Alkalmazott GIS. 4. gyakorlat. Térinformatikai rendszerek alapjai

Átírás

1 Alkalmazott GIS 4. gyakorlat Térinformatikai rendszerek alapjai

2 Térinformatika vagy GIS? A térinformatika a helyhez kötött (térbeli) információk elméletének és gyakorlati elemzésének tudománya. A térinformációs rendszer (GIS=Geographical Information System) a helyhez kötött (térbeli) információk elemzései végrehajtásának gyakorlati eszköze. GIS rendszerfunkcionalitás - adatnyerés - adatkezelés - adatelemzés - adatmegjelenítés

3 Adat Adat vagy információ? alapvetően a tények, jelenségek nem értelmezett, de értelmezhető formában való közlése Információ olyan szimbólumok összessége, amely jelentést hordozó adatokat tartalmaz és új ismereteket ad Értelmezett ismeret, mert tudjuk: - mire vonatkozik - mi a struktúra - mik a hordozott jelentések

4 Adat vagy információ?

5 Interdiszciplinaritás Gazdaságföldrajz (regionális elemzések) Ökonometria Mikro- és makrogazdaságtan Térinformatika Adatbányászat E-kormányzat Fotogrammetria Távérzékelés Geodézia Elméleti és alkalmazott matematika Adatbázis-tervezés és -kezelés Lekérdező nyelvek (SQL) etc

6 Térinformatikai rendszerek általában Térinformatikai rendszerek általános felépítése geometriai adatok (térképek) leíró (attribútum) adatok metaadatok (információk a leíró és geometriai adatokról) Kapcsolódó rendszerek adatbázis-kezelő rendszerek (Oracle DBMS, MS Access, postgresql, MS SQL, etc ) CAD (Computer Aided Design) rendszerek (AutoCad, Bentley MicroStation, ArchiCad, etc )

7 Térinformatikai szoftverek - ArcGIS (shp, dbf, shx,prj, xml) - MapInfo (mif, mid) - GeoMedia (geo) - GRASS (cell, dig) - QGIS (Quantum GIS) (qgs, uprj) - MicroStation (dgn) - AutoCad Map (dxf, dwg) - ITR (11 különböző állomány = 1) - IDRISI (idr) - ERDAS - MIKE (hidrológiai modellezés) - Egyedi fejlesztésű rendszerek (pl. önkormányzati rendszerek) - etc

8 Szoftverek költsége Megnevezés ArcGIS Server Advanced ArcGIS Server Standard ArcGIS extensions MapInfo Professional GeoMedia Professional IDRISI (desktop liszensz) IDRISI (campus liszensz) ERDAS Professional AutoCad Map 3D 2011 (szerver) Autodesk Topobase 2011 (szerver) Bentley Microstation (Powermap/Powerdraft) GRASS QGIS SPRING GeoDA Diva GIS Ár kb HUF kb HUF változó USD USD USD USD HUF HUF HUF kb USD OS OS OS OS OS Adat szoftver költségek aránya általában 80% - 20%!

9 Folyamatok térinformatikai elemzése? Cél egy folyamatra ható térbeli és időbeli elemek egyszerre történő figyelembe vétele során meglévő információkból új információk előállítása Eszközkészlet Modell folyamatstatisztika, idősor-analízis Adat adatbányászat, adatbázis-kezelés Megjelenítés - térinformatika Új információk generálása - térinformatika

10 Térinformatikai rendszerek létrehozása

11 Elméleti modell (A) A1 Kérdésfeltevés Mit szeretnék, mire van szükségem? Mire akarom használni? Milyen eredményeket várok tőle? A2 A3 Elemzési célok és forrásadatok meghatározása Elemzési modell kiválasztása Milyen elemzésekkel érem el az eredményt? Milyen típusú adatokra van szükségem? Léteznek-e az adatok? Meg tudom-e venni avagy adatgyűjtésre lesz szükségem? Honnan, mely szervezettől tudom beszerezni a hiteles adatokat? Mennyibe kerülnek ezek az adatok? Milyen modellt kell használnom az elemzések során? Milyen módszertanokkal dolgozom? Milyen szoftver(eke)t használjak az eredmények elérése érdekében? Szükségem van-e sajátos funkcióra? A4 Adatbázis tervezés Milyen struktúrában kell tárolnom az adatokat, hogy az elemzéseket megfelelően elvégezhessem? Milyen adatbáziskezelőt használjak? Mekkora tárhelyre lesz szükségem?

12 Fizikai modell (B) B1 Adatbeszerzés és előkészítés B2 (Alap)szoftverkörnyezet kialakítása B3 Adatbázis létrehozása fizikai síkon B4 Adatkonverzió adatbetöltés B5 Kapcsolatok létrehozása B6 Szoftverfejlesztés Adatgazda szervezettel és/vagy adatgyűjtést elvégző vállalkozással való kapcsolatfelvétel Szerződéskötés Adatátadás-átvétel Hardverelemek beszerzése, integrálása, üzembe helyezése Alapszoftverek beszerzése, telepítése, konfigurálása Térinformatikai szoftverek beszerzése, telepítése, konfigurálása Adatbázis kialakítása a terveknek megfelelő tartalommal Adatok (numerikus és grafikus) adatbázisba tölthető formába hozása/átalakítása, betöltése/integrálása Adatok közötti kapcsolatok definiálása Fejlesztés térinformatikai szoftverhez

13 GIS elemzés (C) C1 C2 C3 C4 Térinformatikai elemzések végrehajtása Eredmények megjelenítése Eredmények ellenőrzése, következtetések levonása Továbbfejlesztési lehetőségek Szintézis során meghatározott részfeladatok végrehajtása Részfeladatok alapján a teljes elemzés lefolytatása Elemzés eredményeinek megfelelő formában történő megjelenítése (kartogram, diagram, lista, lekérdezés, stb ) Verifikáció és validáció elvégzése Rendszerhasználat során felmerült új igények beépíthetőségének vizsgálata

14 Példa Alaphelyzet Külföldi/hazai cég szélerőmű-hálózatot kíván telepíteni/létrehozni és üzemeltetni Magyarországon A1 Kérdésfeltevés DE! Hová telepítse a gazdasági tevékenységet? Hová telepítse a tevékenységet akkor, ha a hosszútávú fenntarthatóságot is figyelembe kívánja venni?

15 A2 Elemzési célok és forrásadatok meghatározása A kérdésfeltevés megválaszolásához meg kell határozni azokat a jellemzőket (paramétereket), amelyeket a modellnek figyelembe kell vennie. Az alapproblémát darabolni (szintetizálni) kell, önálló problémákra kell bontani, amelyekből logikai úton a végeredmény előállítható. Ezt nevezzük szintézisnek. Az elemzéssel szemben támasztott követelményrendszer meghatározására is ebben a fázisban kerül sor. Milyen gazdasági és környezeti jellemzőket venne figyelembe egy szélerőmű elhelyezésekor?

16 Szélerőmű telepítés előírásai Szabályozási környezet Tájékoztató a szélerőművek elhelyezésének táj- és természetvédelmi szempontjairól, KvVM, Természetvédelmi Hivatal, 2005 Szempontrendszer Komplex, a természeti környezetre, a településhálózatra, a meglévő közműhálózatokra, a közlekedésre, a terület- és településrendezés szempontjaira vonatkozó feltételek teljesülésének előírásai

17 Feltételrendszer Kedvező szélviszonyok (szélirány, szélsebesség, előfordulási gyakoriság és időbeli eloszlás) Átvevő energiahálózat megléte Felügyeleti kapcsolat (optikai hálózat) elérhetősége Közlekedési létesítményektől való megfelelő távolság Ritka településhálózat Tájépítészeti szempontok (vizuális, esztétikai hatás) Zajvédelmi szempontok (mechanikai és aerodinamikai) Élővilágra gyakorolt hatás Talajra, talajszerkezetre gyakorolt hatás Felszíni és felszín alatti földtani értékekre gyakorolt hatás Víztestekre és vízháztartásra gyakorolt hatás Terület- és településrendezési szempontok Területhasználati szempontok Aranykorona és művelési ág figyelembe vétele

18 Forrásadatok meghatározása Grafikus (térképi) adatok Széltérkép Víztestek (felszíni és felszín alatti) Felszínborítottsági térkép Védett területek térképei Közút- és vasúthálózat térképe Villamosenergia- és telekommunikációs hálózati közművek térképei Közigazgatási térkép belterület határokkal Digitális Terep Modell (DTM) Talajtérkép, földtani térképek Árvízveszélyeztetettségi térkép Terület- és településrendezési tervek Élőhelytérképek (növény- és állatvilág) Madárvédelem (vonulási térkép) Meglévő szélerőművek térképe Numerikus adatok Mértékadó széljárás adatai Vízháztartási adatok Művelési ágak adatai Védett területek neve, kategóriája Villamosenergia hálózat kapacitásadatai és az átvételi hely műszaki adatai Talajtípusok műszaki adatai Gazdasági tevékenységek adatai Munkanélküliségi és képzettségi adatok Népességadatok (korcsoportok) Népmozgalmi adatok Jövedelmi helyzet adatai Közszolgáltatási adatok (intézmények adatai: oktatási, szociális, egészségügyi, művelődési, közigazgatási, hatósági)

19 A3 Elemzési modell kiválasztása 1. Numerikus adatok elemzéséhez alkalmazandó modell kiválasztása, mutatók meghatározása Mit értünk kritériumfeltétel alatt és mi tekinthető megfelelőnek az adott elemzés szempontjából? 2. Grafikus (térképi) adatok elemzése Milyen térképi műveletekre van szükség és milyen térbeli helyzet tekinthető megfelelőnek az adott elemzés szempontjából? Milyen térbeli elemzési műveletek végrehajtására van szükség? Milyen mutató szolgálja a döntés és a megjelenítés alapját? A két különböző kritériumrendszert egyszerre kell figyelembe venni!

20 A4 Adatbázis tervezés Az elemzés végrehajtásához szükséges adatok rendezett formába öntése, kódolása és lekérdezése adatbáziskezelő-rendszer segítségével. Elvégzendő alapvető feladatok Adatbázis szerkezetének tervezése (táblák, méret, oszlopnevek, adattartalom) Kapcsolótáblák meghatározása (tervezni kell a bővíthetőséget is!) Elsődleges és másodlagos kulcsok, adatbázis kényszerek meghatározása Lekérdezések definiálása

21 B1 Adatgyűjtés és elemzés, integrálás A feladat elvégzéséhez meghatározott adatok beszerzése. Adatokat, legyen szó akár grafikus, akár numerikus adatokról, mindig hiteles forrásból leginkább az adatgazda szervezettől kell beszerezni! Adatkonverzióra általában szükség van, amire előre fel kell készülni! Folyamatstatisztikai és idősoros elemzés végrehajtása, mutatók előállítása. A szükséges adatok adatbázisba töltése.

22 B2 (Alap)szoftver-környezet kialakítása Alapszoftverek (operációs rendszer, irodai programcsomag, tűzfal, vírusirtó, stb ) beszerzése Hardverelemek (szerverek, perifériák, kliensoldali gépek, kiegészítők, hálózati eszközök) beszerzése GIS szoftver és kapcsolódó alkalmazások (adatbázis-kezelő rendszer, CAD rendszer) beszerzése Hardverelemek integrálása, konfigurálása, tesztelése Alapszoftverek telepítése, konfigurálása, tesztelése GIS és kapcsolódó szoftverek telepítése, konfigurálása, tesztelése

23 B3 Adatbázis létrehozása fizikai síkon A rendszerben kezelni kívánt adatoknak megfelelően elméletben már kidolgozott adatbázis fizikai implementációja. adattáblák kapcsolatok kényszerek műveleti elemek jogosultságok adatbázis szinten történő létrehozása. (üres adatbázis-szerkezet!)

24 B5 Kapcsolatok definiálása Numerikus (statisztikai/leíró/attributum) adatok és a grafikus adatok összerendelése Grafikus adatok topológiai vizsgálata

25 B6 Szoftverfejlesztés Sajátos alkalmazás/modul kódszintű fejlesztése specifikáció alapján Kész alkalmazás telepítése, tesztelése, szükség esetén javítása Verifikáció és validáció Átadás-átvétel

26 C1 Térinformatikai elemzések végrehajtása A térinformatika eszköztárának felhasználása az elemzések elvégzéséhez. Eszköztár Meghatározott, adatokra vonatkozó feltételekkel területi szűrés, lekérdezés Geometriai műveletek elvégzése (pl. terület-, kerület-, súlypont- és távolságszámítás) Metszés Pufferzóna generálás Statisztikák készítése Osztályozási feladatok Idősor

27 C2 Eredmények megjelenítése Az eredmények megjelenítése történhet tematikus térkép (kartogram) vagy diagram formájában, a feladat célkitűzésének függvényében. Az osztályozások osztásköze, valamint az osztályok száma és színezése, illetve a megjelenítési eszköztárak teljes mértékig testre szabhatók az igényeknek megfelelően. Statikus térképek mellett videoállományok előállítására is lehetőség van.

28 C3 Minőség-ellenőrzés (verifikáció/validáció) Kvalitatív (minőségi) - adatok - rendszerfunkciók (szoftver) - hardver Kvantitatív (mennyiségi) - adatok - rendszerfunkciók (szoftver) - hardver Verifikáció Az a folyamat, melyben a vizsgálat a rendszer szoftverére vonatkozik olyan szempontból, hogy az teljesíti-e mindazokat a követelményeket, amelyeket specifikáltak a szoftver fejlesztési vagy előállítási folyamatában. Validáció A teljes rendszer vizsgálata és kiértékelése azzal a céllal, hogy minden szempontból megfelel-e a felhasználói követelményeknek, azaz a valódi rendeltetésének és céljának.