Térinformatika növényvédelmi alkalmazása Előadásvázlat
Növényvédelemben használható GIS eszközök (I.) Relációs téradat adatbáziskezelési eszköztár Térinformatikai ( GIS) rendszerek Térinformatikai (GIS) műveletek Térinformatikai (GIS) elemzések Kimeneti lehetőségek a GIS rendszerekben Nyílt webtérképek alkalmazása, létrehozása Digitális térkép készítése, georeferencia Hálózati kiegyenlítés, koordináta rendszerek, vetületek GNSS (Globális helymeghatározó) rendszerek alkalmazása GNSS korrekciók GNSS bázisállomás rendszere/rendszerek Méréstervezési eszközök használata GNSS mérés végrehajtása Mérési eredmények feldolgozása Megjelenítés eszközei, 3D lehetőségek 2
Téradatkezelés eszközei Hozzáférés műveletek Adatbáziskezelés eszközei Relációs modell Térinformatikai rendszerek alapvető feladatai Adatmodell Térinformatikai rendszerek alapvető műveletei I-II. Térinformatikai elemzés műveletei Döntéstámogatás Szimuláció Térképformátumok, térképszerverek Konverzió Webes Mashup térképezés 3
Adatbáziskezelés eszközei Adatbáziskezelés feladata Adatmodell típusai Relációs adatmodell Kulcs, funkcionális függőség Normálformák Kapcsolatok Műveletek 4
Adatbázis Sémák, adatmodellek alkotása Adataink kapcsolatokkal együtt történő ábrázolása, tárolása Egyed, kapcsolat, tulajdonság Adatbáziskezelő rendszerek feladatai Adatbázis létrehozása Lekérdezések végrehajtása Adatvédelem, adatbiztonság Integritási feltételek vizsgálata Szinkronizáció 5
Adatmodell típusok Hálós Gráfszerkezet Egyedek: csomópontok Kapcsolat: élek Egyed tulajdonságok Hierarchikus Relációs Speciális gráf: fa A táblázattal adott egyedek közti kapcsolatot nem az adatmodellel együtt adjuk meg Objektum-orientált Relációs adatbázis kezelők alkalmazása az objektum orientált GIS szoftverekben is általános 6
Relációs adatmodell Táblázat (oszlopai tulajdonságtípusok), vagy tulajdonságtípus-halmazok direkt szorzatának részhalmaza R (A 1,A 2, A n ) A 1,A 2, A n attribútumok R reláció elnevezése N reláció fokszáma Egyedtípus = Reláció Táblákat közös oszlopok kötik össze 7
Kulcs, funkcionális függőség Attributumok legszűkebb részhalmaza, mely a reláció minden sorát egyértelműen azonosítja Egyszerű kulcs Összetett kulcs Külső kulcs Adott attribútum részhalmaz funkcionálisan meghatároz egy másikat, ha egy értékéhez pontosan egy érték tartozik a másikban Teljes függőség, ha nem függ részhalmazaitól Tranzitív függőség, ha van köztes, funkcionálisan függő attribútumhalmaz 8
Normálformák 1. NF Reláció minden sorában pontosan egy attribútumérték van Sorszám Név Lakhely Kazettakód Kazettacím 101 Kiss Lajos Keszthely 1001,3002 Egri csillagok, Aranyember 102 Tóth Ottó Budapest 2008 Beszterce ostroma 103 Nagy Géza Siófok 3002 Aranyember Sorszám Név Lakhely Kazettakód Kazettacím 101 Kiss Lajos Keszthely 1001 Egri csillagok 101 Kiss Lajos Keszthely 3002 Aranyember 102 Tóth Ottó Budapest 2008 Beszterce ostroma 103 Nagy Géza Siófok 3002 Aranyember 9
Normálformák - 1. NF II. Sorszám Név Lakhely Kazettakód Kazettacím 101 Kiss Lajos Keszthely 1001,3002 Egri csillagok, Aranyember 102 Tóth Ottó Budapest 2008 Beszterce ostroma 103 Nagy Géza Siófok 3002 Aranyember Sorszám Név Lakhely 101 Kiss Lajos Keszthely 102 Tóth Ottó Budapest Sorszám Kazettakód Kazettacím 103 Nagy Géza Siófok 101 1001 Egri csillagok 101 3002 Aranyember 10
Normálformák 2. NF 1. NF-ban van és minden másodlagos attribútum teljesen függ a kulcstól Sorszám Név Lakhely Kazettakód Kazettacím 101 Kiss Lajos Keszthely 1001 Five Little Pigs 101 Kiss Lajos Keszthely 3002 Aranyember 102 Tóth Ottó Budapest 2008 Beszterce ostroma 103 Nagy Géza Siófok 3002 Aranyember Sorszám Kazettakód 101 1001 101 3002 Sorszám Név Lakhely 102 2008 101 Kiss Lajos Keszthely 103 3002 102 Tóth Ottó Budapest 103 Nagy Géza Siófok Kazettakód Kazettacím 1001 Five Little Pigs 3002 Aranyember 2008 Beszterce ostroma 11
Normálformák 3. NF 2. NF-ban van és egyetlen másodlagos attribútum sem függ tranzitíven a kulcstól Sorszám Kazettakód 101 1001 101 3002 102 2008 103 3002 Sorszám Név Lakhely 101 Kiss Lajos Keszthely 101 Kiss Lajos Keszthely 102 Tóth Ottó Budapest 103 Nagy Géza Siófok Sorszám Kazettacím 1001 Five Little Pigs Sorszám Név 3002 Aranyember 101 Kiss Lajos 2008 Beszterce ostroma 102 Tóth Ottó 103 Nagy Géza Név Kiss Lajos Tóth Ottó Nagy Géza Lakhely Keszthely Budapest Siófok 12
Kapcsolatok Egy-egy Egy-több Több-több Vizsga Diák Dazon Dnév 1 Vazon Tazon Dazon Jegy 1 Tanár Tazon Tnév 13
Reláció műveletei Unió, Metszet Descartes szorzat Projekció Szelekció Hányados Metszet Összekapcsolás Természetes összekapcsolás 14
Desktop GIS rendszer felépítése Fájlkezelő, katalogizáló Koordinátabeállítások Adatrétegek áttekintése Térképező Megjelenítés, lekérdezés Elemzések Eszköztár Konverzió Elemzés 15
Fontosabb GIS adatmodellek, adatformátumok Vektoros adatmodell Spagetti-modell Hálózati modell Topológiai modell Raszteres adatmodell Hibrid adatmodell Vektoros Shapefálj Geoadatbázis DXF, DWG (CAD) Raszteres Grid 2,5D-3D DEM-TIN Szintvonal, pontfelhők, 3D Lézerszkenner formátumok SOLAP multidimenzionális adatstruktúrák Hiperspektrális adatformátumok 16
Hibrid adatmodell, Mashup térkép Raszteres és vektoros adatokat hibrid rendszerek segítségével együtt használhatunk. Vektoradatokat, raszteradatokat és attribútumadatokat a modellnek legjobban megfelelő módon külön-külön tárolják. A műveleteket mindig abban a modellben hajtják végre ezek a rendszerek, mely előnyös a kérdéses művelet szempontjából. A rendszerek széleskörűen alkalmazzák a vektor-raszter, raszter-vektor átalakításokat a műveletek előtt és után. Hibrid adatmodellre épül a GoogleMaps szolgáltatása. Összegyúrt térkép (Mashup): több internetes vagy egyéb forrásból készített összeállítás (gyakran másik alkalmazást (API) épít be magába). MASHUP Hibrid térkép 17
GIS műveletek, szerkesztés Adatbázisműveletek Transzformációk Lekérdezések térbelivé alakítása Szomszédság elemzése Méretmeghatározás Összevonás, átkódolás, egybeolvasztás Fedvényezés (overlay) Védőövezet,puffer zóna (buffer) generálása Modellezés (domborzatmodell) Elem mozgatása, forgatása, másolása és beillesztése, törlése Töréspont hozzáadása és törlése, mozgatása Töréspont meglévő jellemzőinek szerkesztése Vonal és poligon átalakítása sketch (vázlat) használatával Poligon elem felosztása Vonal elem felosztása, trimmelése, kiterjesztése, darabolása Elem méretaránya, vágása Elem geometriájának arányos nyújtása Elem egyszerűsítése és simítása (generalizálás) 18
Generalizálás, mozgatás, nyújtás, poligon átalakítás 19
GIS elemzések DDM elemzések Lejtés Kitettség Rálátás Hálózatok elemzése Közlekedési tervezés Szerkesztés, átlapolás Övezetgenerálás 20
Döntéselőkészítés, térbeli területi modellezés On-line döntéstámogató rendszer Gyors döntési lehetőség megteremtése Szimulációs lehetőségek Térbeli, területi statisztika Sűrített információk Információk, információs szintek kombinációja Heterogenitás, klaszterezettség Szimuláció Objektumok, események, folyamatok Monitoring Változások figyelése Modell működtetése Visszacsatolás (monitoring) Modell finomítása Validálás 21
Térinformatikai rendszerek alapvető műveletei I-II. Térinformatikai rendszer feladatai Adatgyűjtés Adattárolás Lekérdezés Elemzés Megjelenítés Publikálás Adatbázis Térkép Modell Adatok Szoftver Hardver Fejlesztő, felhasználó Feldolgozás 22
Videók, animációk az I. fejezethez Videók MASHUP Hibrid térkép Animációk 23
Feladatok az I. fejezethez I. Kérdés 1. Jelölje ki az elsődleges kulcsot! 2. Adjon meg funkcionális függőséget! Személyi szám Név Névnap 1-561211-1251 Kiss János December 27. 2-881111-2514 Nagy Ferenc November 23. 1-331010-2314 Nagy Ottó Október 4. 24
Feladatok az I. fejezethez II. Kérdés 1. Első normálformában van-e az adatbázis? 2. Második normálformában van-e az adatbázis? 3. Harmadik normálformában van-e az adatbázis? 4. Ha nincs, akkor mindhárom esetben hozza az adott formára! Személyi szám Név Névnap 1-561211-1221 Kiss János December 27. 2-881111-2514 Tóth Katalin November 25. 1-331010-2314 Nagy Ferenc Október 4. 25
Feladatok az I. fejezethez III. Kérdés Hozzon létre egy a több kapcsolattal több-több kapcsolatot a vásárlás, vásárló, eladó és gyomirtószer táblák segítségével! (egy vásárló több eladótól is vásárolhat, egy eladó több vásárlót is kiszolgálhat) Vásárló (Vazon, Vnév) Eladó (Eazon, Enév) Vásárlás (Vásárlásazon, Összeg, ) Gyomirtószer (Gyomirttóazon, Gyomirtónév, Gyomirtóár, ) 26
Műveletek bemutatása (ArcExplorer JEE) Rétegek és térképösszeállítás Új térképi réteg létrehozása (pont, vonal, poligon) Raszteres, vektoros rétegek kezelése Pufferzóna kialakítása Kijelölés Vetületek kezelése Megjelenítés Méretarányfüggő megjelenítés Térképi kimenet létrehozása Hozzáférés a szoftverhez: http://esri.com/aejee 27
Felhasznált térképi források ESRI térképszerver http://geographynetwork.com Georgikon térképszerver http://vektor.georgikon.hu AIR térképszerver http://terkep.air.gov.hu/terkep Corine Land Cover 2000 adatbázis http://fomi.hu/corine/clc2000_index.html 28
ESRI térképszerver http://geographynetwork.com 29
Georgikon térképszerver 30
AIR térképszerver 31
Corine Land Cover 2000 adatbázis 32
Rétegek és térképösszeállítás megnyitása Hozzáférés a szoftverhez: http://esri.com/aejee ESRI térképszerver: http://geographynetwork.com 33
Mintavételi térkép generálás GPS pontok alapján EOV koordináták 519765.682 150407.097 519672.151 150417.697 519725.152 150353.472 519636.609 150370.308 519687.116 150302.966 519598.573 150318.554 519649.703 150252.459 519562.408 150268.671 519608.549 150200.705 519520.630 150216.917 519571.761 150150.198 519483.218 150165.163 519532.478 150096.574 Hozzáférés a szoftverhez, mintafájlokhoz és lépésenkénti leírás: http://esri.com/aejee 34
Szövegfájl létrehozása - *.csv 35
Shape file generálás Shape generálás lépései.csv (Comma Separated Values) fájl létrehozása (pl: notepad) a pontok koordinátái alapján Shape file generálás (pl: ArcExplorer JEE) Megjelenítés (pl: ArcExplorer JEE) MASHUP térképösszeállításban 36
Generált pontok megjelenítése 37
HOTLINK webhivatkozás és a shape állományok 38
Raszteres réteg hozzáadása térképszerverről 39
Raszter kiválasztása 40
Megjelenítés raszteres alapfelületen 41
Vektoros réteg hozzáadása shape file-ból 42
Pufferzóna létrehozása Pontok kijelölése Puffer zóna 43
Pufferzóna megadása a pontszerű objektumokra 44
Többszörös Pufferzóna 45
Többszörös bufferzóna különböző rétegeken 46
Kijelölés Attribútumok alapján Logikai lekérdezéssel Megjelenítés alapján Elhelyezkedés alapján Térbeli lekérdezéssel GIS műveletek 47
Generált shape attribútumtábla 48
Kijelölés Kapcsolt kijelölés Attribútumtáblában Térképi rétegen 49
Kijelölés lekérdezéssel 50
Kijelölés megjelenítés alapján 51
Kijelölés elhelyezkedés alapján 52
Kijelölés térbeli lekérdezéssel 53
Vetületek GIS beállítások 54
Vetületváltás 55
Földrajzi vetület 56
Eckert IV. vetület 57
Ortografikus vetület 58
Alberts Equal Area vetület 59
Megjelenítés - Corine Land Cover 2000 adatbázis GIS térképösszeállítás 60
Lépcsőzetes kitöltés 61
CLC2000 Nomenklatúra 62
Corine Land Cover nomenklatúrarészlet Code Level 3,"Label Level1","Label Level2","Label Level3","RGB Color" 112,"Artificial surfaces","urban fabric","discontinuous urban fabric","255-000-000" 121,"Artificial surfaces","industrial, commercial and transport units","industrial or commercial units","204-077-242" 141,"Artificial surfaces","artificial, non-agricultural vegetated areas","green urban areas","255-166-255" 142,"Artificial surfaces","artificial, non-agricultural vegetated areas","sport and leisure facilities","255-230-255" 211,"Agricultural areas","arable land","non-irrigated arable land","255-255-168" 221,"Agricultural areas","permanent crops","vineyards","230-128-000" 231,"Agricultural areas","pastures","pastures","230-230-077" 242,"Agricultural areas","heterogeneous agricultural areas","complex cultivation patterns","255-230-077" 311,"Forest and semi natural areas","forests","broad-leaved forest","128-255-000" 411,"Wetlands","Inland wetlands","inland marshes","166-166-255" 412,"Wetlands","Inland wetlands","peat bogs","077-077-255" 63
Kitöltés egyedi szimbólummal 64
Méretarányfüggő megjelenítés Körvonal: 1:7500 és 1:30000 méretaránytartományban Pontok: 1:15000 fölötti méretaránytartományban Parcellák: 1:7500 fölötti méretaránytartományban 65
Méretarányfüggő megjelenítés II. 66
Térképi kimenet létrehozása 67
Térképformátumok, térképszerverek Hagyományos térkép- Digitális térkép Méretarányfogalom átalakulása Georeferencia Rétegek használata Térképezés Adatforrások különbözősége Térképek elérése webes felületen Webtérképek Webtérképek rétegei Térképösszeállítások 68
Digitális térkép létrehozása Nem csak egyszerűen a térkép tartalmának számítógéppel kezelhető, digitális leírása (Nincs szükség szelvényekre bontásra, valós méretűek az elemei, pontos illeszkedésekkel, topológiával rendelkezik, gyakran rétegeket, objektumokat használ). Elsődleges adatnyerési eljárások Mérésekből (GPS) Meglévő jegyzőkönyvekből Elsődleges adatnyerési eljárásokkal általában vektoros adatokat állítunk elő. Másodlagos forrásból Digitalizálással, majd automatikus vagy kézi vektorizálással Másodlagos eljárásoknál georeferálás, vektorizálás esetén szintén vektortérképet kapunk. Amennyiben a másodlagos adatnyerést (szkennelést) georeferálás után nem követi vektorizálás, digitális rasztertérkép az eredmény. 69
Adatminőség ellenőrzése Adatok érvényességét leginkább befolyásoló tényezők: adatok eredete geometriai pontosság attribútum adatok pontossága attribútum adatok konzisztenciája topológiai konzisztencia adatok teljessége, aktualitása 70
Térképszerverek elérése webes felületen Példák térképszerverek böngészővel történő használatára Keresés talajtípusra Agrár-környezetgazdálkodási Információs Rendszer http://terkep.air.gov.hu/terkep/ Keresés térképellátottsági információra Georgikon Térképszerver http://map.georgikon.hu Keresés Természetvédelmi Információs rendszer http://geo.kvvm.gov.hu/tir Webtérképek 71
AIR Térképtár elérése webes felületen Webcím http://terkep.air.gov.hu/terkep/ Szolgáltatás Belépés a nyilvános térképekhez Térkép betöltése: Magyarország genetikus talajtérképekeresés talajtípusokra Réti csernozjom talaj Kijelölés a lekérdezés eredményei alapján 72
Keresés talajtípusra 73
Georgikon Térképszerver elérése webes felületen Webcím http://map.georgikon.hu Szolgáltatás Talajtérképek a Balaton vízgyűjtőjére http://vektor.georgikon.hu/website/talajmap/viewer.htm Aktív réteg beállítása (Active Layer) Zala megyei szelvényhatáros térképek (zalaszh) Lekérdezés Field: Telepules, Operator: Egyenlő, Value: Zalaszentgrót Lekérdezés futtatása (Add to Query String, Execute) Kijelölés a lekérdezés eredményei alapján 74
Keresés szelvényhatáros talajtérképekre 75
Természetvédelmi Információs rendszer Webcím http://geo.kvvm.hu/tir Szolgáltatás Térkép megnyitása Aktív réteg és láthatóság beállítása (Rétegek) EOTR 10 szelvényháló Keresés 32-212 1:10000 EOTR szelvényre Keresés az aktív rétegen 76
Keresés webtérképen 77
Nyitott webtérképek alakalmazása Nyilvános API (Application Programming Interface) Összetett webtérképészeti rendszerek, amelyek biztosítják az API-t mások weboldalán és termékein való újrafelhasználáshoz. Ilyen rendszer például a Google Maps a Google Maps API-val, vagy a YahooMaps, ESRI ArcIMS, GIS Server API Jelentősebb webtérképek GoogleMaps http://maps.google.com YahooMaps http://maps.yahoo.com Bing http://www.bing.com/maps Geoportal http://geoportal.fr 78
Webtérkép egyszerű internetes publikálása Google webszolgáltatások http://picasaweb.google.com http://youtube.com http://googlemaps.com Honlapszerkesztő program Projektwebhely Webes térképszerver Webes képszerver Webes videószerver http://microsoft.com Webtárhely szolgáltató Webtárhely szolgáltató Honlapkészítő program http://ingyenweb.hu 79
Térképet tartalmazó webhely létrehozása Megvalósítás lépései: 1. Témaválasztás 2. Térkép létrehozása, adatok feltöltése a. Webalbum létrehozása, képek feltöltése b. Videók feltöltése az internetre 3. Webhely létrehozása, térkép beágyazása 4. Webhely közzététele 80
Videók, animációk az II-III-IV. fejezethez Videók Puffer zóna GIS műveletek GIS beállítások GIS térképösszeállítás Webtérképek Animációk 81
Feladatok a II-III-IV. fejezethez I. Keresse meg az AIR genetikus talajtérképén Fejér megye jellemző talajtípusát! 82
Feladatok a II-III-IV. fejezethez II. Készítse el az ArcExplorer JEE segítségével az alábbi pontokat tartalmazó (bp.shp) shape fájlt! 1. Parlament 47.507,19.046 2. Lánchíd 47.499,19.044 3. Mátyás-templom 47.502,19.034 83
Feladatok a II-III-IV. fejezethez III. Keresse meg az ArcExplorer JEE ( vagy más megjelenítőszoftver) segítségével az alábbi Mashup (több forrásból származó) talajtérképellátottsági- és talajtérképet! 1. Add internet server 2. http://vektor.georgikon.hu Talajmap 3. http://geo.kvvm.hu Nitrat (90% átlátszóság) 84
Feladatok a II-III-IV. fejezethez IV. Nyissa meg ArcExplorer JEE (vagy más megjelenítő) segítségével az http://geographynetwork.com webhelyen az Atlas_Landuse.shp adatbázist és a projekciót állítsa Eckert IV, SPHERE-re! 85
Feladatok a II-III-IV. fejezethez V. Nyissa meg ArcExplorer JEE (vagy más megjelenítő) segítségével az http://geographynetwork.com webhelyen az Atlas_Landuse.shp adatbázist és jelöljön ki 20 km-es pufferzónát Magyarország folyói körül! 86
Feladatok a II-III-IV. fejezethez VI. Nyissa meg ArcExplorer JEE (vagy más megjelenítő) segítségével az http://geographynetwork.com webhelyen valamelyik adatbázist és próbálja ki az alábbi funkciókat! Egyedi (One Symbol) Lépcsőzetes (Graduated Symbols) Egyedi (Unque Symbols 87
Feladatok a II-III-IV. fejezethez VII. Nyissa meg ArcExplorer JEE (vagy más megjelenítő) segítségével az http://geographynetwork.com webhelyen valamelyik adatbázist és készítsen térképösszeállítást (Layout) az alábbi elemekkel! Kép Szöveg Északjel Méretarány Jelmagyarázat 88
Feladatok a II-III-IV. fejezethez VIII. Nyissa meg ArcExplorer JEE (vagy más megjelenítő) segítségével az http://geographynetwork.com webhelyen valamelyik adatbázist és állítson be legalább három rétegre különböző méretarányban történő láthatóságot! 89
Feladatok a II-III-IV. fejezethez IX. Készítsen GoogleMaps térképet tetszőleges mezőgazdasági témában legalább öt objektummal, beillesztett képekkel, majd küldje el a hivatkozását e-mailben! 90
Transzformáció georeferálás A kép, térkép pontjaihoz koordinátákat rendelünk Alapponti rendszerek OGPSH Magassági alappontok Vízszintes alappontok Integrált Geodéziai Alapponthálózat (INGA) kb. 2000 olyan alappontot, melyeket többféle méréstechnikával, többféle vonatkoztatási rendszerben határoznak meg, új típusú állandósítással. Cél a 4D geodézia és a fenntarthatóság. Georeferálás Grafikus Manuális 91
Geoidunduláció GPS mérés: ellipszoid feletti magasság Tengerszint feletti magasság: figyelembe kell venni a geoidundulációt A geoidunduláció a Föld fizikai alakját jellemző, a Föld nehézségi erőterének egy kiválasztott szintfelülete (geoid) és a Föld alakját geometriailag helyettesítő forgási ellipszoid közötti távolság, a pont ellipszoidi normálisán mérve. h = H + N h a pont ellipszoid feletti magassága H a pont tengerszint feletti magassága N a pontban lévő geoidunduláció értéke 92
Geoidunduláció Magyarországon Geoid Óceánok és tengerek felszíne, ha kicsi csatornákon összekötnénk a szárazföld alatt (Listing 1873) A geoid formája függ a gravitációtól és a centrifugális gyorsulástól A geoidhoz leginkább hasonlító szabályos, matematikailag leírható test az ellipszoid 93
Egységes Országos Térkép Rendszer (EOTR) Magyarország területét 85 db 48000x32000m-es 100000-es szelvény fedi le. A 32 szelvény északnyugati EOV koordinátája például (480000;160000). 32-es szelvény 431 M 1:100 000 32 M 1: 50 000 32 4 M 1: 25 000 32 4 3 M 1: 10 000 32 4 3-1 94
EOV koordináták Az EOV kettős vetítésű, szögtartó, ferdetengelyű, metsző hengervetületi rendszer Alapfelülete az IUGG/1967 ellipszoid. A vetítés kettős az IUGG/1967 ellipszoidról a Gauss gömbre, majd onnan a süllyesztett (metsző) hengerre történik a vetítés. Az ország területe egyetlen hengervetületre képződik le. A metszőkörön belül hosszrövidülés, a körön kívül hossznövekedés figyelhető meg. A kezdőkoordinátákat 200km-rel délre és 650km-rel nyugatra helyezték. Így az Y koordináták kisebbek, az X koordináták pedig mindig nagyobbak 400-nál, tehát jól megkülönböztethetők. 95
Egységes Országos Magassági Alaphálózat (EOMA) Magyarország első szintezését 1873-1913 között adriai alapszinthez végezték. Nadap főalappont magassága maf 173,8385 m. A II.világháború után használt balti alapszint Nadap főalappont magassága mbf 173,1638 m, amely 0,6747 m- rel alacsonyabb. 96
Transzformáció OGPSH (ETRS89-WGS84) EOV EOV OGPSH (ETRS89-WGS84) OGPSH (Országos GPS Hálózat) ETRS89 (European Terrestrial Reference System 1989) WGS-84 (World Geodetic System 1984 ) EOV (Egységes Országos Vetület) Hozzáférés a szoftverhez: http://www.gnssnet.hu/letolt3.php 97
Transzformáció Koordináták (φ, λ, h) OGPSH (Országos GPS Hálózat) ETRS89 - WGS- 84(European Terrestrial Reference System 1989 - World Geodetic System 1984 ) : Keleti sarokpont: 46,682803552 17,340250842 215,403 Észak-nyugati sarokpont: 46,685463630 17,345102758 220,276 Koordináták (y, x, H) EOV (Egységes Országos Vetület): Keleti sarokpont: 519404,937 150145,958 170,295 Észak-nyugati sarokpont: 519782,473 150433,483 175,171 98
Transzformáció EOV OGPSH 99
Transzformáció EOV OGPSH 10
Transzformáció OGPSH EOV 10
Transzformáció OGPSH EOV 10
Georeferencia Georeferenciának nevezzük a raszterkép elhelyezési adatait a geodéziai koordinátarendszerben. Megoldás szokásos módjai: World fájl Header (GeoTiff, GeoJP2 ) Hozzáférés a szoftverhez: http://frankl.comdesign.at/geo/georeg.html 10
Georeferencia két pontból 10
Georeferencia több pontból (RMS) 10
Georeferálás Tábla körvonalrajz georeferálása WGS-84 Koordináták (φ, λ, h): Keleti sarokpont: 46,682803552 17,340250842 215,403 Észak-nyugati sarokpont: 46,685463630 17,345102758 220,276 10
Georeferálás Ismert koordinátájú pont megadása 10
Georeferálás - World file generálás: *.jpgw 10
Georeferálás Tábla körvonalrajz georeferálása EOV Koordináták (y, x, H): Keleti sarokpont: 519404,937 150145,958 170,295 Észak-nyugati sarokpont: 519782,473 150433,483 175,171 10
Georeferálás Ismert koordinátájú pont megadása 11
Georeferálás World file generálás: *.jpgw 11
Grafikus georeferálás Referálandó és a referált kép betöltése Kontrollpontok létrehozása Transzformáció kiválasztása Módosítások mentése Segédfájlok létrehozása Új raszter létrehozása Hozzáférés a szoftverhez (60 napos próbaverzió): http://www.esri.com/softw are/arcgis/arcinfo Grafikus georeferálás 11
Grafikus georeferálás Négy grafikus kontrollpont segítségével Polinomiális (1) 11
Videók, animációk az V. fejezethez Videók Grafikus georeferálás Animációk 11
Feladatok a V. fejezethez I. Mely OGPSH pontokat használja az EEHHTT transzformáció, ha a Galyatetőre alakalmazzuk? 11
Feladatok a V. fejezethez II. Digitalizáljon lapolvasó segítségével egy tetszőleges térképlapot, majd georeferálja három referenciaponttal a GEOREGARCVIEW szoftver segítségével! A szükséges koordinátákat térképszerverekről (pl: Googlemaps) szerezhetjük be. 11
Feladatok a V. fejezethez III. Digitalizáljon lapolvasó segítségével egy újabb, az előzővel átfedésben lévő térképlapot, majd georeferálja három referenciaponttal a GEOREGARCVIEW szoftver segítségével! Nyissa meg az előző feladat georeferált állományával együtt ArcExplorer JEE (vagy más) megjelenítővel és ellenőrizze a pontosságot! A szükséges koordinátákat térképszerverekről (pl: Googlemaps) szerezhetjük be. 11
GNSS rendszerek Internetes pontosításgnss (Globális helymeghatározó) rendszerek alkalmazása Navstar GPS Glonass Galileo... GNSS korrekciók, GNSS bázisállomás rendszere/rendszerek Méréstervezési eszközök használata GNSS mérés végrehajtása Mérési eredmények feldolgozása Megjelenítés eszközei, 3D lehetőségek 11
GNSS rendszerek Globális helymeghatározás alapelve GNSS rendszerek GPS Glonass Galileo BeiDou GNSS pontosítás GBAS SBAS Internetes pontosítás 11
Globális helymeghatározás Adott időpontban ismernünk kell három műhold koordinátáit. Amennyiben nagyon pontosan tudjuk mérni az időt, akkor a hullám terjedési sebesség és a közben eltelt idő alapján meghatározható, hogy milyen távolságra vagyunk a műholdtól. Ez egy műhold esetén egy gömbfelületet ad. Amennyiben két műholddal van kapcsolatunk, akkor mindkét műhold gömbjén rajta kell, hogy legyünk. Két gömb metszeteként egy kört kapunk. A harmadik műhold gömbje és a kör metszéspontjaként két pontot kapunk, amelyek közül mindig kizárható az egyik (pl. földfelszíntől távoli pontok). 12
Mérés pontosságát befolyásoló tényezők Műholdak pályaadathibái, órajel pontossága Hullámterjedés sebességének változása Ionoszféra állapota (mérés több frekvencián) Légkörben uralkodó aktuális viszonyok(hőmérséklet, nyomás, nedvességtartalom, egyéb jelenségek) Többutas hullámterjedés, DOP (Dilution of Position) GPS vevő környezete (árnyékolás, takarás) Környezetben érzékelhető elektromágneses zajok Szándékos zavarás GPS Jamming GPS Spoofing GPS Meaconing 12
GPS alrendszerei A GPS rendszer három alapvető alrendszerből épül fel: Űrszegmensből (műholdak), Felhasználói rendszerből (vevőkészülékek és szolgáltatások) Vezérlőrendszerből (földi vezérlő- és monitorállomások) GNSS rendszer 12
Szelektív hozzáférés, pontosság monitor Pontosság változása az SA 2000. május 2-i kikapcsolásakor Global Performance Assessments /Globális Működés Értékelése/ http://www.schriever.af.m il/gps 12
Navstar GPS NAVigation Satellite Timing And Ranging Global Positioning System 1973 Első műhold fellövése 1978 Hivatalos rendszerszolgáltatások 1995-től GPS SUPPORT CENTER http://gps.losangeles.af.mil USA VÉDELMI MINISZTÉRIUMA http://www.schriever.af.mil NAVIGATION CENTER http://www.navcen.uscg.gov 12
Glonass Teljes GLONASS rendszer 24 műholdból áll, 3 orbitális pályaszinten, amelyek 120 fokos szögben helyezkednek el Minden síkon 8 műhold helyezkedik el egymástól egyenlő távolságra, 45 fokos szélességi eltéréssel A műholdak 19100 km-es körpályán mozognak Periódusidő kb. 11 óra 15 perc Minden műhold külön frekvencián sugároz http://www.glonass-ianc.rsa.ru 12
Galileo A 27 működő és három tartalék műhold három pályasíkban 23 616 km sugarú pálya Integritás Integritási jeleket is Galileo műholdak fogják sugározni. legalább két műhold 25 fok felett 6s riasztási idő http://www.giove.esa.int 12
BeiDou - Compass Beidou-1 holdak jelzései és indítási története: 1A (2000. október 31.) 1B (2000. december 21.) 1C (2003. május 25.) 1D (2007. február 3.) A Beidou (Compass)-2 M1 (2007. április 14.) közepes magasságú pálya G2 műhold (2009. április 15.) G1 műhold (2009. január 16.) G3 műhold (2010. június 2.) Teljes második generációs rendszer 27 MEOs, 3 IGSOs, and 5 GEOs öt magasan keringő, valamint még 30 közepes pályamagasságú műholdat tartalmazna http://www.beidou.gov.cn 12
AGPS (=Assisted GPS), GPRS lefedettség GPS vételét javító módszer, amit a mobilszolgáltató nyújt Működése a telefonban lévő GPS és a mobilszolgáltató szervere közötti adatcserén alapul Az erőforrásigényes számítási feladatokat a mobilszolgáltató szervere végzi 12
AGPS (=Assisted GPS), GPRS lefedettség GPS vételét javító módszer, amit a mobilszolgáltató nyújt Működése a telefonban lévő GPS és a mobilszolgáltató szervere közötti adatcserén alapul Az erőforrásigényes számítási feladatokat a mobilszolgáltató szervere végzi http://www.t-mobile.hu/lakossagi/mobil_szelessav/hasznos https://www.vodafone.hu/lefedettsegi-terkep http://www.telenor.hu/internet/tudnivalok/lefedettseg 12
GPRS lefedettség Vodafone https://www.vodafone.hu/lefedettsegi-terkep Telenor http://www.telenor.hu/internet/tudnivalok/lefedettseg T-Mobile http://www.t-mobile.hu/lakossagi/mobil_szelessav/hasznos
Mobil internet szabványok CSD (Circuit Switched Data) vonalkapcsolt mobilinternet - 9,6 kbit/s - 1G GPRS (General Packet Radio Service) csomagkapcsolt - 115 kbit/s - 2G EDGE (Enhanced Data Rates for GSM Evolution) 3G a GPRS megerősítése - 236 kbit/s-os (112-400) - 2,5G harmadik generációs mobilhálózat, videóhívás is 384 kbit/s - 3G HSPA (High-Speed Downlink/Uplink Packet Access) a HSDPA elméleti adatátviteli sebessége az eszköztől és a lefedettségtől függően akár 21 Mbit/s 3,5G 4G LTE (Long Term Evolution) 1Gbit/s - 4G 13
Navigáció 13
Navigáció, útvonaltervwzés mobiltelefonon (2008) 13
Pontosító rendszerek Abszolút Relatív méréstervezés Geodéziai pontosságra Térinformatikai pontosságra Navigációs pontosságra Pontosság növelése a cél Rendszer hibafelismerési képességnövelése (integritás) a cél Minél kevesebb kiesés (rendelkezésre állás) a cél SoL (Safety of Life) 13
GPS pozícióhibák 13
Differenciális korrekció elve 13
GPS mérés jellemző pontosságai 13
Méréstípus, pontosítási módszer szerint Utófeldolgozás Abszolút: tracklog DGPS: adatgyűjtés Relatív: nagypontosságú koordináta-meghatározás Valós idő Abszolút: navigáció DGPS: sorvezetés Relatív: kitűzés, földmunkák 13
Földi pontosítás Egyetlen bázis Pontossága a bázistól távolodva csökken Több bázis Pontossága nem homogén Hálózati pontosítás (VRS - Virtual Reference Stations) Pontossága homogén A rendszer pontossága csak kis mértékben változik egyetlen állomás kiesése esetén 13
Trimble VRS rendszer 14
GPS Glonass Trimble VRS bázisok Magyarországon 14
VRS rendszer mezőgazdasági felhasználásra 14
GNSSnet bázisai és VRS rendszere Magyarországon Hagyományos RTK GNSSnet Hálózati RTK GNSSnet NtripCaster IP cím, port száma: 84.206.45.44:2101 http://gnssnet.hu 14
Geotrade többázisos rendszere Geotrade GNSS lefedettség Host: www.geotradegnss.hu Port: 2101 http://www.geotrade.hu/ geotradegnss 14
Pannon Egyetem Georgikon egybázisos rendszer Georgikon RTK lefedettség DGPS az egész országra http://gnss.georgikon.hu 193.224.81.88:2101 14
GNSS bázisállomás (NetR5) adatai Konfigurálás Műholdinformációk Észlelés beállításai Műholdas pontosító rendszerek beállításai Bázis pozícióadatai GoogleEarth, GoogleMaps adatok Műholdelőrejelzés GPS műhold láthatósága Glonass műhold láthatósága 14
Bázisadatok (Georgikon GNSS bázisállomás) 14
Műholdinformációk táblázatosan és diagrammon 14
Műholdinformációk - Skyplot 14
Észlelés beállítása 15
Műholdas pontosító rendszerek 15
Műholdak számának előrejelzése 15
Műholdak pozíciója 15
GPS műhold láthatósága Tracklog és eleváció 15
Glonass műhold láthatósága Tracklog és eleváció 15
Bázisállomás adatai a GoogleEarth felületen 15
Báziállomás GoogleMaps felületen 15
Pozíció (magasság) 15
Pozíció (vízszintes koordináták) 15
Érzékelő státusza 16
Érzékelő pozíciója 16
Műholdak száma, elhelyezkedése 16
Összefoglaló adatok 16
Bázisállomás vezérlőszoftvere (GPSBase) 16
SkyPlot 16
Pozícióelemzés, tárhelyadatok 16
Pozícióadatok (Cartesian, Geographical) 16
Pozícióadatok egy órára és egy percre 16
GPS vevő kapcsolódása 16
Bázisállomás pozíciója 17
Bázisállomás pozíciója (idő és GPS idő szerint) 17
Videók, animációk az VI-VII-VIII. fejezethez Videók Animációk GNSS rendszer 17
Feladatok a VI-VII-VIII. fejezethez I. Számítsa ki a Kaposvári és Nagykanizsai GNSSnet bázisállomás térbeli távolságát OGPSH koordinátáik alapján! d=((x 1 -x 2 ) 2 +(y 1 -y 2 ) 2 +(z 1 -z 2 ) 2 ) 0,5 17
Feladatok a VI-VII-VIII. fejezethez II. Keresse meg a Glonass rendszerben aktuálisan hozzáférhető műholdak adatait! 17
Feladatok a VI-VII-VIII. fejezethez III. Keresse meg a Navstar GPS rendszerben aktuálisan hozzáférhető műholdak adatait! 17
Feladatok a VI-VII-VIII. fejezethez IV. Keresse meg a Galileo és a BEIDOU rendszerben aktuálisan hozzáférhető műholdak adatait! 17
Feladatok a VI-VII-VIII. fejezethez V. Keresse meg az aktuális időpontban a Navstar GPS rendszer földi vezérlőállomásait! 17
Feladatok a VI-VII-VIII. fejezethez VI. Keresse meg az aktuális időpontban az ionoszféra állapota szempontjából legkedvezőtlenebb mérési helyet a Föld felszínén! Használja az ausztrál űridőjárás előrejelzést (vagy egyéb információforrást)! http://www.ips.gov.au/space_weather 17
Feladatok a VI-VII-VIII. fejezethez VII. Keresse meg a penci Bázisállomás koordinátáit! WGS84 Lamda= Fí= h= EOV X= y= heov= 17
Feladatok a VI-VII-VIII. fejezethez VIII. Keresse meg a Georgikon Bázisállomás koordinátáit! WGS84 Lamda= Fí= h= EOV X= y= heov= 18
Feladatok a VI-VII-VIII. fejezethez IX. Keresse meg a Vodafone, T-mobile és Pannon hálózatban a Keszthely központjához legközelebbi helyet, ahol nincs GPRS lefedettség! Kültéri: Beltéri: Keresse meg a Vodafone, T-mobile és Pannon hálózatban a Keszthely központjához legközelebbi helyet, ahol nincs HSDPA lefedettség! Kültéri: Beltéri: 18
GNSS mérés végrehajtása Mérés megtervezése (almanach) Mérés végrehajtása (online pontosítás esetén feldolgozás is) Adatátvitel (csereformátumok használata, RINEX - Receiver Independent Exchange Format) Feldolgozás (vektorok, transzformáció, hibaellenőrzés) Hálózatkiegyenlítés (OGPSH - Országos GPS Hálózat) 18
Méréselőkészítés Meglévő téradatok beszerzése, ellenőrzése, konverziója Mérési terv elkészítése Pontossági igény Rendelkezésre álló eszközök, szolgáltatások Területi specialitások Mérési módszer kiválasztása Mérési helyek Konverzió a terepi eszköz formátumára Adatok feltöltése a terepi eszközre 18
GNSS mérés tervezése Tervezés célja Integritás garantálása GNSS Pontosítás módja Szükséges pontosság garantálása Rover eszköz pontossága Pontosítás módja Műholdkonstelláció Egyéb zavaró tényezők minimalizálása 18
GIS feldolgozás Adatok feltöltése GIS rendszerbe Konverziók Elemzések Interpolációk Modellépítés Szimuláció Statisztikai elemzés Publikálás Online korrekció esetében Feldolgozás Offline korrekció esetében Mérési időpont visszakeresése Korrekciós adatok beszerzése Korrekció lefuttatása Ellenőrzés Transzformáció ellenőrzése 18
Tervezés eszközei GNSS műholdadatok Almanach Trimble Planning Leica Satellite Availability Topcon Occupation Planning Pontosító adatok fogadása Mobil internet GPRS lefedettség Mérési stílus, eszközök, megvalósítás GNSS tervezés ionoszféraállapotra GNSS tervezés ionoszféra- troposzféra állapotra Alapadatok tervezéshez 18
Almanach Aktualizálás Időben előre Időben hátra Általános YUMA formátum,usa Coast Guard Navigációs Központ A dátum és a GPS-hét kapcsolata a GPS-naptárban Trimble Leica http://www.trimble.com/planningsoftware_ts.asp http://www.leica-geosystems.com Topcon http://www.topconpositioning.com 18
Trimble Planning Beállítások Magassági vágás Kitakarás Hely, időpont, időzóna Időtartam, időintervallum Letöltés Almanach Szoftver GNSS méréstervezés 18
GPS méréstervezés Egy álláspontra Tervezőszoftver letöltése Tervezőszoftver telepítése Almanach adatok letöltése Almanach betöltése Álláspont adatainak térbeli és időbeli adatainak megadása Mérőeszköz adatainak megadása Használni tervezett műholdak, műholdrendszerek beállítása Több álláspontra Többálláspontos mérés álláspontjainak betöltése 18
GPS méréstervezés II. 19
GPS méréstervezés III. GPS adatforrások, almanach trimble.com/gpsdataresources.shtml GPS/GLONASS almanac in Trimble Planning file format Letöltés - importálás - betöltés Global Reference Station List Beacon Reference Station List CORS (Continuously Operating Reference) Stations EGNOS Information GPS Status from the Coast Guard 19
Műholdinformációk, almanach frissítése GNSS almanac frissítése 19
Műholdmagasság változása Navstar GPS 19
Műholdak láthatósága árnyékolással és anélkül 19
Pozícióhigulás árnyékolással és anélkül 19
Látható műholdak Navstar GPS - Glonass A majdnem teljes kiépítettségű Glonass rendszer jelentősen megnöveli az adott helyen, adott pillanatban látható műholdak számát. 19
Egnos - Galileo rendszer 19
Compass Beidou rendszer 19
Méréstervezés több álláspontra 19
Videók, animációk az IX. fejezethez Videók Animációk GNSS almanac frissítése GNSS méréstervezés GNSS tervezés ionoszféraállapotra GNSS tervezés ionoszféra- troposzféra állapotra Alapadatok tervezéshez 20
Feladatok a IX. fejezethez I. Készítsen előrejelzést a Georgikon kar D épületének déli homlokzata előtti területre (árnyékolás északról 180 fokban, Lambda = 46 fok 45 perc, Fí = 17fok 15perc, h = 180 m) a másnap déli 13 óra és 13.15 óra közötti időtartamra, 10 fokos magassági vágás fölött! GDOP= PDOP= HDOP VDOP= TDOP= GPS műholdak száma= Glonass műholdak száma= Galileo műholdak száma= Compass műholdak száma= 20
Feladatok a IX. fejezethez II. Készítsen előrejelzést a Georgikon kar D épületének déli homlokzata előtti területre (árnyékolás északról 180 fokban, Lambda = 46 fok 45 perc, Fí = 17fok 15perc, h = 180 m) a másnap déli 12 óra és 12.15 óra közötti, illetve 15 óra és 15.15 óra közötti időtartamra, 30 fokos magassági vágás fölött! Mindkét észlelésben részt vevő GPS műholdak száma= Mindkét észlelésben részt vevő GPS+Glonass műholdak kódja= Keressen a 45 fok alatt látható műholdat! Kód = Azimut = Eleváció = 20
Feladatok a IX. fejezethez III. Készítsen előrejelzést két magyarországi, egymástól legalább 250 km-re lévő GNSSnet bázisállomásra a másnap déli 12 óra és 12.15 óra közötti időtartamra, 5 fokos magassági vágás fölött! Mindkét észlelésben részt vevő GPS műholdak kódja = Mindkét észlelésben részt vevő GPS+Glonass műholdak száma = 20
GNSS mérés végrehajtása Kapcsolódás műholdakhoz, vezérlőhöz Kapcsolódás pontosító szolgáltatáshoz Mérési stílus beállítása Mérés megkezdése Adatok rögzítése Mérési stílus Pontosítás nélkül DGPS RTK 20
Mérés térinformatikai vevővel Leica Zeno 10 Leica Zeno Field A Leica Zeno Field az ArcPad 8 OEM verziója Leica Zeno Office, ArcGIS alapokra épülő irodai alkalmazás 20
Mobil eszköz munkafelülete Microsoft Windows CE 6 Zeno Field 20
Új térképi réteg beállítása I. 20
Új térképi réteg beállítása II. 20
Mérési eszköztárak 20
Fontosabb beállítási lehetőségek 21
Mérési módszer beállítása 21
Mérés GPS mérés eredményén 21
Új térképi réteg létrehozása Shapefájlok létrehozása Geoadatbázis létrehozása Típus megadása Pont Vonal Poligon Koordinátarendszer és vetület megadása 21
GPS mérési réteg megnyitása GIS szoftverrel 21
Új térképi réteg létrehozása GIS szoftverrel 21
Mérési eszköz térinformatikai szoftverrel 21
COGO (COordinate GeOmetry) rendszer Interaktív mérnöki tervezői rendszer Bármely geodéziai feladat megoldható. Az általunk bevitt koordinátákat, vagy a tárolt koordinátákat egyaránt kezelni tudja. Bármely mérési adat feldolgozásával a rendszer is tud koordinátát számolni. Segítségével a koordináták közvetlenül is megváltoztathatók. 21
COGO irány és távolság Irány és távolság meghatározása két pont alapján 21
COGO bezárt szög Bezárt szög meghatározása három pont segítségével 21
COGO merőleges távolság Merőleges távolság meghatározása szakasz és pont között 22
COGO felosztás és egyéb eszközök Koordináta meghatározása Felosztás További eszközök 22
Mérés geodéziai vevővel 22
Munkafeladat beállítása 22
GNSS mérés befejező tevékenységei Mérés adatainak ellenőrzése Megtekintés Törlés, szerkesztés Új felvételezés Adatok Exportálása a szükséges formátumokban Terepi eszköz kikapcsolása Adatok betöltése a terepi eszközről Formátumok Koordinátarendszer, dátum megadása Adatbetöltési hibák vizsgálata Megtekintés Törlés, szerkesztés Exportálás a feldolgozás formátumára 22
3D modellépítés mint GIS mashup eszköz Magasságmodell Raszteralapú Vektoralapú Objektumok modellje Doborzatmodell Terepmodell VRML 3D tervezés 22
3D objektumépítés Sketchup szoftverrel 22
GIS és 3D objektummodell GPS; GNSS CAD GIS modell Terepmodell Adatgyűjtés 3D modell http://sketchup.google.com/download/plugins.html 22
Terepmodell 22
GNSS mérés közvetlen feltöltése GoogleEarth-re GoogleEarth telepítése Kontroller szoftver telepítése KMLfile.xls letöltése a Trimble Data könyvtárba http://earth.google.com Export a Fájl -> Import-Export -> Kivitel egy egyéni formátumba segítségével Másolás a számítógépre és megnyitás a GoogleEarth segítségével http://www.trimble.com/support_trl.asp?pt=surveycontroll erwithtsce&nav=collection-32914 22
3D objektum GoogleEarth felületen 23
3D modell web 2 eszközei, automatikus generálás 3D modell (web2) Saját modellek feltöltése 2006 (SketchUp) Building Maker (3D-s épületek készítése) 3 dimenziós Budapest Nagy hatékonyságú automatikus eszközrendszerek Open Street Maps, vagy Googlemaps megjelenítő rendszerekre építő 3D térképező rendszerek 23
Videók, animációk az X. fejezethez Videók Animációk 3D tervezés 23
Feladatok a X. fejezethez I. Készítse el és töltse fel saját lakóházának modelljét a GoogleEarth felületére! 23
Feladatok a X. fejezethez II. Készítsen el egy 16 pontból álló, 50x50 m-es hálót talajmintavételezéshez tetszőleges magyarországi területre az ArcExlorer JEE (vagy tetszőleges más szoftver) segítségével! 23
Feladatok a X. fejezethez III. Töltsön le a http://gnss.georgikon.hu webhelyről tetszőleges Trimble JobXML fájlt és készítsen belőle KML fájlt a Trimble ASCII File Generator (vagy más szoftver) segítségével! 23
Térinformatika növényvédelmi alkalmazása Készítette: Dr. Busznyák János Georgikon Kar AZ ELŐADÁS LETÖLTHETŐ: -