 6 vo 1 k 1. . s á - 6 vo 4. k 1. s - 6 ávo 7 k 1. . s á - 7 vo 0 k 1. . s á - 7 vo 3 k 1. . s á - 7 vo 6. k 1. s - 7 ávo 9. k sá vo k
0,0000
DAIS csatornák száma
SSFD futási idő teljes DAIS képre
USFD futási idő teljes DAIS képre
9. ábra SSFD és USFD futásidő teljes DAIS képre
Az 9. ábra alapján megállapítható továbbá, hogy zajos sávok esetén a futási idők - a zajos sáv hozzáadásával – csökkentek, vagy nem változtak szignifikánsan. Mindez a spektrális térben előforduló minták csökkenésével, illetve a nem szignifikáns változásával magyarázható, amely az SFD értékekben mutatkozik meg. Vagyis az SFD számításával a képek zajosságára vonatkozóan is szerezhetünk információkat [15]. A 2007 év folyamán a várvölgyi tesztterületeinkről 359 sávban készültek felvételek az AISA Dual hiperspektrális érzékelővel. Az AISA Dual az AISA Eagle és Hawk szenzorok egy duális tartóban történő illesztése révén kerül kialakításra. A két szenzor egyidőben azonos földi sávról képes szinkronizálva adatot gyűjteni, a 400-2450 nm spektrális tartományban. Előreláthatólag a kapott felvételek feldolgozása és kiértékelése még nagyobb számítási kapacitást fog igényelni, mint a DAIS által előállítottak. Ennek megfelelően a jövőben szeretnénk kutatásainkat továbbfejleszteni, és az Apple által kínált alkalmazásokat (XGird rendszer) kiaknázni. 4.
Összefoglaló
Az Apple alapú alkalmazások egyre nagyobb szerepet kapnak a hazai kutatásban és oktatásban. Az általunk elvégzett vizsgálatok bizonyítják, hogy elengedhetetlen a Mac OS X alapú alkalmazások ismerete. A tudományos szintű kutatások esetében az Apple rendszerek kínálta lehetőségek előbbre lépést jelenthetnek a hazánkban folyó hiperspektrális képfeldolgozás szakterületén. A gyakorlatban jelentkező kihívások pedig magukkal hozzák az oktatásban történő megjelenésüket is. Az oktatásra vonatkozó kérdőív elsősorban a Keynote gyakorlati alkalmazhatóságát mérte fel. A kérdőív feldolgozása során a Keynote és a PowerPoint mint prezentációs fejlesztői szoftverek kerültek összehasonlításra a hallgatói vélemények alapján. Összességében megállapítható, hogy Keynote használata könnyen elsajátítható. A hallgatók a jövőben is szívesen használnák a programot és ajánlanák más személyeknek. A kutatásaink eredménye alapján a hallgatók többsége a PowerPoint mellett döntött, de közel 40 % a Keynote-t választotta. A felmérés alapján ésszerűnek látjuk, hogy egyéb szakok illetve tantárgyak keretében is oktatásra kerüljön a Keynote!
79
JAMPAPER 3./II./2007. 5.
Irodalomjegyzék
[1]
Berke, J.: Developing Evaluation Methonds for Multi/Hiperspectral Image Analysis http://www.georgikon.hu/digkep/sfd/. Berke, J. (2007): Képfeldolgozás, Podcasting, http://ex2.georgikon.hu/podcast.xml. Berke J. (2007): Measuring of Spectral Fractal Dimension, Journal of New Mathematics and Natural Computation, ISSN: 1793-0057, 3/3: 409-418. Berke, J. – Busznyák, J. (2004): Psychovisual Comparison of Image Compressing Methods for Multifunctional Development under Laboratory Circumstances, WSEAS Transactions on Communications, I/3:161-166., ISSN 1109-2742. Busznyák, J. – Berke, J. (2007): Vizuális technológiák oktatása, MMO’ 2007, Budapesti Műszaki Főiskola, Budapest. Busznyák, J. – Magyar, M. – Nagy, S. – Berke, J. (2006): Eszköz és cél összefonódása a multimédia oktatásban -„Egy kísérlet tapasztalatai és tanulságai”, JAMPAPER I/1. – www.jampaper.eu. Európai Unió Tanácsa, 2003. január 27-i 149/2003/EK belső rendelet. Ferenczy, G. (2005): "Bemutatom a Keynote prezentációs szoftvert", Almalap, 2005. február. http://www.almalap.hu/200502/keynote.html. Gulyás, I. - Kozma-Bognár, V. (2007): The Application of Apple e-learning Systems in Education, Summer University on Information Technology in Agriculture and Rural Development 2007, Debrecen. Keynote 3 User’s Guide, Apple Computer, Inc., 2006. Keynote Support – http://www.apple.com/support/keynote. Kozma-Bognár, V: Analysis of hyperspectral image processing and agricultural application, http://www.georgikon.hu/digkep/PhD/KBV/PhDthemeenglish.htm. Kozma-Bognár, V. – Berke, J. (2007): Apple rendszerek alkalmazása az oktatásban, MultiMédia az Oktatásban 2007, Budapesti Műszaki Főiskola, Budapest. Vörös, M. (2007): A katonai felsőoktatásban alkalmazható virtuális tanulási környezet kialakítási lehetőségeinek vizsgálata, PhD dolgozat, Zrínyi Miklós Nemzetvédelmi Egyetem. Kozma-Bognár, V. – Hegedűs, G. – Berke, J. (2007): Hiperspektrális adatok fraktálszerkezet alapú osztályozása, Proceedings of the AVA 3 International Conference on Agricultural economics, Rural Development and Informatics, ISBN: 978-963-87118-7-8.
[2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15]
80
