Intelligens közlekedési rendszerek (ITS)

Átírás

1 Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Közlekedésüzemi és Közlekedésgazdasági Tanszék Intelligens közlekedési rendszerek (ITS) Térinformatika (GIS) alkalmazása a közlekedésben A navigáció fejlődésének áttekintése Dr. Juhász János egyetemi docens

2 Az elméleti földalakkal kapcsolatos elképzelések fejlődése A legkorábbi "elméleti" Földalak az ókori Görögországból származik. Homérosz Iliászában (Kr. e. kb. 800) a Föld egy lapos korong, amelyet óceánok vesznek körül. Pár évszázaddal később Püthagorasz (Kr.e. kb ) - elsősorban esztétikai megfontolásból - már gömb alakúnak tekintette a Földet. Ez az elképzelés Arisztotelész korában (Kr. e ) általánosan elfogadottá vált, s megfigyelésekkel támasztották alá.

3 Ha a Földet gömb alakúnak tekintjük, méretének meghatározásához elegendő egyetlen mennyiségnek, a gömb sugarának az ismerete. A Fölgömb sugarát elsőként Eratoszthenész (Kr. e. kb ) határozta meg. Eratoszthenész a sugár hosszát egy körcikkből számította ki. A körcikk szögét annak felismerésével mérte meg, hogy a nyári napforduló idején délben Asszuánban - amely város a Ráktérítőn helyezkedik el - merőlegesen sütnek a Nap sugarai. Ugyanakkor Alexandriában a merőlegestől - egy sajátos műszerrel, a gnomonnal mérve - 7 fok 12 perccel térnek el. A körcikk ívének hosszát a karavánok menetideje alapján becsülte meg. Az Eratoszthenész által számított Föld-sugár értéke 5909 km-nek felelt meg. Ez az érték meglepően pontos, mintegy 7 %-kal tér el a jelenlegi ismereteink szerinti mintegy 6300 km-es sugárhossztól.

4 A görögöket követően Kínában Nanküng Yüah és I-Hsing (725 körül), illetve az arab kalifátusban Al-Mamum ( ) is megmérték a gömbnek tekintett Föld sugarát. A középkorban a Föld alakjával kapcsolatos tudományos elképzelések háttérbe szorultak. A gömbnek mint elméleti Földalaknak a vizsgálata a században folytatódott Európában. Ezeket a vizsgálatokat részben a földrajzi felfedezések, részben a tudomány általános fejlődése inspirálták. A 16. és a 17. század nagy csillagászainak felfedezései, továbbá Newton ( ) általános tömegvonzás-törvénye arra a felismerésre vezettek, hogy az elméleti Földalak nem lehet gömb. Kimutatták ugyanis, hogy a forgásban lévő egyenletes eloszlású test egyensúlyi alakja szükségszerűen eltér a gömbtől. Ezt a felismerést támasztották alá az egyre pontosabb eljárásokkal végzett mérések feldolgozásakor jelentkező ellentmondások is. Az elméleti vizsgálatok alapján a forgó Föld egyensúlyi alakjának a forgási ellipszoidot tekintették.

5 A forgási ellipszoidot mint elméleti Földalakot a gyakorlati életben mind a mai napig használjuk a térképek ún. síkrajzának az alapfelületeiként. Az egyes országok térképezéséhez a különböző időkben különböző alakú és méretű forgási ellipszoidokat használják. Az ellipszoidok helyzetét (szakmai kifejezéssel: elhelyezését) úgy választják meg, hogy az legjobban simuljon az adott országhoz. A jelenlegi ismereteink szerint a forgási ellipszoidok nagytengelyének hossza mintegy 6378 km, a kistengely ennél 21 km-rel rövidebb.

6 Fizikai elven alapuló Földalakot Listing definiált 1878-ban. Ennek az elméleti Földalaknak a neve geoid. A geoid a nehézségi erővel kapcsolatos alakzat, a nehézségi erő ún. potenciáljának egy kitüntetett szintfelülete. Ezt a szintfelületet úgy képzelhetjük el, hogy az óceánokon a nyugalomban lévő közepes tengerszinthez, a szárazföldeken pedig az említett közepes tengerszint folytatásához simul. Természetesen az árapályhatás, az óceánok áramlatai, a viharok következtében ez a nyugalomban lévő közepes tengerszint sosem létezik a valóságban.

7 A geoid gyakorlati felhasználását elsősorban az jelenti, hogy a geoid az alapfelülete a magasságok meghatározásának. A köznyelvben is elterjedt tengerszintfeletti magasság kifejezés a geoidhoz kapcsolódik. A magasság meghatározásához a tengerparttal rendelkező országok ún. mareográffal - hosszú időn keresztüli észleléssel - meghatározzák a középtengerszintnek, azaz a geoidnak egyetlen pontját. Ez a pont szolgál alapul az adott országban a magasság meghatározásához. A különböző országokban meghatározott középtengerszintek kis mértékben eltérhetnek egymástól.

8 Magyarországon jelenleg két egymástól különböző magassági rendszer létezik. Az egyik, az ún. adriai magasság a Habsburg-monarchia egészének magassági rendszere. Ennek alapja a trieszti Molo Sartorio mareográfja. A másik magasság az ún. balti magasság. A balti magasság a Varsói Szerződés államainak közös magassági rendszer volt, amelynek kiindulópontja a kronstadti mareográf volt. Miután az I. világháború vége óta Magyarország nem rendelkezik tengerrel, magassági fő alappontként egy korábban meghatározott, geológiailag stabilnak tekinthető pontot, a Nadapot választották. Ennek a pontnak a magassága a két rendszerben a következő: adriai magasság: 173,8385 méter; balti magasság: 173,1638 méter.

9 közötti fokmérésnek az eredményeként jutottunk a méter első tudományos igényű definíciójához, amely szerint a méter az Északi-sarktól Párizson át az Egyenlítőig futó délkör-ív negyedének tízmilliomod része.

10 COPERNICUS, Nicolaus: De revolutionibus orbium coelestium libri VI. Norimbergae: apud Ioh. Petreium, 1543.

11 KEPLER, Johannes: Astronomia nova, seu Physica coelestis tradita commentariis de motibus stellae Martis. Pragae: [s.typ.], 1609.

12 A Kartográfia történet szerint mintegy éve, tehát már az írásbeliség megjelenése előtt készültek térképszerű ábrázolások, melyek a mai modern térképek előfutárainak is tekinthetők. Így például több mint 8000 éves az a várost és két hegyet ábrázoló véset, amit Çatal Hüyük feltárása során találtak a régészek.

13 A ókori térképészet legfontosabb képviselője Ptolemaiosz Klaudiosz (i.sz ), aki a ma használatos vetület elődjeként szerkesztési módszereket adott a világtérkép fokhálózatának megrajzolásához. Földrajzi könyvében világtérképen és 26 lapon ábrázolta az ókorban ismert világot. Alexandriában, görögül írt kézirata és térképei középkori másolatokban maradtak fenn.

14 Egy kínai térképgyűjtő olyan ősi térképmásolatra bukkant, ami szerinte bizonyítja azokat a sokat vitatott elméleteket, melyek szerint egy kínai felfedező jutott el elsőként Amerikába és hajózta körbe a világot. térképen szerepel dátumként, azonban azt is egyértelműen jelölték, hogy az eredeti 1418-ban készült - ez egybeesik Zheng He 1405 és 1432 közötti utazásaival.

15 A humanisztikus eszmék elterjedése lehetővé tette, Amerika felfedezése, és az erősödő tengeri kereskedelem pedig szinte kikövetelte a pontos, hiteles térképek készítését, így a térképészet tudománya ebben a korban virágzásnak indult. A legnagyobb hatású középkori térképész kétségkívül Mercator volt ben megalkotta világtérképét, amelyen a hajózási vonalak, a loxodrómák egyenesek voltak. A máig is nagyon népszerű szögtartó hengervetületet később róla nevezték el Mercator-vetületnek. Ő készítette, de fia adta ki az első, egységes térképgyűjteményt "Atlasz" néven (1595- ben), amely azonban még ekkor sem volt teljes.

16

17 Magyarország térképe, 1578

18 Térkép atlasz, 1752

19 Térkép atlasz, 1752

20 BENYOVSZKY Móric Ágost, 1797

21 BENYOVSZKY Móric Ágost, 1797

22 Pokorny Tódor 1899-es Magyarország Hegyrajzi és Vízrajzi Térképe

23 Ha a nyugalomban lévő, homogén, kiterjedésében nem gátolt tengervíz szintjét képzeletben meghosszabbítjuk a kontinensek alatt úgy a nyert felületet geoidnak nevezzük. A geoid equipotenciális felület és alkalmas arra, hogy a magasságmérések referencia felületeként szolgáljon. Az equipotenciális felület olyan felület, mely minden pontjában merőleges a nehézségi erő irányára A geoid és ellipszoid helyzete egy P pont környezetében A geoid és ellipszoid eltérések globális térképe

24 Iránytű: Kr.e 374-ből, Kínából értesülünk a mágneses iránytűvel való navigáció kezdeteiről. A kis edényben úszó mágnessel csak az É-D irányt jelölték meg; a mai értelemben vett tájolóról még nem volt szó, 380 körül Kínában már általánossá vált az iránytűvel való tengeri hajózás.

25

26

27

28

29 Térinformációs rendszerek (GIS)

30 1325-ben új eszközzel az ún. Jákob botjával nőtt a hajózási navigáció eszköztára (Levi ben Gerson), 1557-ben Angliában először alkalmazzák a tengeri hajók sebességének mérésére a log-ot (W.Bourne).

31

32 Földrajzi felfedezések: Előzmények: XV. Sz. végén TENGERÉSZ HENRIK tengerész iskolát alapít Araboktól átveszik az iránytűt TOSCANELLI: első térkép megszületik, ám Indiát Ny-ra ábrázolja Európától Kopernikusz: geocentrikus világképet felváltja tanaival heliocentrikus világkép Astrolabium: szögmérő megjelenik Caravella: kettő vagy több árbócos, mély járatú, hátsókormányzású, összetett vitorlarendszerű, hosszú tengeri utazásra alkalmas tonnás hajótípus

33 Földrajzi felfedezések: Portugálok felfedezései: 147 Egyenlítő elérése 1487 BARTOLOMEO DIAZ eléri a Jóreménység fokát 1498 VASCO DA GAMMA eléri India Nyugati partvidékét Goa városa 1501 CABRAL eléri India keleti partvidékét Calcutta városa 1542 elérik Japánt Spanyolok felfedezései: 1492 augusztus 3. KOLOMBUSZ útra kel és október 12.-én megérkezik MAGELLÁN: szept. 20 elindul 5 hajóval októberében eléri a szorost Magellán szoros

34

35

36

37

38

39 Radar: 1940: a radar gyakorlati alkalmazásának kezdete (légifelderítés és -irányítás).

40

41 SeaClear: Raszteres térkép. Nyomonkövetés: GPS kapcsolat. Útvonal tervezés: fordulási pontok.