PANNON EGYETEM GEORGIKON KAR ÁLLAT- ÉS AGRÁRKÖRNYEZET-TUDOMÁNYI DOKTORI ISKOLA Iskolavezető: Dr. habil. Anda Angéla az MTA doktora Témavezető: Dr. Berke József C.Sc
TÉRKÉPSZERVER ÉS MÁS VIZUÁLIS TECHNOLÓGIÁK ALKALMAZÁSA AZ AGRÁR-FELSŐOKTATÁSBAN, KUTATATÁSBAN DOKTORI (PhD) ÉRTEKEZÉS TÉZISEI
Készítette: BUSZNYÁK JÁNOS KESZTHELY 2009
1. Előzmények, célkitűzések A képi, térképi információk digitális ábrázolása, megjelenítése, feldolgozása
napjaink
Számítógépeink
egyik
műveletvégző
leggyorsabban sebessége
fejlődő
folyamatosan
területe. nő.
A
tárolókapacitás, amely nagyon fontos a vizuális információk tárolásakor, szintén exponenciálisan nő. Mindez körülbelül tizenöt évvel ezelőtt hozta meg az áttörést. Egyre szélesebb körben vált megszokottá a képi információk számítógépes megjelenítése. Kutatásaim fontos területe a webtérképezés, amely több más tudományterület eredményeit alkalmazva (képfeldolgozás, globális helymeghatározás, webszolgáltatások…) szakterületek széles köre számára kutatási eszközként nyújt lehetőséget vizsgálatokhoz, illetve az eredmények könnyű és hatékony publikálásához. Az agrár-felsőoktatás számára különös jelentőségű a téma. Egyrészről az agrár (környezetvédelmi) alkalmazások olyan széles körét érinti, ami kikerülhetetlenné teszi figyelembe vételét a képzési tervek elkészítésekor. Másrészt a kutatási tevékenység egyik fő iránya, eszköze már legalább egy évtizede Magyarországon is. Kutatásaimat az agrár-felsőoktatásban, kutatásban alkalmazott és a jövőben várhatóan alkalmazásra kerülő vizuális technológiákra alapoztam. Az értekezés több, egymásra épülő kutatás eredményeit mutatja be.
2
Előzmények Veszteséges képtömörítő eljárások pszichovizuális összehasonlítása fontos előzményekkel rendelkező kutatási terület a Georgikon Karon. Az 1990-es évek végén dr. Berke József vezetésével zajlottak pszichovizuális vizsgálatok, melyek információkat szolgáltattak két veszteséges (JPEG és fraktál) képtömörítő eljárás egymás közötti és tömörítetlen képekkel történő összehasonlításáról. A két eljárás összehasonlításakor egyértelmű különbséget írtak le a fraktáltömörített képek javára, ami elsősorban a színárnyalatok visszaadása során volt feltűnően érezhető. Kutatásaimnak fontos előzménye volt az Information Society Technology 5, Wirelessinfo EU projekt (IST-2001-32595), melynek keretében mobilkommunikációs kutatások legújabb eredményeinek mezőgazdasági, gyakorlati alkalmazási lehetőségeit vizsgálhattam. A másik fontos kutatási program a Nemzeti Kutatás Fejlesztési Program keretében folyó „Szabályozási alternatívák a diffúz foszfor terhelés csökkentésére a Balaton vízgyűjtőjén” című kutatási program (3/024/2001) volt, melynek keretében többek közt a Georgikon Térképszerver üzembehelyezése történt. A harmadik fontos alappillért kutatásaimhoz a „Környezetbarát mezőgazdasági technológia és szolgáltatás fejlesztése a Balaton vízgyűjtőjén” (ND_INRG_2006GEOGNSS2)
projekt
jelentette,
amely
a
Georgikon
GNSS
Bázisállomás felállítását és a terepi geodéziai pontosságú mérések feltételeinek megteremtését hozta magával. 3
Célkitűzések Fő kutatási irányként a térképszerverek adatellátásával foglalkoztam. Kutatásokat
terveztem
a
téradat
adatbázisok,
webszerverek
publikálásának hatékony megszervezéséhez szükséges raszteres és vektoros adatformátumok előállításával kapcsolatban. A raszteres térképek publikálása kapcsán vizsgálni kívántam a nagyméretű képek közepesen nagy tömörítésének lehetőségeit három tömörítőeljárás JPEG2000
összehasonlításával.
képtömörítési
Kutatásaim
szabvány
első
apropóját
a
implementációinak
megjelenése adta. Térképszerver és GNSS bázisállomás felhasználási lehetőségeinek vizsgálatát kívántam elvégezni terepi adatgyűjtési feladatokkal kapcsolatban. Milyen körülmények között alkalmazható nagypontosságú (szubméteres) agrár és környezetvédelmi célú terepi adatgyűjtésre? Raszteres talajtani és egyéb térképek automatikus és kézi vektorizálási és publikálási lehetőségeit terveztem vizsgálni. Kutatásaimmal segíteni kívántam a Pannon Egyetem Georgikon Karán újonnan bevezetésre kerülő alkalmazott informatikai tárgyak kiválasztásának,
megtervezésének
folyamatát.
Ehhez
egyrészt
vizsgálatokat terveztem az informatikaoktatás, a használatban lévő informatikai
eszközrendszer
tekintetében.
Másrészt
vizsgálni
kívántam a sok esetben szerverszolgáltatásokhoz köthető mobil vizuális eszközök, eszközrendszer oktatási feladatokra történő bevonásának lehetőségeit.
4
Célok Mennyire
jelentősek
a
különbségek
egyes
raszteres
tömörítőeljárások esetében a tömörítetlen képhez viszonyítva? A színárnyalatok eltérése, színtelítettség és az alakzatok, részletek
felismerhetősége
tekintetében
(amennyiben
az
eltérések jelentősnek adódnak) sorrend felállítása az eljárások között. Meghatározni, hogy térképezéshez, webtérképezéshez történő felhasználás esetében mely eljárás a leginkább hatékony. Alkalmas-e
az
ArcInfo
ArcScan
modulja
genetikus
talajtérképek hatékony vektorizálására? Milyen mértékű a Georgikon Bázisállomásnak és kiegészítő rendszereinek integritása különleges helyzetekben? Mekkora a valós idejű kinematikus folyamatos topográfiai felmérés esetén annak a területnek a felső határa, amely esetben még gazdaságosan készíthetünk domborzatmodellt, hatékonyan használhatjuk a modellépítés adatellátásának ilyen módját? Milyen felszínborítás esetén végezhető a mérés hatékonyan? Mennyiben igénylik a hallgatók az új vizuális (mobil) technológiák alkalmazását az egyetemi oktatásban? Mennyiben van igény kurzusokra szabott, „egyedi” oktatási segédanyagokra
és
az
szerverszolgáltatásokra?
5
azokat
kiszolgáló
vizuális
Tervezett konkrét vizsgálatok
Pszichovizuális vizsgálat raszteres képek eltérő tömörítési módszereinek összehasonlításával, külön is vizsgálva a térképezésben, webtérképezésben való használhatóságot. A wavelet (JP2000, MrSID)-tömörítés, a fraktáltömörítés és tömörítetlen állományok összehasonlítása.
Korszerű integrált térképszerverszolgáltatások (a Balaton vízgyűjtőjére vonatkozó integrált topográfiai, távérzékelési és talajtani adatokkal) kiépítéséhez szükséges kutatás a raszteres képek,
térképek
összehasonlításával
automatikus
és
kapcsolatban,
kézi
vektorizálásának
különös
tekintettel
a
talajtérképekre és topográfiai térképek szintvonalaira.
Nagypontosságú
térinformatikai
alapadatok
gyűjtésének
lehetőségei GNSS pontosítással, vizsgálva az automatikus domborzatmodell generálását maximálisan 1-2 km2 területre. A mérések tervezése és végrehajtása során nem elsősorban a modell létrehozása volt a célom. Általánosságban terveztem vizsgálni a magyarországi alternatív GNSS eszközrendszer és a Georgikon Bázisállomás gyakorlati alkalmazhatóságát.
6
Vizuális informatikához köthető új tárgyak agráregyetemi oktatásba történő bevezetési lehetőségeinek vizsgálata a hallgatói igények és felkészültség felmérésével. Motiváció, elégedettség, hatékonyság vizsgálata (elemzés a három hallgatói csoport összehasonlításával). Hallgatói igények vizsgálata
a
tananyagfejlesztésben
(online,
offline
felhasználás). A tervezett fejlesztések, kutatási célok az agrár-felsőoktatás oktatási és kutatói munkájának segítését is célozták. A kutatásokat úgy hajtottam végre, hogy az eredmények azonnal felhasználhatók legyenek, hatékonyságuk ellenőrizhető legyen az oktatási, kutatási gyakorlatban. Az
értekezés
tudományterületek
gondolatmenetében kapcsolódási
összefüggéseik bemutatására.
7
törekedtem pontjainak
az
érintett
feltárására,
2. Anyag és módszer Veszteséges tömörítőeljárások pszichovizuális összehasonlítása során alkalmazott vizsgálati módszer fontosabb jellemzői, újdonságai:
a
szokásosan
alkalmazott,
összehasonlításnak
a
négy
eljárás
páronként egyszerre
történő történő
összehasonlításával történő felcserélése,
a digitális eszközzel (kamerával) készített képek felhasználása (más, korábbi vizsgálatok során az eredeti képek gyakran diára készültek),
a feltett kérdések a korábban és szokásosan alkalmazottaknál mélyebb értelmezhetősége,
a vizsgálatok lebonyolítását biztosító belső hálózaton elérhető szerver voltak.
A felhasználásra került képek Canon EOS D30 típusú digitális fényképezőgéppel készültek, melyek 3x10 bites, 2160x1440 pixel méretű, veszteségmentes (RAW) felvételek voltak. A felvételek előfeldolgozás (konvertálás, megjelenítőeszközhöz igazítás) után kerültek felhasználásra. A felhasznált három felvételt a Dr. Berke József által készített tesztképek közül a megfelelő kérdéscsoportokhoz illesztve választottam ki. A felmérést húsz azonos számítógépet tartalmazó oktatóteremben, végeztem. A terem homogén elsötétítésére is
lehetőségem
nyílt.
A
megjelenítésre
használtam.
8
Photoshop
szoftvert
A képek automatikusan töltődtek be standard elrendezésben. 24 bites TIFF, Fraktál Lizardtech: GF Print Pro 2.5, MrSID DLL, JPG2000 Algo Vision LuratTech 7.4.262.0 Plug-In-ek segítségével. A teszt kitöltői minden egyes alkalommal (előképzettségtől függetlenül) ugyanazt az ismertetést (szóban és írásban is) kapták a képek nagyítási lehetőségeiről, a kérdések értelmezéséről. A térképszerver szolgáltatásainak kiépítésével kapcsolatos kutatások során alkalmazott vizsgálati módszer fontosabb jellemzői, újdonságai:
a
genetikus
papíralapú
talajtérképek
feldolgozása,
községhatáros és szelvényhatáros térképek egy adatbázisba szervezése,
raszteres
publikáció
hatékony
tömörítőeljárásokkal,
az
ezredfordulón
szoftvereknél,
szokásosan
eljárásoknál
használt
korszerűbb
vektorizáló ESRI
Arc
szoftverrendszer használata,
a kétbites színmélységű, közepes adatsűrűségű talajtani térkép automatikus vektorizálásának összehasonlítása nyolcbites, nagy adatsűrűségű topográfiai térképpel,
a kétbites színmélységű közepes adatsűrűségű talajtani térkép automatikus és manuális vektorizálásának összehasonlítása,
terepi adatgyűjtés és térképszerver kapcsolatának GPS, GPRS tesztelése talajtani tanácsadórendszer piaci bevezetéséhez voltak.
9
A feldolgozott kartogramtípusok: humusz kartogramok, mechanikai összetétel kartogram, Ph- és mészállapot kartogram, THB kartogram, talajpusztulás és termőrétegvastagság kartogram, talajtermékenységet és
talajhasználatot
befolyásoló
tényezők
kartogram,
talajvíz
kartogram, vízgazdálkodási kartogram voltak Zala megye teljes területére fellelhetően. A vizsgálatot az ArcInfo desktop szoftver ArcScan modulja segítségével végeztem. A talajtani tanácsadórendszer kezdeti alapelemei az Ipaq 3870 PDA-ra illeszthető Navman GPS-érzékelő és GPRS kapcsolat, az ESRI ArcPad terepi adatgyűjtő szoftver és az ArcIMS 4.0.1 térképszerver szolgáltatásai voltak. A
Georgikon
GNSS
Bázisállomás
pontosító
adatainak
felhasználásával vizsgáltam terepmodell automatikus generálásához a valós idejű kinematikus folyamatos topográfiai adatgyűjtési módszer lehetőségeit. A mérések helyszíne a Kányavári-sziget volt. A vizsgálati módszer fontosabb jellemzői, újdonságai:
a
mérések
online
bázisállomáshoz
pontosításának
kapcsolódó
és
közvetlenül
hálózati
a
rendszerből
kiválasztott tesztelése,
valós idejű kinematikus folyamatos felmérés (napi több tízezer mérési eredmény),
a felmérés hatékonyságának vizsgálata egyéb távérzékelési, kartográfiai eljárásokhoz viszonyítva,
10
vegetációs időszakban és azon kívül is elvégezett mérések a szabad
műholdrálátással
rendelkező,
a
ritkásan
és
összefüggően erdővel borított területeken,
a szolgáltatások elérhetőségének, integritásának vizsgálata,
eredményeimet ellenőrző vizsgálatok voltak.
A mérések kivitelezése során a Georgikon Bázisállomás (NetR5 GNSS vevő, Zephyr Geodetic MK antenna, GPSBase szoftver) pontosító adatait és Trimble 5800-as rover (TSC2 kezelőegységgel) terepi eszközt használtam. Az adatok feldolgozása a Trimble Geomatics Office szoftverrel és az EEHHTT program 4.1 verziójával történt. Terepi mérés végrehajtásának fontosabb lépései:
a mérés megtervezése, almanach segítségével az időpontok kiválasztása,
útvonal
tervezése
felszínborítás
térkép
segítségével,
mérés végrehajtása (online pontosítás esetén feldolgozás is több ezer pontra), adatátvitel,
feldolgozás (vektorok, transzformáció, hibaellenőrzés),
hálózatkiegyenlítés (OGPSH - Országos GPS Hálózat) voltak.
11
Kutatási eredményeim minél gyorsabb és hatékonyabb érvényesítését az agrár-felsőoktatásban fontos feladatnak tekintettem. Kutatásaimmal a Pannon Egyetem Georgikon Karán újonnan bevezetésre kerülő alkalmazott informatikai tárgyak kiválasztásának, megtervezésének folyamatát
is
segítettem.
felhasználhatóságának
Kutatási
ellenőrzésében
eredményeim nagy
szerepe
gyakorlati volt
a
térképszerveres publikálás lehetőségének. Így a kutatásokra épülő szolgáltatásokat
(térképszerver
szolgáltatásai,
talajinformációs
rendszer, GNSS bázis) folyamatos tesztelés, ellenőrzés alatt fejleszthettem. Ezzel a visszacsatolással kutatási eredményeimet a napi gyakorlatban is érvényesíthettem. Három fontosabb felmérést végeztem. Ezek a motiváció, elégedettség, hatékonyság vizsgálata, hallgatók vizuális informatikai ismeretek iránti érdeklődésének felmérése és a hallgatói igények felmérése a tananyagfejlesztésben
(online,
offline
felhasználás)
voltak.
A
vizsgálati módszer fontosabb jellemzői, újdonságai:
a különböző képzési formákban részt vevő hallgatók eltérő érdeklődési köréből, előképzettségéből és más-más távolabbi céljaiból adódó különbségek és igények vizsgálata,
a hallgatók informatikával kapcsolatos érzelmi viszonyának és hozzáállásuk változásának vizsgálata a félév előrehaladtával,
a szöveges kifejtési lehetőség és az időbeli változások vizsgálata voltak.
12
3. Kutatási eredmények Veszteséges tömörítőeljárások pszichovizuális összehasonlításának eredményeként kapott 165 kitöltött kérdőívből külön is vizsgáltam azokat, melyekben a 6-7-8. kérdésre adott mindhárom válaszban a tömörítetlen (TIFF) képet tették az első helyre, azt ítélték a legjobbnak. Összesen 46 ilyen kérdőívet találtam, ami 31,15%-a az összesnek. Ez jelzi, hogy nagyon kis eltérésekkel lehetett végrehajtani a 40-szeres tömörítést, vagyis nagyon jók az eljárások. Ezt a 46 kérdőívet a továbbiakban a teljes minta eredményeinek ellenőrzésére,
megerősítésére
használtam.
Az
eredményekben
feltüntetett értékeknél minden esetben az alacsonyabb számérték jelenti a magasabb minősítési szintet. Abban az esetben állítottam fel sorrendet az eljárások között, ha a három eljárásra adott értékelés átlagától a leginkább eltérő legalább 5%-kal tér el. Színárnyalatok eltérése A színárnyalatok eltérését az etalon képhez viszonyítva két kérdéssel is vizsgáltam. Nagyítva és nagyítás nélkül is egyértelműen a fraktáltömörítés bizonyult a legjobbnak (1. diagram). Az átlagértéktől a maximális eltérés 5%-nál nagyobb.
13
Színárnyalatok eltérése
Sorrend: 1. Fraktál
4,0 5-től 1-ig javul
2. MrSID 3. JP2000
fif
2,8
2,0
3,0
2,9
3,1
2,6
1,0 0,0
sid
3,6
3,0
Színárnyalatok eltérése
Színárnyalatok eltérése (4x nagyítás)
jp2
1. diagram Színárnyalatok eltérése
Színtelítettség eltérése A színtelítettség eltérését is két kérdéssel vizsgáltam. Nagyítva és nagyítás nélkül is az MrSID formátum bizonyult a legjobbnak (2. diagram). Az átlagértéktől a maximális eltérés 5%-nál nagyobb. Sorrend:
Színtelítettség
1. MrSID
4
3. JP2000 fif sid jp2
5-től 1-ig javul
2. Fraktál
3
3,5 3,0 2,5
2
2,9
3,7 3,3
1 0
Színtelítettség
Színtelítettség (8x nagyítás)
2. diagram Színtelítettség
Alakzatok, részletek felismerhetősége Apró részletek láthatósága és a geometriai alakzatok torzulása terén nagyítás nélküli esetben nincs lényeges különbség az értékelésben. Az átlagértéktől a maximális eltérés 5% alatti.
14
Alakzatok felismerhetősége tekintetében legjobbnak a JP2000 eljárás adódott (3. diagram). Az átlagértéktől a maximális eltérés 5% feletti. Apró részletek láthatósága (16x nagyítás)
Sorrend: 1. JP2000
4
3. Fraktál
fif sid
5-től 1-ig javul
2. MrSID jp2
3
3,1 2,6
2
2,2
0
tif
2,1
1
Apró részletek láthatósága
3. diagram Apró részletek láthatósága (16x nagyítás)
Apró részletek láthatósága tekintetében erős nagyításnál (16-szoros) szintén a JP2000 eljárás adódott a legjobbnak (4. diagram). Alakzatok torzulása, felismerhetősége
Sorrend: 4
2. MrSID 3. Fraktál
fif sid jp2 tif
5-től 1-ig javul
1. JP2000
3 2,9 2
2,8
3,1
2,7
2,7 2,2
1 0
1,9
1,0
Alakzatok torzulása
Alakzatok felismerhetősége
4. diagram Alakzatok torzulása, felismerhetősége
15
Talajtérképek vektorizálása A raszteres adatok hatékony tömörítőeljárásainak vizsgálatát követően kétbites
színmélységű,
közepes
adatsűrűségű
talajtani
térkép
automatikus és manuális vektorizálását hasonlítottam össze és a nyolcbites,
nagy
adatsűrűségű
topográfiai
térképpel
történő
összehasonlítást is vizsgáltam. A talajtérkép és topográfiai térkép digitalizálás során ugyanazokat a beépített alapbeállításokat (polygon) használtam. A helyesen vonalként felismert objektumok aránya talajtérkép esetében 100%-os, míg topográfiai térkép esetében 33%osnak adódott. Topográfiai térképek esetében maximálisan 90%-os értékig tudtam eljutni a beállítások térképszelvényrészlethez történő optimalizálásával.
A
munkaigényében
jóval
tízszázalékos
eltérés
jelentősebb
a
különbséget
feldolgozás jelentett.
Talajtérképek automatikus vektorizálása során az automatikus tisztító eljárásokkal történő hatékony előfeldolgozási lehetőség jelentősen segítette a munkámat. A kétbites színmélységű, közepes adatsűrűségű talajtani
térkép
automatikus
és
manuális
vektorizálásának
összehasonlítása során az automatikus a kézi (félautomatikus) eljárás összes
időigényének
50%-ra
adódott
(összevont
szelvényfeldolgozással). A vállalkozások segítségével valós szituációban is teszteltem a talajtani tanácsadó rendszert (talajvizsgálatok). A teszteket a Talajerőgazdálkodás KKT, Kaposvár és a Zala Megyei Növény- és Talajvédelmi Szolgálat közreműködésével végeztem. 16
Eredményül azt kaptam, hogy a térképszerverből és GPS – GPRSeszközön futó adatgyűjtő alkalmazásból álló rendszer technikailag alkalmas
a
térképszerver
szolgáltatásaival
támogatott
terepi
adatgyűjtésre, de felhasználásáról meggyőzni nem sikerült a partnereket. Valós idejű kinematikus folyamatos adatgyűjtés A Georgikon Bázisállomás rendszerével történő terepi geodéziai pontosságú GNSS mérések lehetősége további vizsgálatokat tett lehetővé. Valós idejű kinematikus folyamatos GNSS adatgyűjtés megfelelő felszínborítású területeken hatékonyan képesnek bizonyult közepes kiterjedésű (maximálisan néhány négyzetkilométer) terepi domborzatmodell
nagypontosságú
adatellátására.
Egyszerű
eszközökkel hektáronként néhány mérnöki munkaóra alatt gyalogos bejárással
négyzetméterenkénti
adatsűrűséggel
nyerhetőek
nagypontosságú adatok (1. táblázat).
1. táblázat RTK mérés költségei Költség
Költség
(adat minden m2-re)
(adat minden 25m2-re)
v=1m/s
v=10m/s
v=1m/s
v=10m/s
0,01km2
30000Ft
3000Ft
1000Ft
100Ft
1km2
3MFt
300000Ft
100000Ft
1000Ft
100km2
300MFt
30MFt
10MFt
1MFt
Terület
17
Összefüggő erdővel borított területeken vegetációs időszakon kívül sem tudtam hatékonyan alkalmazni a módszert. Az adathozzáférés módja a méréseket technikailag, illetve a mérési eredmények pontosságát, felhasználhatóságát nem befolyásolta. Az egyetlen felmerülő technikai problémát a mérések során az érvényesítő méréseknél egy mérési helyen tapasztalt, bizonytalan GPRS
kapcsolat
érdekében
jelentette.
vizsgáltam a
Mérési
valós
idejű
eredményeim
ellenőrzése
kinematikus
folyamatos
topográfiai mérési módszert a Georgikon Bázisállomás online pontosító adataival a legközelebbi OGPSH alapponton és a Kányavári-szigeten időbeli eltolással, minden méréssorozat közt újrainicializálva.
A
Kis-Balaton
vízszintjére
a
sziget
három
reprezentatív pontján illesztett mérési sorozat szórása 5cm-en belül maradt. A maximális eltérés két lerakott pont között 21cm volt (2. táblázat). Méréseim relatív hibájának ez a felső korlátja. Vizsgáltam az EOV, OGPSH megfelelőséget, és azt 5cm-en belülinek kaptam. 2. táblázat Érvényesítő mérési sorozatok átlagai X (m)
Y (m)
H (m)
1. mérés átlaga
141793,4057
505910,1304
106,4179
2. mérés átlaga
142925,5079
505804,667
106,4848
3. mérés átlaga
143004,4888
505960,7028
106,5160
18
Az vetületi transzformáció is okozhat pontatlanságot. Az EOV vetületi és a WGS84 koordinátákat vizsgálva meghatároztam a transzformáció pontosságát. A 30001-es pontot választottam a vizsgálathoz. EOV koordináták:505874,216; 142666,149; 111,034 WGS84 koordináták: 46 fok 36 perc 45,85316 másodperc; 17 fok 9 perc 56,83916 másodperc; 156,134. OGPSH
EOV
transzformáció
eredménye:
505874,171;
142666,148; 111,032. Az eltérések: 4,5cm; 0,1cm; 0,2cm. Felmérés a hallgatók körében A hallgatók körében végzett felméréseim alapján megállapítható, hogy a geoinformációs, vizuális technológiák egyre nagyobb szerephez jutnak a felsőoktatásban. A technológiai fejlesztések, azon hallgatói igénnyel párosulva, hogy olyan tananyagokat kapjanak a kezükbe, melyeket a tárgy oktatója állított össze, geoinformációs és vizuális informatikai adatbázisok kialakítását indukálják. A tematikák, tananyagok tervezőinek a hallgatói igények kielégítéséhez szüksége van vizuális szerverszolgáltatásokra, melyeket munkájuk során felhasználhatnak.
19
4. Következtetetések, javaslatok Térképi információk befogadása során nagyon fontos a részletek, alakzatok
felismerhetősége.
Veszteséges
tömörítőeljárások
pszichovizuális összehasonlítása igazolta, hogy a wavelet alapú tömörítés jobb eredményt ad, mint a fraktálalapú. Az eredmény megfelelt várakozásaimnak. A fraktáltömörítés a kevéssé rekurzív típusú képeknél, a blokkonkénti kezelés miatt, torzíthatja a geometriát. A
két
wavelettömörítés
összehasonlításakor
már
meglepőbb
eredményt kaptam. Jelentős különbség tapasztalható a JPEG2000tömörítés javára. Kutatásom
pszichovizuális
szempontokat
figyelembe
véve
is
alátámasztotta a JPEG2000 formátum alkalmazhatóságát a digitális térképkészítésben. Különösen a nagyméretű, légifotózásból, illetve űrfelvételezésből származó képek (ortofotók) esetében alkalmazható, ahol fontos a megfelelő minőség a nagy tömörítési arány mellett Raszteres topográfiai térképek digitalizálása során a nagyobb színmélységű térképek automatikus digitalizálásának hatékonysága nem kielégítő. Érdekes tudományos feladatként tűzhető ki, hogy mennyiben indokolható az eredmény vagy javíthatóak az eljárások a spektrális fraktáldimenzió mérésével. Tapasztaltam, informatikai
hogy
kisebb
támogatás
vállalkozó
nélkül
nem
térinformatikai fejlesztéseket végigvinni.
20
szervezetek tudnak,
nem
teljeskörű akarnak
A terepi adatgyűjtés rendszerei hatalmas fejlődésen mentek keresztül a 2002-es vizsgálatok óta. Az eszközrendszereknél említett technológiai hiányosságok kompenzálására a mai mérőeszközöknél már nem kell külön energiát fordítani, mint azt a Georgikon Bázisállomás mérőrendszerének bemutatásánál is láthattuk. Így a tanácsadással (talajtani,
növényvédelmi…)
foglalkozó
agrárvállalkozások
remélhetőleg egyre kevésbé érzik beláthatatlan feladatnak a térképszerverrel
segített
terepi
adatgyűjtés
térinformatikai
eszközrendszerének beillesztését napi munkájukba. Rendelkezésre álló GNSS eszközeink technológiájától függően valós idejű kinematikus, geodéziai pontosságú vagy szubméteres folyamatos felméréseket végezhetünk az agráriumban az aktuális munkákat végző gépekkel. Gyalogos felméréssel, vagy a talajerőpótlás, aratás és egyéb munkálatok gépeire szerelt RTK vevőkkel gyűjtött adatok alkalmasak nagypontosságú, táblaszintű domborzatmodell építésére. A modellek pedig hasznosíthatóak a GIS elemzés támogatására, talajtani, talajerőpótlási,
eróziós
és
növényvédelmi
tanácsadáshoz.
Eredményeim közül meglepetést jelentett, hogy a ritkásan erdővel borított területeken (például erdei sétaút) vegetációs időszakon kívül sem
lehetett
hatékonyan
adatokhoz
jutni.
Takart,
árnyékolt
környezetben fontos további vizsgálatokat végezni a Glonass műholdakat is bevonó mérésekkel.
21
A nagypontosságú GNSS hálózatok és kiegészítő rendszereik felhasználása
túllépett
a
geodéziai
alkalmazási
területeken,
hatékonyan, nagy biztonsággal működtethetők nem geodéziai alapfeladatokra
is.
Georgikon
GNSS
Bázisállomás
elérése
vészhelyzetben is 100%-os volt. A mérési rendszer megbízhatóságával kapcsolatban várakozáson felüli eredményeket kaptam A szokásosan használt Földmérési és Távérzékelési Intézet 5-méteres felbontású digitális domborzatmodell megbízhatósága átlagosan +0,70 m. Ennél a Georgikon Bázisállomás online pontosító adataival korrigált valós idejű kinematikus folyamatos topográfiai mérések alapján készíthető modell mindenképpen pontosabb. Az elmúlt két évben bekövetkezett webtérképinfrastruktúra változások összes
előnyét
kihasználhatják
felhasználói.
A
nyilvánossá
megnyitották
az
utat
felhasználása
irányába.
a
a váló
Georgikon térképszerver
szolgáltatások Oktatással
még
térképszerver interfészek
szélesebb
kapcsolatos
körű
felmérések,
módszertani fejlesztések területén fontos lenne a továbbiakban vizsgálni, hogy az agráregyetemek minőségi paraméterei (Országos Felsőoktatási Információs Központ értékelése) mennyiben mozognak együtt a téradat- és egyéb tudásbázisok alkalmazásával.
22
Új tudományos eredmények
I. Pszichovizuális vizsgálataim alapján megállapítottam, hogy fraktál eljárással nagyfelbontású képek közepesen nagy tömörítése (9MBról 220KB-ra történő körülbelül 40-szeres tömörítés) nagyon jó minőségben végezhető el. Nagyfelbontású képek közepesen nagy tömörítése esetén a fraktáltömörítés nagyon jó a színárnyalatok visszaadásában,
de
gyengébb
az
alakzatok,
részletek
felismerhetősége tekintetében. II. Pszichovizuális vizsgálataim alapján megállapítottam, hogy MrSID wavelet eljárással nagyfelbontású képek közepesen nagy tömörítése (9MB-ról 220KB-ra történő körülbelül 40-szeres tömörítés) nagyon jó minőségben végezhető el. Nagyfelbontású képek közepesen nagy tömörítése esetén az MrSID-tömörítésű képek nagyon jól adják vissza az eredeti kép színmélységét, a színárnyalatok, alakzatok felismerhetősége tekintetében átlagos eredmény kapunk.
23
III. Pszichovizuális vizsgálataim alapján megállapítottam, hogy JP2000 eljárással nagyfelbontású képek közepesen nagy tömörítése (9MBról 220KB-ra történő körülbelül 40-szeres tömörítés) nagyon jó minőségben végezhető el. Nagyfelbontású képek közepesen nagy tömörítése esetén a JP2000-tömörítés adja a legjobb eredményt az alakzatok, részletek felismerhetősége szempontjából, de gyengébb eredményt ad a színárnyalatok, színmélység tekintetében. A JP2000 jó eredménye az alakzatok felismerhetősége tekintetében alkalmassá teszi térképek tömörítésére is. IV. A
Georgikon
Térképszerver
vektoros
térképszolgáltatásainak
kiépítéséhez kapcsolódó vizsgálataim alapján megállapítható, hogy az ESRI ArcScan automatikus vektorizáló eljárása a nyolcbites színmélységű,
nagy
adatsűrűségű,
1:10000-es
méretarányú
topográfiai térképeknél nem alkalmazható kellő hatékonysággal. A kétbites,
1:10000-es
méretarányú,
kisebb
adatsűrűségű
szelvényhatáros és községhatáros, Zala megyére rendelkezésre álló genetikus talajtérképek digitalizálására, vektorizálására viszont hatékonyabban alkalmazható, mint a manuális módszerek.
24
V. A Georgikon Bázisállomás és más, hasonló struktúrájú NRTIP szolgáltatások
pontosító
adataira
épülő
GNSS
valós
idejű
kinematikus folyamatos topográfiai mérés megfelelő felszínborítású területeken hatékonyan képes közepes kiterjedésű (maximálisan néhány négyzetkilométer) terepi domborzatmodell nagypontosságú adatellátására, vegetációs
míg
összefüggő
időszakon
kívül
erdővel
sem
borított
területeken
alkalmazható
hatékonyan
nagypontosságú felvételezésre. VI. A
Georgikon
Bázisállomás
és
kiegészítő
rendszerei
nagy
biztonsággal működtethetők valós idejű kinematikus mérési módszerrel, és hektáronként néhány mérnöki munkaóra alatt valós idejű kinematikus folyamatos felméréssel, négyzetméterenkénti adatsűrűséggel kaphatunk nagypontosságú térbeli adatokat. Az így gyűjtött téradatok jól használhatóak az agrár-, környezetvédelmi- és egyéb területek térinformatikai alkalmazásainak alapadataiként. VII. A Pannon Egyetem Georgikon Karán a hallgatók körében végzett felméréseim alapján megállapítható, hogy a geoinformációs, vizuális technológiák
egyre
nagyobb
szerephez
jutnak
az
agrár-
felsőoktatásban. A technológiai fejlesztések, azon hallgatói igénnyel párosulva, hogy olyan tananyagokat kapjanak a kezükbe, melyeket a tárgy oktatója állított össze, geoinformációs vizuális informatikai adatbázisok kialakítását indukálják. A tematikák, tananyagok tervezőinek a hallgatói igények kielégítéséhez szüksége van a vizuális szerverszolgáltatásokra.
25
Az értekezés témaköréből megjelent legfontosabb publikációk Idegen nyelvű folyóiratban megjelent cikkek Berke J. – Busznyák J. (2004): Psychovisual Comparison of Image Compressing Methods for Multifunctional Development under Laboratory Circumstances, WSEAS Transactions on Communications, Vol. III/1, pp. 161-166., ISSN 1109-2742, [online] elérhetőség: http://www.worldses.org/journals [olvasva: 2009. május 8.]. Busznyák J. - Magyar M. -Nagy S. - Berke J. (2006): Tool and target interlocking in multimedia teachnig, One experiment’s experiences and morals, Journal of Applied Multimedia, Vol. I/ 1, pp. 16-27., ISSN 1789-6967, [online] elérhetőség: http://www.jampaper.eu/Jampaper_ENG/Archive.html [olvasva: 2009. május 7.]. Busznyák J. - Berke J. (2008): The Instruction of visual technologies, Journal of Applied Multimedia, Vol. III/1, pp. 1-6., ISSN 1789-6967, [online] elérhetőség: http://www.jampaper.eu/Jampaper_ENG/Archive.html [olvasva: 2009. május 7.]. Kozma-Bognár V. - Hermann P. - Bencze K. – Berke J. - Busznyák J.(2008): Possibilities of an interactive report on terrain measurement, Journal of Applied Multimedia, Vol. III/2, pp. 33-43., ISSN 17896967, [online] elérhetőség: http://www.jampaper.eu/Jampaper_ENG/Archive.html [olvasva: 2009. május 7.]. Magyar nyelvű folyóiratban megjelent cikkek Busznyák J. (2004): Mobil eszközzel is elérhető térinformatikai és egyéb adatbázisok fejlesztése, II. ACTA Agrária Kaposváriensis, Vol. VIII/3, pp. 61-75. Kaposvár, ISSN 1418 1789, [online] elérhetőség: http://www.ke.hu/msites/atk/UserFiles/File/PDF/vol8no3/05buszny.pd f [olvasva: 2009. május 7.]. 26
Havasi B. – Busznyák J. (2008): Zalaszántói őskori tumulusok felmérésének legújabb eredményei. In Zalai Múzeum, (szerk: Hováth L. – Müller R. – Németh J. – Vándor L.), Zala Megyei Múzeumok Igazgatósága, Zalaegerszeg, Vol. 17, pp.93-108., HU-ISSN 02385139 93. Konferencia kiadványban megjelent közlemények idegen nyelven Busznyák J. - Magyar M. - Nagy S. - Berke J. (2006): Tools and Aims in the Instruction of Multimedia’The Experiences and Morals of an Experiment’, Third Central European Multimedia and Virtual Reality Conference, Eger, pp. 149-153., ISBN: 963 9495 89 1. Konferencia nyelven
kiadványban
megjelent
közlemények
magyar
Busznyák J. (2004): Multifunkcionális, multimédia elemeket tartalmazó mobil elérésű távoktatási tananyag összeállítása és tesztelése, X. Multimédia az Oktatásban Konferencia Kiadványa, Szeged, pp. 35-42., ISBN 963 7179 88 7. Busznyák J. - Berke J. (2004): Képtömörítő eljárások pszichovizuális összehasonlítása laboratóriumi körülmények között – MAMIKA. Magyar Képfeldolgozók és Alakfelismerők V. Országos Konferenciája Kiadványa (KEPAF Conference on Image Analysis and Pattern Recognition), Miskolc-Tapolca, pp. 21-28., DIGKEP v6.0, ISBN:963 9096 911, [online] elérhetőség: http://digkep.hu [olvasva: 2009. május 8.]. Elektronikus kiadványok Busznyák J. - Csák M. - Hegedűs G. - Nagy S. - Kovács E. - Berke J.(2002): Az informatika-oktatás helyzete a Veszprémi Egyetem Georgikon Mezőgazdaságtudományi Karán, Informatika a Felsőoktatásban Konferencia Elektronikus Kiadványa, Debrecen, ISBN 963 472 691 7. Berke J. - Busznyák J.(2003):Multimédia alapú, multifunkcionális informatikai oktatási és kutatási anyagok fejlesztése – MAMIKA, IX. Multimédia az Oktatásban Konferencia Elektronikus Kiadványa, Pécs, ISBN 963 218 310 X. 27
Busznyák J. (2004): Georgikon térképszerver és kapcsolódó kutatási programok, XLVI. Georgikon Napok Elektronikus Kiadványa, p. 50. Keszthely ISBN963 9096 92X, ISBN 963 9096 962. Magyar M. – Berke J. – Busznyák J. – Gerő P. – Krisztián B. (2005): A Multimédia a Művelődésszervezők Képzésében, XI. Multimédia az Oktatásban Konferencia Elektronikus Kiadványa, Budapest, ISBN 963 218 310 X. Berke J. –– Busznyák J. –– Magyar M (2006): A Multimédia a Művelődésszervezők Képzésében II (Cél és Eszköz), XI. Multimédia az Oktatásban Konferencia Elektronikus Kiadványa1995/2007 v13.0, ISBN 978-963-8431-99-8, Budapest. Busznyák J. - Berke J. (2007): Vizuális technológiák oktatása, Multimédia az Oktatásban Konferencia Elektronikus Kiadványa, Budapesti Műszaki Főiskola, 1995/2007 v13.0, ISBN 978-963-843199-8, Budapest. Busznyák J. – Berke J. (2007): Vizuális technológiák oktatása, Magyar Képfeldolgozók és Alakfelismerők VI. Országos Konferenciája Elektronikus Kiadványa (KEPAF Conference on Image Analysis and Pattern Recognition), Debrecen. Busznyák J. – Berke J. (2008): GPS és vizualitás, XIV. Multimédia az Oktatásban konferencia Elektronikus Kiadványa, Budapest, ISBN 978-963-8431-99-8. Busznyák J. – Berke J. (2008): Informatika Oktatás a Pannon Egyetem Georgikon Mezőgazdaságtudományi Karán. Informatika a Felsőoktatásban 2008 Konferencia Kiadványa, Debrecen, p. 36., ISBN 978-963-473-129-0. Elektronikus változat: ISBN 978-963-473-129-0 8, [online] elérhetőség: http://www.agr.unideb.hu/if2008/kiadvany/eloadasok.htm. [olvasva: 2009. május 7.].
28
Busznyák J. – Nagy G. – Berke J. (2008): Georgikon GNSS Bázisállomás Üzembehelyezésének Tapasztalatai / Hálózai RTK és/vagy Single Base RTK? Informatika Felsőoktatásban 2008 Konferencia Kiadványa, Debrecen, p. 182., ISBN 978-963-473-129-0. Elektronikus változat: ISBN 978-963-473-129-0 8, [online] elérhetőség: http://www.agr.unideb.hu/if2008/kiadvany/eloadasok.htm. [olvasva: 2009. május 7.]. Busznyák J. (2008): Új Kommunikációs és Információs Technológiák az Oktatásban /…a történet folytatódik…/. XIV. Multimédia az Oktatásban Konferencia Elektronikus Kiadványa, Zsigmond Király Főiskola, Budapest, ISBN 978-963-8431-99-8. Elektronikus tananyagfejlesztések Busznyák J.(2004): GPS helymeghatározás, navigáció és adatgyűjtés. In Mamika Elektronikus Tananyaggyűjtemény, Veszprémi Egyetem, Keszthely, ISBN 963 9096 84 9. Berke J. – Magyar M. – Busznyák J. – Nagy S. (2005): ICT használata és legmodernebb eszközei a gyakorlatban. In Kreatív Műhely, Elektronikus Tananyaggyűjtemény, v. 2.0., Veszprémi Egyetem, Keszthely, ISBN 963 9639 01 X. Berke J. – Magyar M. – Busznyák J. – Nagy S. (2006): ICT használata és legmodernebb eszközei a gyakorlatban. In Kreatív Műhely, Elektronikus Tananyaggyűjtemény, v. 1.0., Veszprémi Egyetem, Keszthely, ISBN: 963 9096 94 6. Poszter idegen nyelvű konferencián Busznyák J. (2006):The Services of the Georgikon MapServer to the Watershed of Lake Balaton, Ecological problems of our days- from global to local scale, Vulnerability and adaptation, Keszthely, ISBN10: 963-9639-14-1.
29
Sisák I. – Bámer B. – Busznyák J. (2006): Georgikon Map-Server and its Role in Reducing Soil and Phosphorus Loss from the Watershed of Lake Balaton, Hungary, 18th World Congress of Soil Science July 9-15, 2006 - Philadelphia, Pennsylvania, USA [online] elérhetőség: http://www.ldd.go.th/18wcss/techprogram/P15880.HTM [olvasva: 2009. május 7.] További kiadványokban megjelent közlések Busznyák J. – Csák M. - Hegedűs G. - Nagy S. – Kovács E. - Berke J. (2002): The integration of research results of Mobile Information Systems into Information Technology instruction at the University of Veszprém Georgikon Faculty of Agriculture, Mobile Information Systems in Agriculture’2002, Keszthely, ISBN 963 9495 02 6, [online] elérhetőség: http://www.digkep.hu/publikaciok/cikk [olvasva: 2009. május 7.]. Berke J. – Nagy S. – Csák M. - Busznyák J. – Szolcsányi É. – Sisák I. – Hegedűs G. (2002): 3D Simulation Possibilities with Mobile Communications Systems in Agriculture, Mobile Information Systems in Agriculture’2002, Keszthely, ISBN 963 9495 02 6, [online] elérhetőség: http://www.digkep.hu/publikaciok/cikk [olvasva: 2009. május 7.]. Csák M. - Berke J. - Busznyák J. – Nagy S. - Hegedűs G. – Szolcsányi, É. (2002): The client side implementation of Zala County’s Geographical Information System, Mobile Information Systems in Agriculture’2002, Keszthely, ISBN 963 9495 02 6. [online] elérhetőség: http://www.digkep.hu/publikaciok/cikk [olvasva: 2009. május 7.]. Nagy S. - Berke J. - Busznyák J. – Csák M. - Hegedűs G. – Szolcsányi É. (2002): Server side implementation of Zala County’s Geographical Information System, Mobile Information Systems in Agriculture’2002, Keszthely, ISBN 963 9495 02 6. [online] elérhetőség: http://www.digkep.hu/publikaciok/cikk [olvasva: 2009. május 7.].
30
Hegedűs G. – Nagy S. - Csák M. - Busznyák J. – Szolcsányi É. Berke J. (2002): Implemetation models and recent development, Mobile Information Systems in Agriculture’2002, Keszthely, ISBN 963 9495 02 6. [online] elérhetőség: http://www.digkep.hu/publikaciok/cikk [olvasva: 2009. május 7.]. Busznyák J. - Csák M. - Hegedűs G. - Nagy S. - Szolcsányi É. Berke J.(2003): Information Technology Instruction and Mobile Information Systems at the University of Veszprém Georgikon Faculty of Agriculture, IX. European Conference Information Systems in Agriculture and Forestry, Sec, pp. 95-96., ISBN 80 239 0270 9. Berke J. - Nagy S. - Csák M. - Hegedűs G. - Busznyák J. - Szolcsányi É.(2003): Real 3D Visual Simulation in Agriculture. IX. European Conference Information Systems in Agriculture and Forestry, Sec, p. 63., ISBN 80 239 0270 9. Nagy S. - Csák M. - Hegedűs G. - Busznyák J. - Szolcsányi É. Berke J.(2003): Server and Client side implementation of Zala county Geographic Information System, IX. European Conference Information Systems in Agriculture and Forestry. Sec, pp. 84-85., ISBN 80 239 0270 9. Berke J. – Sisák I. – Máté F. – Busznyák J. (2004): Map service and soil information system in support of environmentally sound agriculture in the watershed of Lake Balaton, X. European Conference Information Systems in Agriculture and Forestry, SEč, Praha p. 4., EN p. 5. Busznyák J. – Hermann T. - Nagy S. – Grósz G. – Csák M. (2006): Present and Future of GPS in Related Services, Agricultural and Educational Applications in Hungary, XII. European Conference Information Systems in Agriculture and Forestry, Prague, ISBN 80213-1494-X. [online] elérhetőség: http://www.isaf.cz/prezentace/wed_e1_04_02.ppt [olvasva: 2009. május 7.]. Busznyák J. (2003): A térinformatika oktatásának jelene és jövője a Veszprémi Egyetem Georgikon Mezőgazdaságtudományi Karán, XII. Térinformatika az Oktatásban Szimpózium Elektronikus Kiadványa, Budapest 31
Busznyák J. (2004): Térinformatika Oktatás és Kapcsolódó Kutatási Programok a Veszprémi Egyetem Georgikon Mezőgazdaságtudományi Karán, X. ITF Konferencia Elektronikus Kiadványa, Keszthely Busznyák J. – Máté F. – Sisák I. – Berke J. – Nagy S. (2004): Topográfiai térképszolgáltatás és talaj információs rendszer a környezetkímélő mezőgazdaság szolgálatában. GISOPEN Konferencia Elektronikus Kiadványa, Székesfehérvár. Farkas N. – Eszéki J. - Busznyák J. (2006): On line térképszolgáltatás kialakítása. ESRI Magyarország Felhasználói Konferencia Elektronikus Kiadványa, Budapest.
32
