BMEEOFTAT10 segédlet a BME Építőmérnöki Kar hallgatói részére. Az építész- és az építőmérnök képzés szerkezeti és tartalmi fejlesztése

T É R I N F O R M A T I K A

EURÓPAI UNIÓ STRUKTURÁLIS ALAPOK

A L A P J A I

BMEEOFTAT10 segédlet a BME Építőmérnöki Kar hallgatói részére

„Az építész- és az építőmérnök képzés szerkezeti és tartalmi fejlesztése” HEFOP/2004/3.3.1/0001.01

Tartalom 1. Előadás: A HELYHEZ KÖTÖTT INFORMÁCIÓ FOGALMA. TÉRINFORMÁCIÓS RENDSZEREK. TÉRINFORMATIKA. ................................................................................... 3 2. Előadás: A TÉRINFORMÁCÓS RENDSZEREK ALKALMAZÁSA ................................. 6 3. Előadás: A térinformációs rendszerek alkalmazási lehetőségei – szoftver bemutató ........ 9 4. Előadás: A TÉRINFORMÁCIÓS RENDSZEREK LÉTREHOZÁSÁHOZ SZÜKSÉGES MODELLALKOTÁS............................................................................................................... 10 5. Előadás: A GEOMETRIAI ADATOK VONATKOZÁSI RENDSZEREI ......................... 14 6. Előadás: ADATFORRÁSOK............................................................................................... 18 7. Előadás: ADATNYERÉSI ELJÁRÁSOK ........................................................................... 20 8. Előadás: ADATMINŐSÉG, SZABVÁNYOK .................................................................... 24 9. Előadás: A TÉRINFORMÁCIÓS RENDSZEREK HARDVER ESZKÖZEI..................... 28 10.Előadás: A TÉRINFORMÁCIÓS RENDSZEREK SZOFTVER KOMPONENSEI ........ 34 11. Előadás: ADATBÁZISRENDSZEREK ........................................................................... 42 12. Előadás: GEOMETRIAI ADATOK MODELLEZÉSE A TÉRINFORMÁCIÓS RENDSZEREKBEN................................................................................................................ 48 13. Előadás: TÉRBELI INFORMÁCIÓSRENDSZEREK MEGVALÓSÍTÁSA ................... 55

1. Előadás: A HELYHEZ KÖTÖTT INFORMÁCIÓ FOGALMA. TÉRINFORMÁCIÓS RENDSZEREK. TÉRINFORMATIKA. 1.1. A helyhez kötött információ fogalma. 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. (Példa: szeptember elejétől a Millenárison látható a Titanic-kiállítás). 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. 1.2. A térinformációs rendszerek 1.2.1. A térinformációs rendszerek fogalma A helyhez kötött információk: • nyerésére (input), • kezelésére (management), • elemzésére (analysis), • megjelenítésére (presentation) 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. 1.2.2. A térinformációs rendszerek alkotóelemei A térinformációs rendszerek alkotóelemeit – az egyéb információs alkotóelemeihez hasonlóan- a következő csoportokba oszthatjuk: • hardver, • szoftver, • adatok, • felhasználók. Az utóbbi években a felsorolt négy elemet a következőkel egészítik ki:

rendszerek

• 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. 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). 1.3. Térinformatika A térinformatika a helyhez kötött információk és a térinformációs rendszerek elméleti és gyakorlati kérdéseivel foglakozó szakterület (tudomány). Szinonimái: geoinformatika, GIS, geomatika. A térinformatika része az informatikának. A térinformációs rendszerek sok rokonságot mutatnak a műszaki tervező (CAD/CAM) és az adatbázis kezelő (DBMS) rendszerekkel. A térinformatika jellegét is módosította az Internet elterjedése. Ugyanakkor az Internet biztosította a térinformatika széleskörű elterjedését.

FELHASZNÁLT IRODALOM

Bartelme, N. (1994): Geoinformatik, Springer Verlag, Berlin, Heidelberg, New York. Bernhardsen, T. (1999): Geographic Information System, John Wiley & Sons, Inc. New York stb.. Bill, R. (1999): Grundlagen der Geo-Informations-systeme, Herbert Wichmann Verlag, Heidelberg. Bill, R., Fritsch, D., (1991): Grundlagen der Geo-Informations-Systeme, Wichmann Verlag, Karlsruhe. Detrekői. Á. (1999): A térinformatika szerepe a városi informatikában, Térinformatika a helyi önkormányzatokban konferencia kiadványa, pp 9-13.. Detrekői, Á. , Szabó, Gy. (2002): Térinformatika, Nemzeti Tankönyvkiadó, Budapest Detrekői, Á., Szabó, Gy. (1995): Bevezetés a térinformatikába, Nemzeti Tankönyvkiadó, Budapest. Domokos, Gy. (1999): Hálózati térinformatika az informatika hálójában, Térinformatika, 1999/7. pp. 28-30. Europen Commission (1995): GI 2000 Towards an European Geographic Information Infrastructure (EGII), Manuscript. Grimshaw, D.J. (2000): Bringing Geographical Information Systems into Business, John Wiley & Sons, Inc. New York stb. Herrmann, Ch., Asche, H. (HRSG.) (2001): Web. Mapping 1 Longley, P. A. et al (1999): Introduction, Longley, P. A. at al (szerk.): Geographical Information Systems, John Wiley & Sons, Inc. New York stb. Vol. 1: pp. 1-20. Longley, P. A. et al (2001): Systems, Science, and Study in Longleygley, P. A. at al (szerk.): Geographical Information Systems, John Wiley & Sons, Inc. New York stb. pp. 1-26. Maguire, D.J. (1991): An overview and definition of GIS, Maguire, D.J., at al (szerk): Geographical Information Systems, Longman London, Vol. 1. pp. 9-20. Sárközy, F. (2000): Térinformatika a világhálón, Térinformatika, 2000/3. pp. 11-20. Szabó, Sz. (1997): Az Autodesk a térinformatikai piac meghódítására készül, Térinformatika, 1997/5, pp 20-21. Szabó, Sz. (1999): Meghalt a GIS, éljen a térinformatika !?, Térinformatika, 1999/3, pp 10.

2. Előadás: A TÉRINFORMÁCÓS RENDSZEREK ALKALMAZÁSA 2.1. A térinformációs rendszerek alkalmazásának okai 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. 2.2 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. 2.3. 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 Körülményre vonatkozó Trendre vonatkozó Útvonalra vonatkozó Jelenségre vonatkozó

Mi található azon a helyen? Hol van az a …? Hogyan változott meg …? Melyik a legkedvezőbb út? 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. 2.4. 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, o döntéssegítői. Valamely rendszer esetén az egyes feladatokra való alkalmasság 3-5 évente növekszik. 2.5. A térinformációs rendszerek létrehozásának stratégiája A téma fontosságát indokolja: számos – nem megfelelően előkészített - projekt kudarca. Alapelv: Brainware → szoftver →→hardver. Nyers fordításban: a szellemi tevékenység megelőzi a szoftver kiválasztását, s a hardvert csak ezek után vesszük meg. Térinformációs rendszerek létrehozása öt lépésre bontható: o a célok kitűzése, a rendszer feladatának meghatározása (előzetes tervezés), ide tartozik az esetleges pilot projekt és a költség-haszon elemzés, o a támasztott követelmények összeállítása (végleges tervezés), beleértve a tender kiírásokat, o a rendszer elemeinek kiválasztása (fontos a megfelelő referencia munka), o a rendszer telepítése, o a rendszer üzemeltetése.

Tekintettel arra, hogy a rendszerek alkalmazása 3-5 évente bővül a tervezést 3-5 évente meg kell ismételni.

FELHASZNÁLT IRODALOM

Behr, F.-J. (2000): Strategisches GIS-Management, Herbert Wichmann Verlag, Heidelberg. Bernhardsen, T. (1999a): Geographic Information System, John Wiley & Sons, Inc. New York stb.. Bernhardsen, T. (1999b): Choosing a GIS, Longley, P. A. at al (szerk.): Geographical Information Systems, John Wiley & Sons, Inc. New York stb. Vol. 2. pp. 589-600. Bill, R. (1999): Grundlagen der Geo-Informations-systeme, Herbert Wichmann Verlag, Heidelberg. Britannica Hungarica (1997), Magyar Világ Kiadó, Budapest. Davis, D. E. (1999): GIS for Everyone, ESRI Press, Redland. Detrekői. Á. (1989): A földmérés és a számítástechnika, Geodézia és Kartográfia 40. évf. pp 76-80.

Detrekői, Á. , Szabó, Gy. (2002): Térinformatika, Nemzeti Tankönyvkiadó, Budapest Detrekői, Á., Szabó, Gy. (1995): Bevezetés a térinformatikába, Nemzeti Tankönyvkiadó, Budapest. Grimshaw, D.J. (2000): Bringing Geographical Information Systems into Business, John Wiley & Sons, Inc. New York stb. Klinghammer, I., Pápay, Gy., Török, Zs. (1995): Kartográfiatörténet, Eötvös Kiadó, Budapest. Kraak, M.-J. (2001): Webmapping-WebDesign, Hermann, Ch., Asche, H. (Hrsg.): Web.Mapping 1, Herbert Wichmann Verlag, Heidelberg. Longley, P. A. et al (1999): Introduction, Longley, P. A. at al (szerk.): Geographical Information Systems, John Wiley & Sons, Inc. New York stb. Vol. 1: pp. 1-20. Luciano, E. (1978): Geschichte der Agrimesoren und Geometer von ihren Anfangen bis 1900, Consiglio Nazionale Geometri, Róma. Maguire, D.J. (1991): An overview and definition of GIS, Maguire, D.J., at al (szerk): Geographical Information Systems, Longman London, Vol. 1. pp. 9-20. Raum, F. (1991): Szakmatörténet, Székesfehérvár, EFE FFFK, kézirat.

3. Előadás: A térinformációs rendszerek alkalmazási lehetőségei – szoftver bemutató Eltérő rendszer típusok bemutatása: • Vektoros • Raszteres • Hibrid rendszerek Különböző alkalmazási területek bemutatása: • Műszaki/tervezési alkalmazások • Hidrológiai alkalmazások • Katonai alkalmazások • Infrastrukturális alkalmazások • Üzleti alkalmazások

4. Előadás: A TÉRINFORMÁCIÓS RENDSZEREK LÉTREHOZÁSÁHOZ SZÜKSÉGES MODELLALKOTÁS 4. 1. 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. 2. 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). 4. 3. A logikai modellek (adatmodellek) 4. 3. 1. Az objektumok fogalma és jellemzői

Objektumnak valamely entitás egészének vagy részeinek digitális reprezentációját tekintjük. Az objektumok jellemzésére a következő tulajdonságok szolgálnak: • osztály, • geometria, • attribútumok, • kapcsolatok, • minőség. Az objektumok lehetnek: létező tárgyak, események, időben változó jelenségek, önkényesen definiált dolgok. 4. 3. 2. 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. 4. 3. 3. 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, • 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. 4. 3. 4. 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. 4. 3. 5. Az objektumok kapcsolatai Az objektumok kapcsolatai vagy az adatokból számolhatók, vagy attribútumként kerülnek megadásra. 4. 3. 6. Az objektumok minősége Az objektumok minőségének témáját a 8. fejezetben tárgyaljuk. 4. 3. 7. A metaadatok A metaadatok az adatokra vonatkozó adatok. (céljuk hasonló a könyvtári katalógusok céljához). A metaadatok előállításához metaadatbázisokat hoznak létre. 4. 3. 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. Felhasznált irodalom: http://www.nhit.hu/prezentációk/Inspire két év múltán. Bartelme, N. (1995): Geoinformatik, Springer Verlag, Berlin, Heidelberg, New York. Behr, F.-J. (2000): Strategisches GIS-Management, Herbert Wichmann Verlag, Heidelberg. Bernhardsen, T. (1999): Geographic Information System, John Wiley & Sons, Inc. New York stb.. Bill, R. (1999): Grundlagen der Geo-Informations-systeme, Herbert Wichmann Verlag, Heidelberg. Britannica Hungarica (1997), Magyar Világ Kiadó, Budapest. Carosio, A. (1997): Geoinformationssysteme, Band 1. , ETH Zürich, kézirat. Detrekői, Á. , Szabó, Gy. (2002): Térinformatika, Nemzeti Tankönyvkiadó, Budapest Detrekői, Á., Szabó, Gy. (1995): Bevezetés a térinformatikába, Nemzeti Tankönyvkiadó, Budapest. Grimshaw, D.J. (2000): Bringing Geographical Information Systems into Business, John Wiley & Sons, Inc. New York stb. Longley, P. A. at al (1999): Introduction, Longley, P. A. at al (szerk.): Geographical Information Systems, John Wiley & Sons, Inc. New York stb. Vol. 1: pp. 1-20. Mélykúti, G. (1999): Digital Terrain Models, Bähr, H.-P., Vögtle, T. (szerk): GIS for Enviromental Monitoring, E, Schweizerbart’sche Verlagsbuchhandlung, Stuttgart.

Molenaar, M. (1998): An Introduction to the Theory of Spatial Object Modelling for GIS, Taylor&Francis, London, Bristol. Peuquet, D. J. (1999): Time in GIS and geographical databases, Longley, P. A. at al (szerk.): Geographical Information Systems, John Wiley & Sons, Inc. New York stb. Vol. 1. pp. 91103.

5. Előadás: A GEOMETRIAI ADATOK VONATKOZÁSI RENDSZEREI 5. 1. 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. Valamely vonatkozási rendszer definiálásához a következők szükségesek: • koordináta-rendszer felvétele (origó, tengelyek iránya, forgási irány), • mértékegységek megadása (hossz- és szögmértékegységek), • a fizikai megvalósítást biztosító pontok (például geodéziai alappontok) létesítése. A különböző kiterjedésű térinformációs rendszerek objektumainak meghatározásához más és más vonatkozási rendszer felhasználása indokolt. A vonatkozási rendszerekben az objektumok helyét mérésekkel határozzák meg. 5. 2. 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. o 19 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. 5. 3. 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. 5. 4. 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. 5. 5. 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: 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. 5. 6. 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. A folytonos és diszkrét rendszerek kapcsolatát úgy biztosíthatjuk, ha a diszkrét egységek valamely jellemző pontjának koordinátáit meghatározzuk (geokódolás). 5. 7. 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. FELHASZNÁLT IRODALOM

Bácsatyai, L. (1994):Magyarországi vetületek, Mezőgazdasági Szaktudás Kiadó, Budapest. Bernhardsen, T. (1999): Geographic Information System, John Wiley & Sons, Inc. New York stb.. Bill, R. (1999): Grundlagen der Geo-Informations-systeme, Herbert Wichmann Verlag, Heidelberg. Biró, P. (1985): Felsőgeodézia, Tankönyvkiadó, Budapest, Kézirat. Detrekői, Á.(2005): A gömbtől a geoidig: a Föld és az űrkutatás (in: Mindentudás Egyetem, negyedik kötet, Kossuth Kiadó, Budapest, pp. 321-342.) Detrekői, Á. (1991): Kiegyenlítő számítások, Tankönyvkiadó, Budapest. Detrekői, Á. (1999): Reference Systems, Bähr, H.-P., Vögtle, T. (szerk): GIS for Enviromental Monitoring, E, Schweizerbart’sche Verlagsbuchhandlung, Stuttgart, pp 10-17. Detrekői, Á. , Szabó, Gy. (2002): Térinformatika, Nemzeti Tankönyvkiadó, Budapest Detrekői, Á., Szabó, Gy. (1995): Bevezetés a térinformatikába, Nemzeti Tankönyvkiadó, Budapest. Homoródi, L. (1966): Felsőgeodézia, Tankönyvkiadó, Budapest. Husti, Gy. (2000): Globális helymeghatározó rendszer (bevezetés), Nyugat- Magyarországi Egyetem, Sopron. Oltay, K., Rédey I.: Geodézia, Tankönyvkiadó, Budapest.

Resnik, B., Bill, R. (2000): Vermessungskunde für den Planungs-, Bau- und Umweltbereich, Herbert Wichmann Verlag, Heidelberg. Seeger. H. (1999): Spatial referencing and coordinate systems, Longley, P. A. at al (szerk.): Geographical Information Systems, John Wiley & Sons, Inc. New York stb. Vol. 1: pp. 427436. Torge, W. (1991): Geodesy, Walter de Gruyter, Berlin, New York. Varga, J. (1986): Alaphálózatok I. (Vetülettan), Tankönyvkiadó, Budapest, Kézirat.

6. Előadás: ADATFORRÁSOK 6. 1. 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. 6. 2. 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.

6. 3. 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. 6. 4. 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. 6. 5. 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).

7. Előadás: ADATNYERÉSI ELJÁRÁSOK 7. 1. 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, • 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. 7. 2. Vektor jellegű geometriai adatokat szolgáltató elsődleges adatnyerési eljárások 7. 2. 1. 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. 7. 2. 2. Mesterséges holdakon alapuló helymeghatározások 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). 7. 2. 3. 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. 7. 2. 4. Mobil telefonok

A mobil telefonok is alkalmasak helymeghatározásra a következő módokon: • 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. 7.2.5. RFID rendszerek A rádiolokációs azonosító rendszerek (Radio Frequency Identificator) rendszereket széles körben használják helymeghatározásra. Például: útdíj fizetés, termékkövetés, sebesség ellenőrzés, határellenőrzés. 7. 3. 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. 7. 3. 1. 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. 7. 3. 2. 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: • meteorológiai 1 km- 5 km 3-5 csatorna folyamatos • erőforrás kutatási 20m- 120m 4-8 csatorna 2 hét, esetenkénti • térképészeti 0,5m -10m 1-3 csatorna esetenkénti. A képekből a geometriai információkat fotogrammetriai eljárással, az attribútum adatokat képfeldolgozással nyerik 7. 3. 3 Mobil mérőrendszerek

A mobil mérőrendszerek járművekbe épített mérő rendszerek, amelyekbe mind képalkotó, mind navigáló eszközöket beépítettek. A különböző eszközök adatait számítógép segítségével szinkronizálják. 7. 4. 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. 7. 5. Példák attribútum adatok nyerésére Az attribútum adatok előállításakor is léteznek elsődleges és másodlagos eljárások. Környezeti és természeti erőforrás adatok nyerésének elsődleges eljárása lehet a szemlélés, vagy a távérzékelés. Másodlagos eljárás lehet például a tematikus térképek (például talajtérképek) digitalizálása. Szocio-demográfiai adatok esetén elsődleges eljárás lehet interjú valakivel, másodlagos eljárás a KSH évkönyveinek felhasználása. Infrastrukturális adatok esetén elsődleges eljárás valamely vezeték helyének felmérése, másodlagos eljárás egy közmű térkép digitalizálása. FELHASZNÁLT IRODALOM

http://hu.wikipedia.org/wiki/GPS. Bähr. H.-P. (1999):Imagery, Bähr. H.-P., Vögtle, Th. (szerk.): GIS for Enviromental Monitoring, E. Schwizerbarsche Verlagsbuchhandlung, Stuttgart pp 53-66. Behr, F.-J. (2000): Strategisches GIS-Management, Herbert Wichmann Verlag, Heidelberg.

Bernhardsen, T. (1999): Geographic Information System, John Wiley & Sons, Inc. New York stb.. Bill, R. (1999): Grundlagen der Geo-Informations-systeme, Herbert Wichmann Verlag, Heidelberg. Csanda, F. (1972).: Föld alatti közművezetékek felkutatása, Műszaki Könyvkiadó, Budapest, Detrekői, Á.: A gömbtől a geoidig: a Föld és az űrkutatás (in: Mindentudás Egyetem, negyedik kötet, Kossuth Kiadó, Budapest, pp. 321-342.), 2005. Detrekői, Á.: Helymeghatározás az információs társadalomban, Geodézia és Kartográfia, Budapest, Vol. 59, No. 7.. , pp. 10-13., 2007. Detrekői, Á. (2001): Die Rolle der Photogrammetrie in den Geo-Informationssystemen, TU Wien. Geowiswnschaftliche Mitteilungen, Heft Nr. 55. pp 9-14. Detrekői, Á.: A gömbtől a geoidig: a Föld és az űrkutatás (in: Mindentudás Egyetem, negyedik kötet, Kossuth Kiadó, Budapest, pp. 321-342.), 2005. Detrekői, Á.: Helymeghatározás az információs társadalomban, Geodézia és Kartográfia, Budapest, Vol. 59, No. 7.. , pp. 10-13., 2007. Detrekői, Á. , Szabó, Gy. (2002): Térinformatika, Nemzeti Tankönyvkiadó, Budapest Detrekői, Á., Szabó, Gy. (1995): Bevezetés a térinformatikába, Nemzeti Tankönyvkiadó, Budapest. Grimshaw, D.J. (2000): Bringing Geographical Information Systems into Business, John Wiley & Sons, Inc. New York stb. Harder, Ch. (1997): GIS means Business, ESRI Press, Redland. Harder, Ch. (1998): Serving Maps on the Internet, ESRI Press, Redland. Heipke, C. (1996): Digitale photogrammetrische Arbeitstation. DGK_C, 450, München. Hermann, Ch., Asche, H. (Hrsg.),(2001): Web.Mapping 1, Herbert Wichmann Verlag, Heidelberg. Husti, Gy. (2000): Globális helymeghatározó rendszer (bevezetés), Nyugat- Magyarországi Egyetem, Sopron. Krakiwsky, E., J. (1993): Tracking the worldwide development of IVHS Navigation Systems, GPS World, October, pp. 40-47. Kraus, K. (1998): Fotogrammetria, Tertia Kiadó, Budapest. Kraak, M.-J. (2001): Webmapping-WebDesign, Hermann, Ch., Asche, H. (Hrsg.),: Web.Mapping 1, Herbert Wichmann Verlag, Heidelberg. Lángné, Varga, M. (1993): Inerciális-helymeghatározó rendszerek , Budapest, kézirat. Longley, P. A. at al (1999): Introduction, Longley, P. A. at al (szerk.): Geographical Information Systems, John Wiley & Sons, Inc. New York stb. Vol. 1: pp. 1-20. Mucsi, (1995): Műholdas távérzékelés és digitális képfeldolgozás I., JATEpress, Szeged, kézirat. Oltay, K., Rédey I.(1962): Geodézia, Tankönyvkiadó, Budapest. Resnik, B., Bill, R. (2000): Vermessungskunde für den Planungs-, Bau- und Umweltbereich, Herbert Wichmann Verlag, Heidelberg. Sárközy, F. (2000): Térinformatika a világhálón, Térinformatika, 2000/3, Budapest. pp 11-20. Schenk, T. (1999): Digital Photogrammetry, Terra Science, Laurelville. Winkler. G. (1991): Információgyűjtő módszerek a távérzékelésben, Műegyetemi Kiadó, Budapest, kézirat. Yasuda, A. (2002):Current Status of Satellite Positioning Systems GPS, GLONASS and GALILEO, GIM International, Vol. 12, February, pp. 69-71.

8. Előadás: ADATMINŐSÉG, SZABVÁNYOK 8. 1. 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. 8. 2. 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). 8. 3. Minőségi modell A térinformációs rendszerek egy lehetséges minőségi modellje a következő részekből tevődik össze: • az adatminőséget befolyásoló tényezők (Q-modul), amelynek komponensei a következők: az adatok eredete, a geometriai hibák, az osztályba sorolás és az attribútum adatok hibái, a geometriai adatok konzisztenciája, az adatok teljessége, az adatok aktualitása;

• •

a minőség jellemzési módjai (Q-formátumok): szöveges leírás, mérőszámok (élesség, pontosság, megbízhatóság), belső és külső vizsgálati jelentés, minőségi fólia; a minőségi modell vonatkozásai (Q-vonatkozás): teljes adatállomány, valamely téma, valamely kiválasztott terület, bizonyos objektumok, bizonyos attribútumok. 8. 4. 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, • 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. 8. 5. 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. 8. 6. 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.

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. 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. FELHASZNÁLT IRODALOM

Asche, H. (2001): Kartographische Informationsverarbeitung in Datennetzen – Prinzipen, Produkte, Perspektiven, Hermann, Ch., Asche, H. (Hrsg.),: Web.Mapping 1, Herbert Wichmann Verlag, Heidelberg. Bartelme, N. (1995): Geoinformatik, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, New York. Bartelme, N. (2000): Geoinformatik, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, New York, stb.. Bähr. H.-P. (1999):Imagery, Bähr. H.-P., Vögtle, Th. (szerk.): GIS for Enviromental Monitoring, E. Schwizerbarsche Verlagsbuchhandlung, Stuttgart pp 53-66. Behr, F.-J. (2000): Strategisches GIS-Management, Herbert Wichmann Verlag, Heidelberg. Bernhardsen, T. (1999): Geographic Information System, John Wiley & Sons, Inc. New York stb.. Bill, R. (1999): Grundlagen der Geo-Informations-systeme, Herbert Wichmann Verlag, Heidelberg. Caspary, W. (1993): Qualitätsaspekte bei Geo-Informationssystemen, Zeitschrift für Vermesungswesen, Heft 7, pp 360-367. Davis, D. E. (1999): GIS for Everyone, ESRI Press, Redland. Detrekői, Á. (1991): Kiegyenlítő számítások, Tankönyvkiadó, Budapest. Detrekői, Á. (1999): Data Quality in GIS Enviroment, Bähr. H.-P., Vögtle, Th. (szerk.): GIS for Enviromental Monitoring, E. Schweizerbarsche Verlagsbuchhandlung, Stuttgart pp 76-83. Detrekői, Á. , Szabó, Gy. (2002): Térinformatika, Nemzeti Tankönyvkiadó, Budapest Detrekői, Á., Szabó, Gy. (1995): Bevezetés a térinformatikába, Nemzeti Tankönyvkiadó, Budapest. Harder, Ch. (1998): Serving Maps on the Internet, ESRI Press, Redland. Hütte (1993): A mérnöki tudományok kézikönyve, Springer-Verlag, Budapest, Berlin, Heidelberg, stb..

Hermann, Ch., Asche, H. (Hrsg.),(2001): Web.Mapping 1, Herbert Wichmann Verlag, Heidelberg. Iván, Gy. (2000): Az 1:10 000 méretarányú topográfiai térképek raszteres és vektoros adatállományai, Térinformatika 2000/8, Budapest, pp 7. Joos, G. (2000). : Zur Qualität von objektstruturierten Geodaten, Schriftenreihe, Studiengang Geodäsie und Geoinformation,, Universität der Bundeswehr München, Heft 66. Kesselyák, P. (2001): Új minőségi elvárások az információs társadalomban, Magyar Minőség, X. évf., 2. Szám, Budapest, pp 8-11. Kresse, W., Fadaie, K.: ISO Standards for Geographic Information, Springer, 2004. Kraak, M.-J. (2001): Webmapping-WebDesign, Hermann, Ch., Asche, H. (Hrsg.),: Web.Mapping 1, Herbert Wichmann Verlag, Heidelberg. Lodwick, G. D., Feuchtwanger, M. (1987): Land-related Information Systems, Department of Surveying Engineereing,The University of Calgary,Calgary, kézirat. Márkus, B. (1999): Error Modelling in GIS Enviroment, Bähr. H.-P., Vögtle, Th. (szerk.): GIS for Enviromental Monitoring, E. Schweizerbarsche Verlagsbuchhandlung, Stuttgart pp 190-200. Pátkai, T. (2000): Néhány térképalapú szolgáltatás magyar webhelyen, Térinformatika, 2000/6, Budapest. pp 18-21. Resnik, B., Bill, R. (2000): Vermessungskunde für den Planungs-, Bau- und Umweltbereich, Herbert Wichmann Verlag, Heidelberg. Sárközy, F. (2000): Térinformatika a világhálón, Térinformatika, 2000/3, Budapest. pp 11-20. Tenner, A. R., DeToro, I.J. (1997): TQM Teljes körű minőségmenedzsment, Műszaki Könyvkiadó, Budapest.

Veregin, H., Lanter, D.,(1995): Data Quality Enhancement Techniques in layer-based Geographic Information Systems, Comput., Environ. And Urban Systems, Vol. 18. No. 1. Pp23-36. Zentai, L. (2000): Számítógépes térképészet, ELTE Eötvös Kiadó, Budapest.

9. Előadás: A TÉRINFORMÁCIÓS RENDSZEREK HARDVER ESZKÖZEI

9.1 Hardver eszközök szerepe a térinformációs rendszerekben A hétköznapi életben egyre gyakrabban találkozunk az informatika különböző alkalmazásaival. A gyakorlati tapasztalatok azt mutatják, hogy az informatikai rendszerek használatához szükséges elmélyült technikai tudás egyre csökken. Ennek ellenére az alkalmazások számos területén kell szembe néznünk azzal a ténnyel, hogy a nem kielégítő informatikai felhasználói tudás hiányában az alkalmazások produktuma messze az információ technológia által biztosított lehetőségek alatt marad. A felhasználó az alábbi kérdések megválaszolása nélkül, mélyebb villamosmérnöki és informatikai alapismeretek hiányában is képes napi feladatainak informatikai eszközökkel történő megoldására: • Mi is az a számítógép ? • Hogyan épül fel egy interaktív grafikus rendszer ? • Hogyan épül fel egy számítógép rendszer ? • Hogyan működnek a számítógépek ? • Mi is az az Internet? • Mi különbözteti meg az egyes gépeket, rendszereket ? A fenti kérdések megválaszolásához szükséges technikai ismeretek különös fontossággal bírnak, ha az informatikai piac egyre növekvő hardver és szoftver tengerében kívánunk eligazodni. A különböző termékek előnyeinek megértése, a széles kínálatból a feladatainkat hatékonyan megoldó eszközök kiválasztása, egy informatikai rendszer körültekintő fejlesztése mélyebb technikai ismereteket igényel. A technikai elemek közötti eligazodás különös jelentőséggel bír a térinformatikai rendszerek esetében, melyek kiemelt igényekkel lépnek fel a rendszer alap erőforrásait biztosító hardver elemekkel és szoftver komponensekkel szemben. A rendszerekben tárolt vektor, raszter és szakadatok mennyisége, az interaktív grafikus feldolgozás erőforrás igénye messze meghaladja az általános informatikai gyakorlatban alkalmazott lokális munkahelyek teljesítményét. További gondokat okoz a grafikus adatok kezelését biztosító input és output eszközökkel szemben támasztott minőségi és teljesítmény igények kielégítése. Gyakran megnehezíti a térinformációs rendszerek hardver elemeinek kiválasztását az a tény, hogy a rendkívül heterogén felhasználói igények és egyedi problémák megoldása nem lehetséges idealizált típus konfigurációkkal, a másutt jól bevált eszközök mechanikus adaptálásával. Jelen fejezetben a fenti kérdések megválaszolásához szükséges technikai ismereteket tekintjük át a kínálati piacon való eligazodás segítése, a felelős döntés meghozása céljából. Nem szabad azonban szem elől tévesztenünk az informatikai-technológia robbanásszerű fejlődésének következményeként eszközeink és informatikai tudásunk rendkívül gyors elavulását (beleértve az itt leírtakat is).

9.2 Fejlődéstörténet A hétköznapi életben jelentkező különböző számítási feladatok segédeszközökkel történő egyszerűsítésére az elmúlt néhány ezer évben igen sok próbálkozás történt. A római kor egyszerű abacusától, a XVII. Század számoló automatáin és a XVIII. század mechanikus automata csodáin keresztül hosszadalmas út vezetett az elektronikus számítógép megjelenéséig. Az 1943-45 között megépült első elektronikus digitális számítógép az ENIAC (Elektronic Numerical Integrator and Computer) megjelenése „szédületes teljesítményével alapjaiban változtatta meg a számítási segédeszközökkel kapcsolatos nézeteinket. Tekintettel a korai fejlesztések tetemes költségeire, az informatika korai szakaszára a nagymértékű eszközkoncentráció volt jellemző. A negyvenes-ötvenes évek elektroncsöves, feritgyűrüs memóriával ellátott gépei képviselik a számítógépek első generációját. Az elsőgenerációs gépek megörökölték az elektromechanikus korszak perifériáit, jellemző volt a lyukszalag és lyukkártya mint standard adathordozó. Az elektoncsöves gépek a korábbi elektromechanikus gépeknél lényegesen gyorsabban dolgoztak, de igen gyakran meghibásodtak és jelentős áramigénnyel bírtak. Az elektoncsövek alkalmazásával járó problémára a Bell Laboratóriumban 1947-ben W.H. Brattain, J. Bardeen és W. Shockley által feltalált félvezető elven működő tranzisztor jelentett kiutat. A félvezető diódák és tranzisztorok felhasználásával megjelent a számítógépek második generációja, amely a hatvanas évek jellemző modellje lett. Az új kapcsolóelemek megnövekedett élettartama, megbízhatósága, nagyobb működési sebessége az első generációs gépeknél jelentősen nagyobb működési sebességű gépek megalkotását tette lehetővé. Ezt a rohamos fejlődést a lassú, többnyire elektro-mechanikus perifériák sebessége már nem tudta követni. A feritgyűrüs memória szinte egyeduralkodó maradt, de fokozatosan megjelentek a mágneslemezes, mágneskártyás háttértárolók. A második generációs gépeknél már nem volt szükség az alacsony szintű gépi nyelvű programozásra, megjelentek a gépi nyelvhez közel álló assembly nyelvek. A félvezető eszközök gyártása a hatvanas évek elején jelentős fejlődésen ment keresztül. A hatvanas évek végére kialakul a logikai áramkörökben szereplő felvezető eszközök egy gyártási fázisban történő előállítását és összekapcsolását biztosító integrált áramkör ipar, elindítva a számítógépek harmadik generációjának fejlődését. A harmadik generációs, mikroprocesszoros rendszerek megjelenésével jelentősen megváltozik a számítógépek felhasználói környezete. Megjelennek a szabványos operációs rendszerek, fejlesztői eszközök, magas szintű programozási nyelvek, és jelentősen egyszerűsödik a működtetés műszaki feltételrendszere. A Dataquest piacelemző cég közlése szerint a huszonöt évvel ezelőtt piacra került első PC- után 2002 áprilisában került piacra az egy milliárdodik PC. A prognózisok alapján a következő egymilliárd PC piacra kerülése 2008-ig történik meg a Kelet-Európai, Kínai és Latin-Amerikai társadalmak információs társadalomba való aktívabb bekapcsolódásának köszönhetően. A közelmúltban a több processzoros rendszerek és a hálózatokba integrált osztott rendszerek széleskörű elterjedésével a számítógépek negyedik-ötödik generációját üdvözölhetjük. Az alkalmazói környezet az elmúlt évtizedekben a hardver fejlődés által felkínált lehetőségeknek megfelelő változásokon ment keresztül. A számítógép, a perifériák, a fejlesztő eszközök változása, fejlődése magával vonta a felhasználói funkciók, alkalmazási környezetek jelentős változását. Az 1950-es 60-as évek meghatározó modellje az egyes számítógépek centralizált üzemeltetését biztosító számítóközpont volt. A rendszer működtetése a felhasználók által előkészített feladatok kötegelt feldolgozásával, erre specializálódott szakértők, operátorok

közreműködésével történt. Az átlag felhasználó csak a géptermek üvegablakain keresztül csodálhatta meg a kor csúcstechnológiáját. A 70-es években megjelentek a kor informatikai gyakorlatát forradalmasító középkategóriás és mini számítógépek. A nagyfokú centralizáció megtörése és a real-time felhasználói hozzáférés megteremtése jelentős lökést adott az informatikai kultúra terjedésének. A mikroprocesszor felfedezése, a memória és háttértár eszközök területén bekövetkezett fejlődés, a raszter grafikus eszközök elterjedése és az eszköz- és platform független szoftverek megjelenése egy új informatikai felhasználói kultúra alapjait teremtette meg. A 80-as években a személyi számítógépek (PC) megjelenése széles felhasználói környezet számára tette elérhetővé az információtechnológia eszközeinek, módszereinek használatát. A relatíve olcsó, egyszerű irodai környezetben üzemeltethető PC alapú rendszerek új felhasználói területek tömegeit hódították meg. A térinformatikai alkalmazásoknál már jelentkeztek az izolált eszközhasználat korlátai, a közösen használt adatbázisok elérésének és konzisztenciájának problémái. A távközlés informatikával történő összekapcsolódása a 90-as években széleskörű felhasználói rétegek számára tette lehetővé egymástól jelentős távolságban lévő eszközök összekapcsolását, lehetővé téve egy széles felhasználói körön belüli kommunikációt. Az információ-feldolgozás növekvő követelményeit hatékonyabban kielégítő számítógépes hálózati modell napjaink meghatározó technológiájává vált. A hálózatba kapcsolt eszközök erőforrásainak megosztása, az adattárolás biztonsága, a földrajzi távolság legyőzése egy rendívül hatékony kommunikációs eszköz kialakulását tette lehetővé. A felhasználói befogadást nagymértékben elősegítette vizualitás térnyerése, az interaktív grafika és a szabványos grafikus felhasználói interfacek megjelenése. Az elmúl időszak inetrnet alapú hálózati alkalamzásaiból kifejlődött egy új informatikai eszköz a számítóhálózat (computational grid). A hagyományos Internet alapú szolgáltatások lehetővé teszik az információk átvitelét, megosztását a rendszer csomópontjai között, de nem adnak arra módot, hogy a rendszerben egymással összekapcsolt számítógépek mint elosztott erőforrások összehangolt számításokat végezzenek. A számítóhálózatok földrajzilag elosztott hardver-szoftver infrastruktúrája erőforrás-megosztással lehetőséget ad új alkalmazások működtetésére és nagy számítási teljesítményt megkövetelő feladatok megoldására. A számítóhálózat alapvetően különbözik a hagyományos elosztott rendszerektől, mert az erőforrások birtoklásával szemben az erőforrások megosztásán alapul. A számítóhálózatokat különböző modellek alapján hozzák létre. Az alapcél az, hogy a hálózat elemeit, a különböző hardver architektúrát, operációs rendszert, kommunikációs protokollt alkalmazó rendszerek heterogenitását elfedve, egy egységesen kezelhető erőforrás álljon rendelkezésre. A rendszerek létrehozásában egy fontos új elem, a rendszer nyitottságát, interoperatibilitását biztosító réteg a köztest-szoftver (middleware) jelenik meg, amely egymáshoz kapcsolja a rendszer meglévő erőforrásait, eszközeit és egységes egészként jeleníti meg őket. A számítóhálózatok felhasználói alkalmazásában a portál eszközök jelentik az alapvető eszközöket. Az ezredforduló nagy technológiai előrelépése a nagy sávszélességű hálózati szolgáltatások széleskörű térnyerése volt. Napjaink egyik jellemző tendenciája a mobil kommunikáció és helymeghatározás integrált térnyerése forradalmasítva mind a helyhez kötött adatgyűjtést, mind a mobil felhasználáshoz kapcsolódó üzleti szolgáltatások körét.

9.3 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. A térinformációs rendszerek széleskörű társadalmi elterjedését indikáló „egyszerű” felhasználó többnyire csak a térinformációs rendszerek megjelenítő funkcióit kívánja igénybe venni. A nagy tömegű felhasználó a tömeg piac eszközeire támaszkodva, átlagos erőforrás igénnyel képes a térinformatikai technológia megjelenítési funkcióit saját műszaki, üzleti folyamataiba integrálni. Az egyszerű felhasználói munkakörnyezetben többnyire egy standard irodai munkahely kertül kiegészítésre egy-egy térinformatikai funkcióval, nem jellemző a dedikált térinformatikai munkahely kialakítása.

9.4 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 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

Felhasznált irodalom

http://digitalisfoto.lap.hu/ http://hardver.lap.hu/ http://hardverteszt.lap.hu/ http://www.hp.com/ http://www.ibm.com/

http://www.intel.com/ http://www.prim.hu/ http://www.szamitogep.hu/ Bercsei T., Horváth I. (1989): CAD rendszerek adat-interfészei, Mechatroninfo, Budapest Bernhardsen, T. (1999): Geographic Information System, John Wiley & Sons Inc., New York Bill, F., Fritsch, D. (1991): Grundlage der Geo-Informations-Systeme, Wichmann Verlag, Karlsruhe, Clarke, A.L.(1991): GIS specification, evaluation, and implementation, Maguire, D. J., at al (szerk):Geographical Information System: principles and application, Longman, London Detrekői, Á. , Szabó, Gy. (2002): Térinformatika, Nemzeti Tankönyvkiadó, Budapest Goldstine H.H. (1987): A számítógép Pascaltól Neumanig, Műszaki könyvkiadó, Budapest Gerencsér, A. (1987): A digitális otthon, http://puskas.matav.hu/0003/digitalis/otthon.html Kacsuk P., Vajda F. (2002): A hálózati számítástechika harmadik hulláma: a számítóhálózat, Computerworld-Számítástechika 2002/32, IDG Budapest Newman W., Sproull R. (1985): Interaktív számítógépes grafika, Műszaki Könyvkiadó Newton P., Zwart P., Cavill M. (1992): Networking Spatial Information Systems, Belhaven Press, London Németh G. (2001): Informatika I., Műegyetemi Kiadó, Budapest Markó I. (2000): PC Hardver., LSI Oktatóközpont, Budapest Pequet D., Marble D. (1990): Introductory readings in Geographic Information Systems, Taylor & Francis, London Péteri K. (1999): Digitális fényképezőgépek, LSI Oktatóközpont, Budapest Purgathofer W. (1988): Grafikus adatok számítógépes feldolgozása, Műszaki Könyvkiadó, Budapest Rogers, D. F. (1988): Procedural elements for computer graphics, McGraw-Hill Co., Singapore Tanenbaum, A. S. (1992): Számítógép-hálózatok, Novotrade, Budapest Terplán K. (1995): Lokális hálózatok menedzselése, Panem-McGraw-Hill, Budapest Tittel E., Hudson K., Stewart J. M.. (1999): Hálózati ismeretek, Kiskapu Kft., Budapest White, R. (1993): Így működik a számítógép, ComputerBooks, Budapest

10.Előadás: A TÉRINFORMÁCIÓS RENDSZEREK SZOFTVER KOMPONENSEI 10.1 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. Az alkalmazások erőforrás igénye szempontjából megkülönböztetünk szolidabb erőforrás igényekkel bíró egyprocesszoros rendszereket, és nagyobb erőforrás igényű és nagyobb tranzakció mennyiséget kiszolgálni képes többprocesszoros rendszereket. A többprocesszoros rendszerekben rejlő erőforrás lehetőségek kiaknázása csak az adott üzemmódot támogató speciális szoftver alkalmazásokkal lehetséges. A több processzoros működés virtuális kiterjesztését jelentik a számítóhálózatok (GRID), melyek a hálózat

erőforrásainak integrált kezelésével, olcsóbb egyszerű hardver eszközökkel biztosítják a nagy erőforrás igényű feladatok kiszolgálását. A nem szekvenciális utasítás végrehajtással kapcsolatos alapvető kérdések hardver vonatkozásairól a 7. fejezetben olvashatunk. Az egyidejűleg kiszolgálásra kerülő felhasználók és programok szempontjából megkülönböztetünk egy vagy több felhasználós single user / multi user , egy vagy több feladat egyidejű végrehajtását támogató single tasking / multi tasking operációs rendszereket. Napjaink operációs rendszereinél már általánosnak tekinthetjük a többfelhasználós, több feladat egyidejű végrehajtását támogató multi-user, multi-tasking rendszereket. Az alkalmazott perifériákkal rendszerekkel való kapcsolattartása alapján megkülönböztetünk on-line és off-line eszközöket. On line megoldás esetén az alkalmazott perifériát vagy egységet közvetlen fizikai kommunikációs csatorna köti össze az alkalmazással. Off-line megoldásnál az adott periféria nem rendelkezik közvetlen kommunikációs kapcsolattal a vezérlő szoftver környezettel. A periféria által végzendő feladat (többnyire adatgyűjtés vagy adatmegjelenítés) és a vezérlő szoftver által végzett feladat mind időben, mind térben függetlenül hajtódik végre. A rendszerek vezérlését biztosító felhasználási forma alapján megkülönböztetünk kötegelt (batch) illetve párbeszédes, interaktív vezérlést, feldolgozást. A kötegelt feldolgozási módnál a felhasználó előre definiálja a rendszer által elvégzendő feladatokat egy speciális feladat vezérlő nyelv (batch vagy script nyelv) segítségével és definiálja a feldolgozáshoz szükséges adatállományokat, paramétereket. Az interaktív üzemmódnál a felhasználó folyamatosan kapcsolatban van a feladatot végző alkalmazással. Az alkalmazás által szolgáltatott eredmények azonnal megjeleníthetők, az alkalmazás által végzett feladatok paraméterei és a feldolgozáshoz szükséges állományok, adatok egy zárt visszacsatolású rendszerben szabadon módosíthatók Napjaink informatikai alkalmazásainál (különösen a térinformatikai alkalmazásoknál) triviálisnak tekintjük az interaktív üzemmódot, de professzionális adatbázis kezelési feladatoknál a rendszerek hatékony, gazdaságos működtetése csak kötegelt üzemmódban történhet. A kötegelt feldolgozásnál nincs szükség egy adott elemi feladat egyedi élőmunkával történő mechanikus ismétlésére, az egyszerűen algoritmizálható adatbevitel vagy megjelenítés hibamentesen megoldható. Az interaktív üzemmód alkalmazása csak abban az esetben célszerű, ha valóban elő dialógus van a felhasználó és az információs rendszer között, a feladat menetét bonyolult logikai áttételeken, humán döntéseken keresztül módosíthatják a rendszer visszacsatolt információi. Az adatforrásokhoz való hozzáférés alapján megkülönböztetünk független és konkurens használatot. Független használat esetén a rendszer biztosítja az egyes felhasználók számára szükséges erőforrásokat és a feladataik végzéséhez szükséges állományok biztonságos elérését, védelmét. A független állomány hozzáférés addig jelent megfelelő alternatívát, amíg egyszerű szervezési módszerekkel biztosítható, hogy egy adott adatállomány kezelését csak egy felhasználó végezze. A gyakorlatban tűzoltó jelleggel alkalmazott módszer a független állomány-hozzáférés fizikai állománymásolással történő többszörözése és több izolált felhasználó általi kezelése komolyan veszélyezteti az adatállományok konzisztenciáját. Több felhasználó azonos állományon történő munkavégzését megbízhatóan biztosító konkurens hozzáférés már jelentősen bonyolultabb adminisztrációs terhekkel jár. Konkurens elérés esetén a rendszernek biztosítani kell az állományok konzisztenciáját. Miközben egy felhasználó az adatokat módosítja, ezen adatok újabb felhasználó által történő elérése korlátozásra kerül. Ez a korlátozás egyszerű esetben az állományhoz való hozzáférés

korlátozását jelenti (file lockolás). Egy on-line tranzakciókkal dolgozó rendszernél ez elfogadhatatlanul szigorú korlátozást jelent. Például egy város ingatlan-nyilvántartási rendszere esetében addig nem kérdezhetnénk le a város adatbázisából, amíg egy operátor az adott földrészleten lévő ingatlan változásait nem vezette át. Az említett probléma áthidalására a konkurens hozzáférést támogató rendszerek az állomány zárolása helyett csak a módosítás alatt lévő egyed tulajdonságait leíró rekord (record lock) vagy egy tulajdonságot leíró adatelem, mező (field lock) zárolását végzik el. Az eszköz és adat erőforrások telepítési logikája szerint megkülönböztetünk centralizált és decentralizált rendszereket. Az informatika hőskorának centralizált számítóközpont modelljében triviális volt az eszköz és adatforrások centralizációja. A számítóközpontok termináljai csak egészen minimális lokális intelligenciával rendelkeztek, a terminálokon történő munkavégzés a központi erőforrást terhelte. A PC-k megjelenése és a lokális hálózatok kialakulása rámutatott, hogy nem célszerű mindent központosítani, a központi számítógépet és a hálózati infrastruktúrát minden feladattal feleslegesen terhelni. A színesedő alkalmazói paletta megmutatta , hogy esetenként létjogosultsága van az erőforrások és adatok decentralizálásának is. A hálózatok terjedésével a PC-k fokozatosan átvették a terminálok helyét és egyre több centralizált funkció a termináloknál jelentősen intelligensebb lokális munkahelyekre kerül áttelepítésre. Kialakult egy új feladat és erőforrás megosztási modell az un. ügyfél-kiszolgáló vagy kliens-szerver modell. A kliens-szerver modell az erőforrások és szolgáltatások megosztásának új logikáját teremtette meg a központi funkciót ellátó szerver és a lokális funkcióval felruházott kliens között. Az erőforrások karbantarthatósága, menedzselhetősége a centralizált kialakítás esetén egyszerűbb, így nagyszámú standard felhasználót tartalmazó rendszereknél erősebb centralizálással találkozunk. Itt szinte összetettebb funkció és az erőforrások jelentős része a szerveren kerül kialakításra. A kliens munkahelyek csak egy minimális megjelenítő, böngésző szolgáltatásra korlátozódnak. Ezt a típust a kliens és szerver közötti erőforrás megosztási logika alapján gyakran sovány kliens – kövér szerver modellnek nevezzük. A kövér szerver jó üzemeltetési tulajdonságaiért a szerver jelentős terhelés növekedésével fizetünk, további hátrányt jelent a hálózati tranzakciók megszaporodási, a hálózati terheltség jelentős megnövekedése, hiszen a sovány kliens csak a szerver által előállított csomagok megjelenítését képes biztosítani. Amennyiben a szerver funkciók és erőforrások jelentős része a kliens munkahelyre kerül telepítésre létrejön a kövér kliens – sovány szerver modell. Ez a modell jelentősen csökkenti a hálózati terheltségek, hiszen nem szükséges minden elemi manipulációért a szerverhez fordulni. A modell hátránya, hogy a lokális kliens munkahelyek erőforrás igénye így költsége is jelentős, és a kliens gépeken összetett egyedi alkalmazások telepítésére, üzemeltetésére kényszerülünk, jelentősen megnehezítve a rendszerek üzemletetési feltételeit. A statikus konfiguráción alapuló kliens-szerver elvű rendszereknél jelentősen rugalmasabb felhasználói felületet jelentenek a már említett számítóhálózatok, ahol a heterogén erőforrások igénybevétele, kezelése dinamikusan történik. A számítóhálózat olyan paralel feldolgozást biztosító rendszer amely osztott földrajzi környezet heterogén erőforrásaira települve egységes felületen keresztül biztosít erőforrásokat. A centralizált erőforrás menedzserrel ellátott számítóhálózat elnevezésére a cluster megjelölés használatos. Amennyiben a számítóhálózat minden csomópontja saját erőforrás menedzserrel rendelkezik, amely kezeli az erőforrások rendelkezésre állását, képességeit, teljesítményét GRID típusú számítóhálózatról beszélünk.

Az információs rendszerek szoftver komponenseinek áttekintése, csoportosítása egyre nehezebb feladat Az alábbiakban az információs rendszereket alkotó fontosabb szoftver komponenseit tekintjük át: • Nagygépes/ Mikrogépes Operációs rendszerek, Rendszer szoftverek • I-V. generációs fejlesztői eszközök, programnyelvek • Felhasználói, alkalmazói rendszerek • Adatbáziskezelő rendszerek

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

10.3 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++).

10.4 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.

10.5 Térinformációs rendszerek üzemletetési megbízhatósága A térinformációs rendszerek által szolgáltatott eredmények minőségéről, megbízhatóságáról már az előző fejezetekben is szót ejtettünk. Felhívva a figyelmet a térinformációs rendszerek megbízhatóságát alapvetően befolyásoló adat, és módszer hibákra jelen bekezdésben a térinformációs rendszerek megbízhatóságát befolyásoló üzemletetési problémák fontosságával foglalkozunk. A térinformációs rendszerek megbízhatóságát, helyes, hibamentes működését a már említett adatminőségi és módszer hibákon kívül számos tényező befolyásolhatja. Az üzemeltetés során a rendszer helyes működésének szempontjából meghatározóak a hardver és szoftver megbízhatóságot csökkentő különböző tényezők. A hardver elemek megbízható működésének alapja a gyártás és a gyártás, forgalmazás minőségellenőrző rendszere. A nagy integráltságú építő elemek tervezése, gyártásközi és végső minőségellenőrzése olyan bonyulultságú és költségű feladat, hogy egy berendezés vagy alkatrész teljes hibátlansága nem garantálható. Megfelelő mintavételezési és minőségellenőrzési módszerekkel azonban a hiba nagy valószínűséggel kizárható. A hardver eszközök üzemeltetése számos hiba forrása lehet. A közép-európai térség egyik alapvető problémája a hálózati feszültség szélsőséges ingadozása. Ez jó esetben csak rendszerösszeomlást okoz, de kedvezőtlen esetben a háttértárak fizikai sérülését eredményezheti. A legkritikusabb pillanat a rendszerek ki/be kapcsolása amely jelentős áramfelvétellel jár. Az ebből származó problémák csökkentése, kiküszöbölése céljából számos szakember a ki/be kapcsolások helyett a folyamatos üzemet javasolja, felhívva a figyelmet az ebből származó problémákra (merevlemezek, monitorok nagyobb elhasználódása). A szoftver környezet hibamentes működésének biztosítása még jelentősebb problémákat vet fel. A programok rendeltetésszerű működését az adott algoritmus helyes programozói megvalósítása, a bementi adatok és környezeti paraméterek helyessége szavatolja. A szoftverek tesztelésénél általánosan alkalmazott minta adatokon való futtatás nem garantálja a szoftver minden lehetséges érték esetén való helyes működését. A helyes működést garantáló programhelyesség bizonyításon alapuló szoftverfejlesztési módszerek alkalmazása jelentősen nagyobb költséggel jár. Az előzőkben említett hiba okok nem szándékos cselekedetek következményeiként jelentkeznek. Egyre nagyobb jelentőséggel bírnak az informatikai rendszerek működésének helyességét a szándékos manipulációkkal szemben megvédő biztonsági módszerek, eljárások. Az operációs rendszerek többnyire biztosítják a megfelelő hozzáférési, jogosultsági szintek kezelését, de a felhasználók hanyagsága vagy következetlen magatartása miatt a

rendszerekbe való behatolás vagy a rendszerek vírusokkal való megfertőződésének veszélye általánossá vált. Ez a veszély különösen nagy a nyilvános hálózatra csatlakozó rendszerek és a hálózati kommunikáció esetében. Csökkenthető a hálózatokon jelentkező veszély a felhasználói munkakörnyezet tűzfal alkalmazások mögé történő elrejtésével. A megbízhatóság növelésére szolgáló számos módszer közül kiemeljük az adatkommunikáció titkosítását megfelelő kriptográfiai eljárásokkal, hibatűrő rendszerek alkalmazását és szigorúbb biztonság politikát alkalmazó rendszerek felhasználását. A hibatűrő rendszerek alkalmazása alapvető fontosságú lehet olyan esetekben ahol az alkalmazások mindenkori rendelkezésre állása alapvető és a rendszerek javítása nincs mód vagy idő (folyamatirányító rendszerek, hadiipar, pénzintézetek). Az Egyesült Államok Védelmi Minisztériuma (Department of defense – Dod), a számítógépes rendszereket biztonsági (secutity) szempontból minősítette és különböző biztonsági kategóriákba sorolta (D,C1, C2, B1, B2, B3, A1, A1+). A DoD által feállított biztonsági minősítést széles körben alkalmazzák a gyártók, beszállítók és a felhasználók is. A D kategória egy egészen minimális BIOS jelszó szintû védelmet tartalmaz. A C szint lehetőséget teremt a védelemre és a felhasználók azonosítására, de a a biztonsági politika alkalmazását a felhasználók belátására bízza. A C2 szint széleskörű biztonsági igények kielégítését teszi lehetővé. A C2 szinttel rendelkezik a BME UNIX és WinNT, Win2000 szerver környezete is. A B szint már kötelező biztonsági politikát ir elõ, amit a gyártótól független minősítők auditálnak. Az A szintű rendszerek fejlesztése programhelyesség bizonyítással történt. Végül megemlítenénk az egyik legmegbízhatóbb és relatíve legolcsóbb üzemeltetési biztonságot nagymértékben fokozó technikát a rendszerek és az adatállományok módszeres biztonsági mentését.

Felhasznált irodalom

http://www.corba.org/ http://www.elte.hu/~bel/speci/secspec.html http://www.gridcomputing.com/ http://www.gridforum.org http://www.inf.u-szeged.hu/~h837106/opengl/index.html http://www.omg.org/ http://www.opengl.org/ Bartók Nagy I., Laufer J. (1993): UNIX felhasználói ismeretek, Openinfo Kiadó, Budapest Bercsei T., Horváth I. (1989): CAD rendszerek adat-interfészei, Mechatroninfo, Budapest Bernhardsen, T. (1999): Geographic Information System, John Wiley & Sons Inc., New York Bill, F., Fritsch, D. (1999): Grundlage der Geo-Informations-Systeme, Wichmann Verlag, Karlsruhe, Csala P., Csetényi A., Tarlós B.. (2001): Informatika Alapjai, ComputerBooks, Budapest Clarke, A.L.(1991): GIS specification, evaluation, and implementation, Maguire, D. J., at al (szerk):Geographical Information System: principles and application, Longman, London Department of Defense (1985): Trusted Computer System Evaluation Criteria Rev. 1.1 – Orange Book, DoD

Detrekői, Á. , Szabó, Gy. (2002): Térinformatika, Nemzeti Tankönyvkiadó, Budapest Horowitz, E. (1987): Magasszintű programnyelvek, Műszaki könyvkiadó, Budapest Newman W., Sproull R. (1985): Interaktív számítógépes grafika, Műszaki Könyvkiadó Newton P., Zwart P., Cavill M. (1992): Networking Spatial Information Systems, Belhaven Press, London Németh G. (2001): Informatika I., Műegyetemi Kiadó, Budapest Markó I. (2000): PC Hardver., LSI Oktatóközpont, Budapest Pequet D., Marble D. (1990): Introductory readings in Geographic Information Systems, Taylor & Francis, London Purgathofer W. (1988): Grafikus adatok számítógépes feldolgozása, Műszaki Könyvkiadó, Budapest Rogers, D. F. (1988): Procedural elements for computer graphics, McGraw-Hill Co., Singapore Sugár, P. (2002): Az alkalmazásintegráció és a köztesszoftverek, Computerworld Számítástechnika, 19.,23.,24. szám Tanenbaum, A. S. (1992): Számítógép-hálózatok, Novotrade, Budapest Tanenbaum, A. S. Woodhull A. S. (1999): Operációs rendszerek, Panem – Prentice-Hall, Budapest Terplán K. (1995): Lokális hálózatok menedzselése, Panem-McGraw-Hill, Budapest Tittel E., Hudson K., Stewart J. M.. (1999): Hálózati ismeretek, Kiskapu Kft., Budapest White, R. (1993): Így működik a számítógép, ComputerBooks, Budapest

11. Előadás: ADATBÁZISRENDSZEREK

11.1 Az adatkezelés alap problémái A valós világról gyűjtött információk tárolásának és visszakeresésének igénye már régóta foglalkoztatja az adatgyűjtő szervezeteket. A tradicionális térképészeti, térinformatikai, földmérési gyakorlatban a valós világról szerzett ismereteket, geometriai adatokat analóg formában papíron rögzítettük. Az egyéb leíró adatok írott formában különböző táblázatokban, listákban kerültek rögzítésre. A nagytömegű adat karbantartása, visszakeresésének biztosítása megkívánta a tradicionális papír alapú nyilvántartások rendezett kialakítását. Az analóg rendszerekben többnyire katalógusok segítik a dokumentációk közötti eligazodást, a fizikai elérhetőség nyilvántartását. A hagyományos analóg nyilvántartások számos korlátot állítanak a hatékony információkezelés elé. Az eltérő adatgyűjtési céllal, eltérő kódolási logikával előállított, különböző helyszíneken tárolt adatokban történő keresés igen időigényes és nehézkes feladat. Az adatokhoz való hozzájutás, az adatok fizikai elérése még egy felhasználó számára is csak nehézkesen biztosítható. Az adatok gépesített tárolásának és visszakeresésének igénye már régóta foglalkoztatja a felhasználókat. Az elektronikus számítógépek ősét, a Hollerith-féle lyukkártyás tabulátorokat a népesség-nyilvántartás kartotékrendszereinek gépesített kezelésére hozták létre. A számítógép-alkalmazás korai electro-mechanikus időszakában amikor az adattárolási, archiválási problémák megoldására lyukkártyás, lyukszalagos adattárolók álltak rendelkezésre, az adatfeldolgozó rendszerek a hagyományos kartotékos adattárolás rendszerét utánozták. Egy kártya egy felhasználói objektum adatait egy rekordban 80 karakteren tárolta. Napjainkig a számítógépek hihetetlen fejlődésen mentek keresztül, de a kartoték rendszerekben gyökerező rekordorientált szemlélet mind a mai napig megmaradt. A soros mágnesszalagos és közvetlen elérésű mágneslemezes tárolás megjelenése jelentősen felgyorsította az információkezelést, és lehetővé tette az elemek, rekordok közötti bonyolultabb kapcsolatok leképezését. A digitális formában tárolt információegység megnevezésére az egy kötegbe tartozó kartotékok elnevezésére szolgáló angol kifejezés, a file honosodott meg. A digitális formában tárolt adatok kezelését, felvitelét, módosítását, lekérdezését biztosító szoftver eszköz megnevezésére a file-kezelő rendszer megjelölés terjedt el. A file-kezelő rendszerek biztosították a hagyományos kartotékos nyilvántartások teljes funkciókörét: az adatok elsődleges rendezettségén alapuló keresést, segédkatalógusokon alapuló keresést, részleges és összesítő listák készítését. Mindezt természetesen sokkal gyorsabban, mint a hagyományos kartotékos rendszerek. A mágnesszalagos és lyukkártyás adatfeldolgozó rendszereknél komoly korlátot jelentett az a tény, hogy az adatok a lapnyilvántartás elsődleges kulcsát képező fizikai sorszám, iktatószám szerint kerültek rögzítésre. Így a rendszer egy adatának eléréséhez a teljes adatállományt végig kellett nézni. A lyukkártyán és a szalagon rögzített adatok elérése szükségessé tette az adatok soros végigolvasását. Az adatok egyszerű fizikai állományokba történő rögzítésénél az egymást követő elemek olyan módon kerülnek felvitelre, hogy nem tartalmaznak a helyükre, rendezettségükre vonatkozó logikai információkat. Az eljárás előnye, hogy az adatok felvitele

és elemi bővítése rendkívül egyszerű eszközökkel biztosítható, hiszen az új adatokat csak az állomány végéhez kell hozzáírni. A soros hozzáférési mód túllépését a közvetlen hozzáférést biztosító mágneslemezes tárolók megjelenése tette lehetővé. A mágneslemezes tárolók az eddigi soros eléréssel szemben lehetőséget nyújtottak a rendezett formában tárolt adatok szekvenciális elérésére, jelentősen lerövidítve az adatkeresés, lekérdezés idejét. Ha csak egy szempont szerint akarjuk biztosítani az elemek rendezett elérését, a rekordok fizikailag rendezhetők. Ebben az esetben a bináris keresési algoritmus megfelezi az állományt és megvizsgálja, hogy a keresett elem melyik intervallumba esik. Az intervallumok felezése egészen addig folytatódik, amíg a keresett elemet meg nem találjuk. 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. A kartotékrendszerek fizikai korlátaival szemben a file-kezelő rendszerek számos paraméter tekintetében nem ütköztek fizikai korlátokba. A tárolt mezők és rekordok mennyiségének tetszőleges növelését csak a rendelkezésre álló fizikai lemezterület korlátozta. A file-kezelő rendszerek számára komoly nehézséget jelentett azonban a funkcionálisan összetartozó, de különálló file-okban tárolt összetett adathalmazok kezelése. A komplex adathalmazok tartalmi, strukturális összefüggései rendkívül megnehezítették az állományok kezelését, konzisztenciájuk megóvását. A file-kezelő rendszerek nem tartalmazzák a bennük tárolt adatok értelmezéséhez szükséges fizikai, logikai elemeket, ezen információk az állományokat kezelő programok részét képezik. Így az adatszerkezetekben bekövetkezett változások mind az állományok szerkezetét, mind a kezelő programokat érintik.

11.2 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, • 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, melyet egy interpreter értelmez és végrehajt, 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. Az adatbázis-kezelő rendszerek alkalmazása számos nehézséggel is járhat. Az alábbiakban megemlítünk néhány, az adatbázisok bevezetésével járó, megfontolandó problémát: • • • • • •

az adatkezelés speciális szakértelmet kíván, a megbízható rendszerek relatíve drágák, a felhasználó a hagyományos bizonylatolástól eltérő adatkezelésre kényszerül, a felhasználó új szervezet kialakítására kényszerül, az adatokkal való visszaélés veszélye fokozottan jelentkezik, az adatok sérülékenyek, megbízható adatkezelési, archiválási rendszer szükséges.

11.3 Adatbázisok felépítése, alapelvek 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. 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)

11.4 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 orientált adatmodellek. 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.

FELHASZNÁLT IRODALOM

http://www-db.stanford.edu/~ullman/fcdb.html http://www.faqs.org/faqs/databases/ http://www.ktk.jpte.hu/VU/dbtech/dbt06.htm http://www.omg.org/uml Bernhardsen, T. (1999): Geographic Information System, John Wiley & Sons Inc., New York Bill, F., Fritsch, D. (1999): Grundlage der Geo-Informations-Systeme, Wichmann Verlag, Karlsruhe. Bodnár I., Nagy Z. (2000): Adatbázis-Kezelés, PC-START Stúdió, Budapest. Czenky M. (2001): Adatmodellezés * SQL és ACCESS alkalmazás, ComputerBooks, Budapest Detrekői, Á. , Szabó, Gy. (2002): Térinformatika, Nemzeti Tankönyvkiadó, Budapest Gajdos S., Kiss I., Németh G. (2001): Informatika II., Műegyetemi Kiadó, Budapest. Laurini, R., Thompson, D. (1992): Fundamentals of Spatial Information Systems, Academic Press, San Diego. Quitner P. (1993): Adatbázis-kezelés a gyakorlatban, Akadémiai Kiadó, Budapest. Sammet, H. (1990): Application of Spatial Data Structures: Computer Graphics, Image Processing and GIS, Addison-Wesley. Szelezsán J. (2000): Adatbázisok, LSI Oktatóközpont, Budapest. Ullman J. D., Widom J.. (1998): Adatbázisrendszerek, Panem – Prentice-Hall, Budapest.

12. Előadás: GEOMETRIAI ADATOK MODELLEZÉSE A TÉRINFORMÁCIÓS RENDSZEREKBEN

12.1 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 a valós világ leképezésére használt 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 térinformatikai adatok tárolása, keresése, módosítása során is eltérő módszerekkel, eljárásokkal kezeljük a geometriai és szakadatokat, ügyelve a köztük lévő kapcsolatok konzisztenciájára. A térinformatikai adatok elemzése, megjelenítése során nem elkülönülve kezeljük a geometriai és szakadatokat, többnyire komplex térinformatikai objektumokra támaszkodunk, de a térinformatikai elemzési, megjelenítési technikák a hagyományos adatkezelésnél jelentősen összetettebb megoldásokat igényelnek. 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. A térinformatikai gyakorlatban kialakult rendszermodelleket alapvetően a 8.1 fejezetben már ismertetetésre került szoftverhasználati üzemmódokban és a 8.6.1 fejezetben tárgyalt térinformatikai felhasználói környezetben végbement változások determinálták. Jelen fejezetben a térinformatikai rendszerek világában végbement fejlődés adatbáziskezelési, adatmodellezési vetületeit tekintjük át. 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 rendszerek közötti szinkronitás hiányában a geometriai és szakadatok közötti konzisztencia biztosítása a felhasználóra hárul, ami csak jelentős szervezési, adminisztrációs többletmunkával biztosítható. A fejlődés következő lépcsőfoka a geometriai és szakadatok közös állományban történő tárolása jelentette. A funkcionalitásokban fokozatosan fejlődő GIS eszközök már lehetővé tették a térinformatikai objektumok geometriai primitívként történő hatékony leképezését, és a geometriai primitívekhez az objektumok tulajdonságait hordozó elemi attribútum információk hozzáfűzését. Így a rendszer már biztosította a geometriai és szakadatok közötti logikai konzisztenciát. A CAD alapú rendszerek térinformatikai jellegű továbbfejlesztésénél gyakran találkozhattunk ezzel a megoldással. A közös állományban történő geometriai és szakadat tárolás számos hátránnyal is jár. A geometriai adatokra optimalizált tárolási és keresési algoritmusok hatékonyságát jelentősen csökkentette a geometriai primitívek helyigényét gyakran meghaladó attribútum adatok

mennyisége, az állomány jelentős megduzzadása. Az attribútum adatok kezelése is bonyolultabbá vált, hiszen elérésük csak egy jóval összetettebb, nagyobb erőforrás igényű, magasabb felhasználói ismereteket igénylő térinformatikai felületen volt lehetséges, amely ráadásul csak a töredékét nyújtotta a hagyományos szöveges adatkezelésnél megszokott szolgáltatásoknak. A térinformatikai rendszereknek a vállalati üzleti, ügyviteli, műszaki folyamataiba való fokozatos belépésével felvetődött a térinformatikai adatok létrehozásának és használatának hatékonyabbá tétele. A legtöbb munkakörnyezetben a digitális adatok felhalmozása a leíró alfanumerikus adatbázisok építésével kezdődött meg. Az alfanumerikus adatok kezelését biztosító szabványos, professzionális 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 megfelelő hatékonyságot és elérési sebességet biztosító egyedi geometriai adatbázisra támaszkodott, speciális strukturált tárolási, szegmentálási és rendezési eljárásokkal segítve az interaktív munkakörnyezetben kritikus válaszidők elérését. Az attribútum adatok kezelése szabványos adatbáziskezelőkön keresztül került megvalósításra. A kilencvenes évek elejétől szinte minden térinformatikai rendszer bővítésre került a hibrid modell megvalósításának eszközeivel. A hibrid modell alapvető problémája a komponens elemek megbízható illesztése és az adatbázis konzisztencia rendszer hibákkal szembeni védtelensége volt. Az adatbázis elemeinek módosítása bonyolult tranzakciók konzisztens végrehajtását követelte 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 rendelkeztek a konkurens adatkezelést támogató állomány-, rekord- és mező lokkolási funkciókkal, de a geometriai adatok kezelését végző egyedi állománykezelők csak esetlegesen biztosítottak ilyen funkciókat. A geometriai adatbáziskezelők többnyire a módosítás alatt álló geometriai objektumot tartalmazó teljes állomány lokkolásával védték meg az állomány integritását, a módosítás befejezéséig letiltva az állomány használatát a konkurens felhasználók számára. Amennyiben az adott rendszer az egyes rétegeket a felhasználó elől elrejtve önálló állományban tárolta a file lokkolás eszközével egy réteg lokkolását is elvégezhettük. Például egy településen a közművek hálózata egy geometriai adatbázisban van letárolva az első esetben amíg a gázművek dolgozója nem fejezi be egy nyomvonalváltozás adatainak átvezetését, az elektromos művek dolgozója nem tudja az elektromos hálózat egy elemének módosítását végrehajtani. A második esetben már csak a módosítandó objektumot tartalmazó réteg kerül zárolásra, nem akadályozva az egyéb geometriai adatok egyidejű módosítását, használatát. 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. Relációs adatbázis esetén független relációs táblákba kerülnek az objektumok geometriai tulajdonságainak metrikus, koordináta állományai, külön relációs táblába kerülnek a geometriai elemek kapcsolatait tartalmazó topológiai állományok, és egy harmadik relációs halmazban kerülnek tárolásra az objektumok attribútumai. Az integrált rendszerek már biztosítják az objektumok geometriai és attribútum tulajdonságainak konzisztens kezelését, az

objektumokon végzett módosítási tranzakciók biztonságos menedzselését és az adatokkal kapcsolatos jogosultsági, hozzáférési szintek kezelését. Az utóbbi években a térinformatikai gyakorlat meghatározó alkalmazásai saját tárolási formátumuk háttérbe szorításával, kibővítették adatkezelési képességeiket az integrált adatkezelés eszközeivel. A térinformatikai alkalmazások integrált modellre való áttérését jelentősen segíti, az a tény, hogy szabványos termékként megjelentek olyan adatbáziskezelők (ORACLE), amelyek nem csak a térinformatikai objektumok geometriai alkotó elemeinek relációs adatbázisban való elemi leképezését biztosítják, hanem a relációs táblák mezőinek hagyományos adattípusai mellet bevezették a geometriai primitívek tárolását biztosító mező típusokat (pont, vonal és felület típusok). A megoldás jelentőségét fokozza az a tény, hogy a relációs műveletrendszer is kibővítésre került a geometriai elemek topológiai, illeszkedési kapcsolatainak kezelését biztosító relációkkal (GEO-SQL). A relációs adatmodellek töretlen népszerűsége mellet egyre nagyobb szerepet kapnak az objektum-orientált adatmodellek, az objektumok konzisztenciáját és az objektumokon végzett műveletek szabatosságát biztosító kiváló tulajdonságaiknak köszönhetően. 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 a hálózati kultúra 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. A térinformatikai objektumok geometriai és szakadatait tartalmazó adatbázisok földrajzilag osztott környezetben kerülnek elhelyezésre. Az osztott rendszerek elfedik a heterogén adat és eszköz erőforrások különbségeit, és egy egységes felhasználói felületen jelenítik meg a térinformatikai erőforrásokat (10.4 ábra). A felhasználó számára egységes felületet megtestesítő eszköz igen sokféle szoftver eszköz lehet (adatcsere felület, adatvezérlő felület, WEB kiszolgáló, portál szoftver). A térinformatikai technológiai elemek (adatnyerés, adatbáziskezelés, elemzés, megjelenítés) számára biztosított szolgáltatások alapján megkülönböztetünk: adatnyerés és adatkezelési szolgáltatásokat biztosító adatbázis szervereket, adattárházakat; megjelenítési, publikációs szolgáltatásokat biztosító térkép szervereket; a teljes GIS szolgáltatási felületet lefedő integrált GIS szervereket; megjelenítési, lekérdezési, elemzési feladatok megoldását kiszolgáló GIS függvényszervereket. Az osztott rendszereknél az eltérő logikai modellek és funkciók integrálása mellet megjelenik az alkalmazás integráció. A térinformatikai rendszerek alkalmazás integrációja az adat erőforrások integrációján kívül magába foglalhatja a hálózatba bekapcsolt erőforrások, eszközök, operációs rendszerek, hálózati protokollok kapcsolatainak kezelését, a komponensek heterogenitásának elrejtését a felhasználó elől. A szabványos adatbázisok adaterőforrásait (Oracle, DB2, SQL-Server, Access) közösen hasznosító adatcsatolt technológia jelentősen leegyszerűsíti az egy logikai munkafolyamatba tartozó térinformatikai alkalmazások integrációját. Például egy adaterőforráson keresztül tarthatnak egymással kapcsolatot egy térinformatikai adatbázis adatfeltöltési, elemzési és megjelenítési alrendszerei. Az adatvezérlő köztesszoftver alapú megoldások elrejtik a felhasználó elől az adaterőforrások különbözőségét, lehetővé téve az eltérő térinformatikai környezetekben előállított adatbázisok natív (konverzió nélküli) használatát. Az NFS, ODBC, JDBC alapú

adatvezérlő köztesszoftverek hatékony építő eszközei az adattárház alapú térinformatikai szolgáltatásoknak. A térinformatikai alkalmazások valós idejű integrációját megoldó alkalmazásintegrációs köztesszoftverek közvetlen algoritmikus együttműködést biztosítanak a meglévő és új alkalmazások között. A CORBA vagy MDA architektúrára épülő megoldások különösen előnyösek, ha különösen fontos az osztott környezetben tárolt objektumok konzisztenciájának biztosítása.

12.2 Geometriai adatok modellezése A térinformatikai rendszerekben tárolt információk meghatározó jellemzője az egyes objektumok térbeli helyzete, kiterjedése. A térbeli helyzet és kiterjedés kódolásának igénye az az alapvető tulajdonság, amely megkülönbözteti a térbeli adatmodelleket az egydimenziós, lista jellegű adatmodellektől. A térbeli adatmodellek építőelemei a valós világ térbeli entitásainak geometriai megfelelői: a pont, vonal, poligon és tesszelációs felület (raszter) és test elemek. A későbbiekben, ha külön nem jelezzük magállapításainkat alapvetően a kétdimenziós pont, vonal, felület, raszter elemekre vonatkoztatjuk. A térinformatikai rendszerek objektumainak geometriai tulajdonságainak leképezésénél megkülönböztetünk analóg, vektor és tesszeláció reprezentációt. A földfelszín természetes és mesterséges objektumaimak analóg grafikus ábrázolása a geodézia és a kartográfia területén több évezredes múltra tekint vissza. Az analóg megjelenítés során a térkép egyidejűleg betölti az információhordozó és megjelenítő funkciót. Az analóg ábrázolás jelentősen behatárolja az ábrázolandó elemek pontosságát, grafikus reprezentációját, sűrűségét és a kódolható tulajdonságok mennyiségét. Az analóg modell korlátait a hordozó statikus jellegén kívül egyrészt a manuális készítés emberi készségekben gyökerező korlátai másrészt a felhasználás, az emberi észlelés, percepció korlátai alakítják ki. A térbeli helyzet leképezésének legegyszerűbb módja az ábrázolandó objektum 2D vagy 3D térben történő pontszerű ábrázolása. A pontszerű reprezentáció alkalmazható: pontszerű térbeli objektumok azonosítására, térbeli kiterjedéssel nem rendelkező vagy nehezen jellemezhető objektumok geometriai modellezésére is (geokód). A hálózat jellegű információk (út, víz) kézenfekvő geometriai reprezentációja a vonal jellegű ábrázolás. A vonalstruktúra az ábrázolandó objektum geometriai töréspontjai, támpontjai közötti kapcsolatot definiálja. A vonal jellegű geometriának számos reprezentációja létezik: szakasz, törtvonal, másodfokú görbe, spline stb. A poligon jellegű ábrázolás a területi kiterjedéssel rendelkező objektumok geometriai leképezésénél alkalmazható. A felület reprezentációja történhet pontokkal (boundary encoding), vonalakkal (chain encoding), matematikai függvényekkel. Spagetti adatmodell

A vektoros geometriai adatmodell legelterjedtebb formája a spagetti adatmodell. A spagetti modellben a térképészeti objektumok: pontok, vonalak, poligonok tárolása egy egyszerű egydimenziós lista struktúrában történik. A geometriai építőelemek soros rögzítése a manuális

digitalizálás, fotogrammetriai adatnyerés grafikus adatgyűjtő rendszereinek meghatározó technikája. Az elemek nem tartalmazzák a térbeli kapcsolatokra vonatkozó szomszédsági, topológiai információkat, így rendkívüli gondosságot igényel a spagetti adatmodellben az adatbázis konzisztenciájának biztosítása. A modell hátránya, hogy mind a tárolás, mind az adatbázisban történő keresés csak sorosan történhet. Lánckódok

A spagetti adatmodellben alapesetben az ábrázolt geometriai elemek abszolút koordinátája kerül tárolásra. Mivel a vonal elemek szomszédos pontjai általában a teljes ábrázolási tartomány egy lokális környezetéből kerülnek ki, szükségtelen a teljes koordinátatartományt kicímző abszolút koordináták használata. Az abszolút koordinátákkal leírt vonalak tárolási redundanciájának csökkentésére kerültek kidolgozásra a különböző lánckód modellek. A lánckódolás alapelvét a klasszikus Freeman–Hoffman-lánckód példáján tekinthetjük át, ahol az ábrázolandó objektumok koordináta-rendszerében, az egyes térnegyedeknek megfelelően 0-tól 7-ig terjedő indexeléssel 8 egységvektort definiálunk. Egy megfelelő felbontású hálót definiálva, a vonalas objektumok geometriai leírása a kezdőpont abszolút koordinátáinak és a vonal relatív irányvektorainak definiálásával történhet . Így egy rendkívül tömör digitális kódhoz jutunk. A kódtömörség fokozható, ha az ismétlődő egységvektorokra külön kódot vezetünk be. Topológiai modell

Az elemek közötti térbeli kapcsolatok definiálásának leggyakoribb módja a szomszédsági információk explicit tárolása egy topológiai modellben. A topológiai modell a szomszédsági információk tárolásával biztosítja a térbeli elemzések hatékony végrehajtását, az adatbázis konzisztenciájának megőrzését. A topológiai kódolás alapegysége a két csomópontot összekötő szakasz. A metrikus koordinátainformációk a csomóponttáblázatban kerülnek tárolásra. A szakasztáblázatban tárolásra kerül a szakasz kezdő- és végcsomópontja, és a határoló jobb és bal oldali poligon kódja. A topológiai adatmodell hátrányai közé tartozik a relatíve nagy erőforrás- és memóriaigény, továbbá az adatbázis topológiai konzisztenciájának fokozott érzékenysége az adatbevitel hibáival szemben. Szabályos tesszelációk A tesszelációs modellekben a két- vagy háromdimenziós térben elhelyezett geometriai elemeket szabályos sokszögekkel történő rekurzív felbontással írjuk le. A tesszelációk legismertebb változata a kétdimenziós grid vagy raszter modell, ahol a tesszeláció alapeleme a négyzet. A szabályos tesszelációk között a négyzethálón kívül a gyakorlatban alkalmazzuk a szabályos háromszög- és hatszöghálókat is. A négyzethálós modell gyakorlati elterjedése részben a különböző programnyelvek tömb(array) szerkezetével való könnyű modellezhetőséggel, részben az adatbeviteli és megjelenítő hardver eszközök (szkennerek, szatellita szenzorok, grafikus képernyők) felépítésével való megfeleléssel magyarázható. A szabályos és szabálytalan háromszög modellben a háromszögek irányítottsága nem azonos, ami jelentősen megnehezíti a homogén kezelést, de lehetővé teszi a random felületek szemléletes ábrázolását. A szabálytalan háromszög hálózat – szemben a szabályos

tesszelációs struktúrákkal – képes alkalmazkodni a modellezendő objektum geometriai, strukturális felépítéséhez. A szabályos hatszög modell legfőbb előnye, hogy az egyes elemek középpontjától minden szomszédos elem azonos távolságra esik (sugárirányú szimmetria), míg a négyzethálós modellben a négy oldalhatáros és a négy diagonális szomszéd eltérő távolságba esik. A négyzet és a szabályos háromszög alapú hálók minden eleme rekurzív módon továbbosztható azonos alakú elemekkel. A négyzethálók esetén a rekurzív felbontásból származó elemek alakja és irányítottsága azonos a kiinduló elemmel. A háromszöghálóknál az alapelem felosztható azonos alakú háromszögekkel, de az irányítottság problémája megmarad. A szabályos hatszögek csak közelítő módon oszthatók fel további alapelemekre. Szabálytalan tesszelációk Számos geometriai modellezési probléma megoldásánál a szabálytalan tesszeláció használata előnyösebb. A leggyakrabban alkalmazott típusok a szabálytalan négyszög, háromszög (TIN– Triangulated Irregular Network vagy Delunay-háromszögelés) és a változó poligonháló (Thiessen-poligon). A szabálytalan tesszeláció legnagyobb előnye, hogy a redundáns adatokat nem szükséges tárolni, és a háló felosztása szinkronban van az adatok térbeli eloszlásával. A szabálytalan háló kialakítható olyan módon, hogy a létrehozott cellák azonos mennyiségű elemet tartalmazzanak. Így a ritkább területeken a háló mérete megnő, a sűrűbb területeken a hálóméret lecsökken. A szabálytalan tesszelációknál a cellák alakja, mérete és tájolása illeszkedik a geometriai adatok alakjához, méretéhez és tájolásához, ami számos térbeli elemzési feladat végrehajtását megkönnyíti. A szabálytalan tesszeláció leggyakrabban alkalmazott típusa a szabálytalan háromszög hálózat (TIN). A TIN a digitális felületmodellezésnél a geomorfológiai struktúrát leginkább visszaadó modellezési típus. A TIN hálózatban a háromszög elemek sarokpontjait az ismert magasságú tereppontok alkotják. Az így létrejövő struktúra előnye, hogy illeszkedik a terepi adatgyűjtés, terepfelmérés általános logikájához, leegyszerűsödik a terep strukturális információinak kezelése, esésviszonyok, helyi szélsőértékek, törésvonalak, idomvonalak automatikusan beépülnek a modellbe. A TIN hálókból vezethetők le a szabálytalan poligon hálók (Thiessen-poligon vagy Voronoidiagram). A Voronoi-diagram a TIN hálózat oldalfelező merőlegesei által a pont körül létrejövő poligonok hálózata. Általánosan alkalmazzák a szomszédsággal, közelséggel, elérhetőséggel kapcsolatos térbeli elemzési feladatoknál. FELHASZNÁLT IRODALOM http://www.census.gov/geo/www/faq-index.html http://www-db.stanford.edu/~ullman/fcdb.html http://www.faqs.org/faqs/databases/ http://www.ncgia.ucsb.edu Bernhardsen, T. (1999): Geographic Information System, John Wiley & Sons Inc., New York Bill, F., Fritsch, D. (1999): Grundlage der Geo-Informations-Systeme, Wichmann Verlag, Karlsruhe. Detrekői, Á. , Szabó, Gy. (2002): Térinformatika, Nemzeti Tankönyvkiadó, Budapest

Egenhoffer, M. J., Herring, J. R. (1991): High level spatial data structures for GIS. Maguire, D. J., et al (szerk.): Geographical Information System: principles and application , Longman, London Vol I. Garcia-Molina H., Ullman J. D., Widom J.. (2001): Adatbázisrendszerek, megvalósítása Panem – Prentice-Hall, Budapest. Laurini, R., Thompson, D. (1992): Fundamentals of Spatial Information Systems, Academic Press, San Diego. Pequet, D. J. (1983): A Hybrid Structure for Storage and Manipulation of Very Large Spatial Data Sets, Computer Vision, Graphics and Image Processing, Vol. 24. Pequet, D. J. (1991): An examination of techniques for reformatting digital cartographic data, Part I: The raster-to-vector process, Cartographica, Vol. 18. Pequet, D. J. (1991): An examination of techniques for reformatting digital cartographic data, Part II: The vector-to-raster process, Cartographica, Vol. 18. Pequet, D. J., Marble, D. F. (1990): Introductory readings in Geographic information systems, Taylor & Francis, London. Quitner P. (1993): Adatbázis-kezelés a gyakorlatban, Akadémiai Kiadó, Budapest. Sammet, H. (1984): The quadtree and related hierarchical data structures, ACM Computing Surveys, Vol 16. Sammet, H. (1990): Application of Spatial Data Structures: Computer Graphics, Image Processing and GIS, Addison-Wesley. Ullman J. D., Widom J.. (1998): Adatbázisrendszerek, Panem – Prentice-Hall, Budapest.

13. Előadás: TÉRBELI INFORMÁCIÓSRENDSZEREK MEGVALÓSÍTÁSA

13.1 Rendszerfejlesztési alapelvek fejlődése A térbeli információkezelés hagyományos termékei, hosszú életciklusuk és összetett technológiai felépítésük miatt már évszázadokkal ezelőtt rávilágítottak a termék készítéssel kapcsolatos szervezési kérdések fontosságára. Az informatikai eszközök és módszerek szakterületre történő betörése jelentősen megváltoztatta a szervezeti és munka módszereket. A térinformatikai rendszerek alapeszközeinek fejlődése jelentős hatást gyakorolt a helyhez kötött információkra épülő technológiák alkalmazására. Az információs ipar kiemelkedő fejlődési trendje Moore törvénye alapján szinte naponta megújította a térinformatikában alkalmazható technológiai lehetőségeket . Ez a jelentős fejlődés részben magyarázza, hogy GIS rendszerek alapelemeinek technológiai jelentőségét eltúlozva, számos szervezet 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 napi gyakorlat buktatói ráirányították a figyelmet a GIS rendszerek alkalmazási, szervezési kérdéseire. A földmérési, térképészeti gyakorlatban tradicionálisan nagy szerepet játszó minőségbiztosítás, minőségmenedzsment „újra felfedezésével” megjelentek a teljes körű minőségmenedzsment technikák (Total Quality Management – TQM) Az informatikai eszközök egyre szélesebb alkalmazói közegbe történő behatolása azzal a következménnyel járt, hogy a szervezetek az addigi tradicionális folyamataik, eljárásaik „digitalizálása helyett” a folyamatok és a szervezeteknek az új technológia által felkínált lehetőségeihez való igazítására koncentráljanak. 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. A tradicionálisan jogi vagy „természetes” adat monopóliummal bíró szervezetek jelentős része napjainkban piaci feltételek közt küzd életbemaradásáért, az egyre növekvő szolgáltatói szektorban. 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. A szinte kaotikusnak tűnő informatikai fejlődés ellenére tudomásul kell vennünk, hogy a kulcsrakész, boltban megvásárolható megoldás képe napjainkra szertefoszlott és előtérbe kerültek a feladatok, a befogadó szervezet, a személyi fogadókészség és a technológia

összhangját biztosító rendszerépítési módszerek. Egyre nagyobb kihívásként jelentkezik a különböző információtechológiai módszerek integrációja az un. elektronikus üzlet (ebussines) világában. Ez az integráció magába foglalja a vállalati forrásszervezés (tervezés, termelés, logisztika, partnerek), értékesítés (ügyfelek, eladás, marketing, ügyfélszolgálat), a vállalat humán erőforrásainak (dolgozók, szaktudás) és az irányitás (vezetés, menedzsment) egységeit. Az elektronikus üzleti világ követelményeinek megfelelően átalakult szervezetben integrálódik a tudásmenedzsment, az ügyfélkapcsolat menedzsment, a folyamatmenedzsment és az erőforrás menedzsment. A térinformatikai rendszerek megvalósítása során jelentkező problémák háttérbe szorították a technikai kérdéseket és ráirányították a figyelmet a rendszerek megvalósításának szervezési kérdéseire. Az új technológia bevezetése gyakran radikális szervezeti változásokat igényel. Mind a GIS technológia igényeihez alakított szervezet, mind a meglévő szervezet struktúráját és igényeit teljes mértékben kiszolgáló egyedi fejlesztésű GIS rendszer számos buktatót rejt magában. A reális megoldás a két megközelítés egészséges kombinációjából alakítható ki: a GIS technológiának idomulnia kell az alkalmazó szervezethez, az alkalmazó szervezetnek alkalmazkodnia kell a GIS rendszerek alapvető funkcióihoz.

13.2 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. A módszert 1980-ban kormányzati rendszerek fejlesztésére dolgozta ki az LBMS cég az angol Központi Számítástechnikai és Távközlési Ügynökség megbízásából. A módszer 80-as évek közepétől kormányzati szabvánnyá vált. 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 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

FELHASZNÁLT IRODALOM Arató I., Schwaczenberger I. (1993): Információs rendszerek szervezési módszertana, ComputerBooks, Budapest Bőgel Gy. (2000): Verseny az elektronikus üzletben, Műszaki Könyvkiadó, Budapest Informatikai Tárcaközi Bizottság ajánlásai (1993): Kormányzati információ-technológiai keretprogram, Az informatika stratégiai kialakításának és megvalósításának irányelvei, Informatikai stratégiai tervezés a gyakorlatban - MTA Információtechnológiai Alapítvány, SSADM strukturált rendszerelemzési és tervezési módszer - MTA Információtechnológiai Alapítvány, Bevezetés a PRINCE projektirányítási módszertanba - MTA Információtechnológiai Alapítvány, Miniszterelnöki Hivatal Informatikai Koordinációs Iroda, Budapest Bernhardsen, T. (1992): Geographic Information System, VIAK IT, Arendal, Bill, F., Fritsch, D. (1999): Grundlage der Geo-Informations-Systeme, Wichmann Verlag, Karlsruhe, Clarke, A. L. (1991): GIS specification, evaluation, and implementation, Maguire, D. J., at al (szerk):Geographical Information System: principles and application, Longman, London Vol 1. pp 477-488.

Dangermond, J. (1991): The commercial setting of GIS, Maguire, D. J., at al (szerk):Geographical Information System: principles and application, Longman, London Vol 1.pp 55-65. Detrekői, Á. (1993): The importance of GIS/LIS for Hungary, Computers, Enviroment and Urban System Vol 17, Number 3, Pergamon Press New York, Oxford pp 213-216. Detrekői, Á. , Szabó, Gy. (2002): Térinformatika, Nemzeti Tankönyvkiadó, Budapest Groot R., Sharafi M. A. (1994): Spatial data infrastructure, essential element in the succesful exploitation of GIS technology, EGIS '94 Conference Proceedings, Vol II. pp 1272-1278. Maguire, D. J. and Dangermond J. (1991): The functionality of GIS, Maguire, D. J., at al (szerk): Geographical Information System: principles and application, Longman, London Vol 1.pp 319-335. National Center for Geographic Information and Analysis (1988): Core Curriculum, Santa Barbara. Overduin Th., van Dijk H. H. J. (1994): Gelderland implementation strategy: makes GIS reality, EGIS '94 Conference Proceedings, Vol II. pp 1279-1288. Tenner A. R., De Toro I. J. (1998): BPR Válalati folyamatok újraformálása, Műszaki Könyvkiadó, Budapes

14. Előadás: A TÉRINFORMATIKA JÖVŐKÉPE 14. 1. 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. 14. 2. 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. 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. 14. 3. 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. FELHASZNÁLT IRODALOM

http://www.nhit-it3.hu/mélyfúrások/A Web2.0 jelenség (és ami mögötte van.), 2006. Backhaus, K., Reinkmeier, Ch., Voeth, M. (1995):Was Marketing zur Marktöffnung im GISMarkt beitragen kann! GIS 6/1995, pp.2-9. Bartelme, N. (1995): Geoinformatik, Springer Verlag, Berlin, Heidelberg, New York Bartelme, N. (2000): Geoinformatik, Springer Verlag, Berlin, Heidelberg, New York. Bernhardsen, T. (1992): Geographic Information Systems, VIAK IT, Arendal. Bernhardsen, T. (1999): Geographic Information System, John Wiley & Sons, Inc. New York stb.. Bill, R. (1999): Grundlagen der Geo-Informations-systeme, Herbert Wichmann Verlag, Heidelberg. Bill, R., Fritsch, D., (1991): Grundlagen der Geo-Informations-Systeme, Wichmann Verlag, Karlsruhe. Detrekői, Á. , Szabó, Gy. (2002): Térinformatika, Nemzeti Tankönyvkiadó, Budapest Detrekői, Á., Szabó, Gy. (1995): Bevezetés a térinformatikába, Nemzeti Tankönyvkiadó, Budapest. Longley, P. A. at al (szerk.) (2001):: Geographical Information Systems, John Wiley & Sons, Inc. New York stb. Maguire, D.J. at al (szerk.) (1991): Geographical Information System: principles and applications, Longman, London. Remetey-Fülöpp, G. (2001): Földrajzi információs rendszerek, Természet Világa, 132. évf. II. Különszám, pp. 13-16.