3D webes eszközrendszer digitális térképezési felhasználása az agrár-felsőoktatásban. Busznyák János Pannon Egyetem Georgikon Kar

Átírás

1 3D webes eszközrendszer digitális térképezési felhasználása az agrár-felsőoktatásban Busznyák János Pannon Egyetem Georgikon Kar Absztrakt Az informatika, és különösen a térinformatika eszközrendszerét egyre szélesebb körben használják az agrár és környezetvédelmi területen. A felsőoktatási intézményeknek követniük kell a változásokat és bizonyos területeken elengedhetetlen kezdeményező szerepet vállalniuk. Ilyen a precíziós mezőgazdasági kutatások új irányait megalapozó globális helymeghatározás, 3D terepi modellek, webes publikáció komplex eszközrendszerének oktatási-kutatási gyakorlatba illesztése. Az új technológiai lehetőségek kihasználása jelentősen javíthatja a képzés hatékonyságát. Ilyenek a nyílt webtérkép-alkalmazások (Bing, YahooMaps, Googlemaps,ArcIMS nyílt API ), a 3D szoftverek. Mindezen eszközök közt egyre inkább kiépül a felhasználóbarát térinformatikai keretrendszer. A téradatok kezelésének új eszközei, a web2, a globális helymeghatározás, a 3D technológiák a vizualitás új szintereit teremtik meg az agrár-felsőoktatás legkülönbözőbb részterületein. A Georgikon Kar kedvező infrastruktúrális lehetőségeit (GNSS bázisállomás, Georgikon Térképszerver, térinformatikai labor) kihasználva folyamatosan kerülnek be a kutatási- fejlesztési eredmények az oktatásba. A megfelelő eszközök kiválasztásához és alkalmazásához szükséges ismeretek átadása során végzett kutatások eredményeit szeretném bemutatni. Bevezetés A Pannon Egyetem Georgikon Karán az elmúlt 8 szemeszterben különböző szakokon és szinteken, 3 dimenziós (3D) modellezéshez köthető tárgyakhoz kapcsolódóan többféle hallgatói feladat kitűzésére került sor [1], [2], [3]. A feladatok összeállításakor követett alapelvek a következők voltak [4], [5]: A feladat szorosan kapcsolódjon az elméleti anyaghoz A feladatmegoldás során szerzett tapasztalatok hasznosuljanak a tanulási folyamatban Megoldani többféle szinten lehessen, nyitott továbbfejlesztési utakkal Minél egyszerűbb alapelemekből építhesse fel a hallgató a komplex megoldást Korszerű eszközökre épüljön Szabadon hozzáférhető téradatok felhasználásával megoldható legyen A szükséges szoftvereszközök is szabadon hozzáférhetőek legyenek Legyen a feladatmegoldásnak eseménytörténete, a konzultációk, saját ötletek módosíthassák az irányokat Szükséges legyen a hallgató kreativitása már a feladatkitűzésnél A hallgatók saját érdeklődési körük irányába módosíthassák a feladatkitűzést Webes eszközrendszerek használatára építhessen a hallgató [6] Ezen alapelvek felhasználásával sokféle beadandó feladat kitűzésére és értékelésére került sor. A feladattípusok közt voltak sikeresebbek. Ezek kis módosításokkal ma is kitűzésre kerülnek. Néhány esetben a korszerűsödő eszközrendszer tett feleslegessé feladatelemeket, vagy a gyengébb skálázhatóság. A továbbiakban érdekesebb feladattípusokat és az azokkal kapcsolatos tapasztalataimat, a hallgatók attitűdjeit, azok változását szeretném bemutatni. Alapvetően kétféle módszerrel történt a feladatkitűzés: Előadás+2 gyakorlat (egyéni kötelező konzultáció) Csak előadás

2 Szakok, szintek és tantárgyak Az Msc szakok: Növényorvos Msc (angol, magyar) Természetvédelmi mérnök Msc Agrármérnök Msc (angol, magyar) Környezetgazdálkodási agrármérnök Msc A Bsc szakok: Természetvédelmi mérnök Bsc Informatikus és szakigazgatási agrármérnök Bsc Környezetgazdálkodási agrármérnök Bsc Környezetmérnök Bsc Tárgyak: Térinformatika Térinformatika és alkalmazásai Alkalmazott informatika Térinformatika agráralkalmazásai Geoinformációs rendszerek Távérzékelés Növényvédelmi informatika Informatika ágazati alkalmazásai Környezeti- és térinformatika Infrastruktúra, kiindulási pontok Tanszékünkön 2002-től kezdődően a térinformatikához, 3D megjelenítéshez köthető tárgyak oktatásában a terepi GPS (később GNSS) mérés szerepel. Az elkészítendő jegyzőkönyv követelményei az idők során változtak, ahogy a mérőeszközök is [7]. Kezdetektől fontos célként szerepelt, hogy adatainkkal kezdjünk valamit. A sokrétű térinformatikai feldolgozási lehetőségeken belül a 3D domborzatmodell és terepmodell építés nagyon fontos mind a mezőgazdasági, mind a környezetvédelmi képzésben résztvevők számára [8]. Így adott volt a feladat. Állítsunk össze olyan gyakorlati feladatokat, melyek képesek megfelelni a kor kihívásainak: korszerűek, érdekesek, hasznosak és jól, sok kapcsolódási felületen köthetőek össze. Mindezen célok megvalósításához szerencsére az évtizedes fejlesztőmunka eredményeként rendelkezésre állnak a megfelelő háttéreszközök. Georgikon GNSS Bázisállomás és terepi eszközei ( ) 2007-ben indítottuk GNSS pontosító szolgáltatásunkat, melynek segítségével DGPS térinformatikai (1méter alatti pontosság) pontosító adatokat szolgáltatunk teljes Magyarországra internetes felületen. Keszthely 50 km sugarú környezetére pedig akár centiméteres pontosságú mérés érhető el RTCM 3 adatainkkal. Terepi méréseinket több, a fenti pontossági igényeket kiszolgálni képes hordozható, kézi eszköz segíti [9], [10]. Georgikon Térképszerver ( )

3 A Georgikon Térképszerver 2002-től kezdődően segíti az oktató-kutató munkát a Karon. Téradatokat szolgáltat a Balaton vízgyűjtőjére, széles körben használt adatforrás és fejlesztési kiindulópont [11], [12], [13]. Térinformatikai Labor Különböző oktatótermekben, akár több csoport dolgozhat azonos időpontban a legkorszerűbb térinformatikai szoftverrendszerek egyikével (ArcGIS). 3D objektummodellezéshez kapcsolódó feladatok A feladatcsoport alapja egy adott, létező terepi objektum 3D modellalkotása. A konkrét objektumot a hallgatók választhatták ki. Ez kétféle irányban történhetett. Szakjuknak megfelelően mezőgazdasági vagy környezetvédelmi irányban javasolt a választás, de nem kötelezően. A modellel a továbbiakban még további műveleteket kellett végezni. Ezek a következők lehettek szakoktól és a tárgy tematikájától függően: webes publikálás 3D webes térképi helyre illesztés saját terepi modellre illesztés teljesen webes fejlesztés (webes modellépítés) beillesztés dokumentumba Modellépítés és egyszerű webes publikálás Alapesetben épület külső modell készítése volt a feladat. Javasolt szoftver: Google Sketchup ( Javasolt publikációs felület: Google Sketchup 3DWarehouse ( A hallgatók leginkább azokat a feladatokat kedvelték és a legjobb eredmények is ott születtek, ahol az objektummal szoros volt a fejlesztő (fejlesztők) kapcsolata. Ilyenek voltak az egyetem épületei, saját gazdaság objektumai. Választani is ezeket választották leginkább, és akik könnyen tudtak választani, motiváltabbak is voltak. Leginkább az Msc csoportok értek el jó eredményeket ennél a feladattípusnál. 1. ábra Pannon Egyetem Georgikon Kar A épülete (hallgatói munka)

4 Az 1. ábrán egy háromfős csoportmunka eredménye látható. Érezhető volt, hogy a csoportmunka pluszmotivációt adott. Több hasonló színvonalú munka is készült, melyeknél fontos volt a munkamegosztás. Más-más végezte a fényképezést, tervrajzok beszerzését 3D modell webes térképi helyre illesztése További feladat volt bizonyos csoportoknál a webes 3D publikáció. Javasolt szoftver: GoogleEarth ( ). Ezt a feladatot leginkább plusz lehetőségként kapták a hallgatók, hogy feladatuk értéket növelhessék. Mivel ennek a feladattípusnak a kontaktórai előkészítése csak a feladatkitűzést tartalmazta, így a megoldás színvonala nagyon vegyes volt. 2. ábra Badacsonyi Szőlészeti Borászati Kutatóintézete GoogleEarth felületen (hallgatói munka) Saját domborzatmodellre illesztés Harmadik kiterjesztési lehetősége a 3D objektumrajzoló feladatnak a saját terepi modellre illesztés volt. Kötelező feladatként a térinformatika tárgy Bsc hallgatóinak kellett megoldani, terepi GNSS (Global Navigation Satellite System), GPS (Global Position System) méréshez kapcsolódóan. A gyűjtött GNSS adatokból megrajzolt domborzatmodellre kellett illeszteni az objektumot. A terepi mérésekre a Kányavári-szigeten és a Badacsony oldalában került sor. A beillesztett objektumok híd, kilátó, tanösvény információs táblák, épületek voltak. A feladat megoldásához több, egymástól struktúrájában jelentősen különböző szoftvert kellett összehangolni (GNSS terepi vezérlő, domborzatgeneráló, 3D modellező és publikáció esetén térképszerver). Érdekes volt látni, hogy a hallgatók mennyire ki tudták használni az újabb szoftververziók adta egyszerűsítési lehetőségeket. Ez önálló kutatómunkát jelentett (Bsc!), de egyszerűsítette munkájukat [14].

5 3. ábra Badacsonyi Szőlészeti Borászati Kutatóintézete GNSS felmérés pontfelhőjén (hallgatói munka) Teljesen webes fejlesztés (webes modellépítés) Negyedik kiterjesztési lehetőség a Google Building Maker webes fejlesztőeszköze volt, melyet órai feladatként próbálhattak ki a hallgatók. Ez egy nagyon egyszerű épületváz megrajzolása után (melyhez szükséges a helyismeret) lehetővé teszi a GoogleStreetView felmért területein a képek objektumra igazítását és így 3D modell generálását. Érdekes, játékos feladat. Akár általános iskolásoknak is érdekes lehet a Paint 2D-je helyett vagy mellett a Sketchup 3D objektumrajzoló program. 4. ábra Google Building Maker épület

6 3D modell dokumentumba illesztése Az ötödik lehetőséget a hallgatók mérési jegyzőkönyveik érdekesebbé tételére használhatták. Ez azt jelentette, hogy beszúrhattak saját vagy letöltött 3D objektumot a jegyzőkönyv szövegfájlba (doc, pdf). Nagyon sokan éltek a lehetőséggel és (akár jobb híján) valamely egyetemi épület modelljét illesztették be. Kontaktórai előkészítése ennek a feladatnak sem volt, így önálló kutatómunkát igényelt. Mely szoftverek alkalmasak a feladatra? Letöltés, telepítés Jellemzően az informatika iránt érdeklődőbb hallgatók választották, de érdekes volt nézni, hogy sok esetben, aki egyébként soha nem telepített ismeretlen alapszoftvert a gépére, azoknak a fantáziáját is megmozgatta. 3D feladat továbbfejlesztési lehetősége 5. ábra Kányvári-sziget 3D modellje PDF dokumentumba ágyazva A hatodik lehetőség a legújabb tervünk a terepi GNSS, GPS méréshez kapcsolódó térbeli pontok közvetlen GoogleEart feltöltése. Ezzel bővíteni szeretnénk a GNSS mérés 3D kapcsolódási pontjait. Tapasztalatok összefoglalása Érdekes feladatokkal dolgoztunk. Ez azt jelentette, hogy a hallgatók kreatív alkotó munkát végeztek, amelyeknek legtöbb esetben később is felhasználható, konkrét eredménye lett. Az egyéni feladatkitűzés miatt a hallgatók értékelésbe is bevonhattuk. Jelentős számban vált a feladattípus szakdolgozat, diplomadolgozat, egyéb fejlesztési feladat alapjává. A feladatkitűzés, megoldás folyamatában egyértelműen elkülöníthetőek azok a csoportok, ahol két kötelező konzultációval segítettük a munkát azoktól, ahol csak a feladat kitűzése és a megoldás technikai elemeinek bemutatása zajlott. A hallgatók igényelték a konzultációt (minden szinten és csoportban), és eredményeik átlagosan 1 szinttel jobbak lettek.

7 References [1] Busznyák J. - Berke J. (2007): Vizuális technológiák oktatása, Multimédia az Oktatásban Konferencia Elektronikus Kiadványa, Budapesti Műszaki Főiskola, 1995/2007 v13.0, ISBN , Budapest. [2] Busznyák J. Berke J. (2008): GPS és vizualitás, XIV. Multimédia az Oktatásban konferencia Elektronikus Kiadványa, Budapest, ISBN [3] Busznyák J. - Berke J. (2008): The Instruction of visual technologies, Journal of Applied Multimedia, Vol. III/1, pp. 1-6., ISSN , [online] elérhetőség: [olvasva: május 7.]. [4] Busznyák J. - Magyar M. - Nagy S. - Berke J. (2006b): 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 , ISBN: [5] Busznyák J. (2004): Multifunkcionális, multimédia elemeket tartalmazó mobil elérésű távoktatási tananyag összeállítása és tesztelése, X. Multimédia az Oktatásban Konferencia Kiadványa, Szeged, pp , ISBN [6] Zentai L. - Guszlev A. (2007): Web2 és térképészet, Geodézia és Kartográfia Online, LVIII/11, pp [online] elérhetőség: május 7.]. [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 [8] 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 , ISSN , [online] elérhetőség: [olvasva: május 7.]. [9] Tamás J. (2004): A GPS néhány további alkalmazási területe - Mezőgazdasági alkalmazások. In: Ádám J., Bányi L., Borza T., Busics Gy., Kenyeres A., Krauter A., Takács B. (szerk.) Műholdas helymeghatározás, Egyetemi tankönyv pp , Műegyetemi Kiadó, Budapest. [10] 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 Elektronikus változat: ISBN , [online] elérhetőség: [olvasva: május 7.]. [11] Busznyák J.(2004): GPS helymeghatározás, navigáció és adatgyűjtés. In Mamika Elektronikus Tananyaggyűjtemény, Veszprémi Egyetem, Keszthely, ISBN [12] Busznyák J. (2004): Georgikon térképszerver és kapcsolódó kutatási programok, XLVI. Georgikon Napok Kiadványa, p. 50. Keszthely ISBN X, Elektronikus Kiadvány ISBN [13] Busznyák J. (2004): Mobil eszközzel is elérhető térinformatikai és egyéb adatbázisok fejlesztése, II. ACTA Agrária Kaposváriensis, Vol. VIII/3, pp Kaposvár, ISSN , [online] elérhetőség: [olvasva: május 7.]. [14] 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, ISBN-10: , ISBN-13: [15] Sári Á. (2009): 3D valósághű terepi modell készítése terepi és légifelvételek alapján, Diplomamunka, Gábor Dénes Főiskola.