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 egyik leggyorsabban fejlődő területe. Számítógépeink műveletvégző sebessége folyamatosan 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_2006- GEOGNSS2) 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 összehasonlításával. Kutatásaim apropóját a JPEG2000 képtömörítési szabvány első 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 azokat kiszolgáló vizuális szerverszolgáltatásokra? 5
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 automatikus és kézi vektorizálásának összehasonlításával kapcsolatban, különös tekintettel a talajtérképekre és topográfiai térképek szintvonalaira. Nagypontosságú térinformatikai alapadatok gyűjtésének lehetőségei GNSS pontosítással, vizsgálva az automatikus domborzatmodell generálását maximálisan 1-2 km 2 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 gondolatmenetében törekedtem az érintett tudományterületek kapcsolódási pontjainak feltárására, összefüggéseik bemutatására. 7
2. Anyag és módszer Veszteséges tömörítőeljárások pszichovizuális összehasonlítása során alkalmazott vizsgálati módszer fontosabb jellemzői, újdonságai: a szokásosan alkalmazott, páronként történő összehasonlításnak a négy eljárás egyszerre 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 Photoshop szoftvert használtam. 8
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 szokásosan használt vektorizáló szoftvereknél, eljárásoknál korszerűbb 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 pontosításának közvetlenül a bázisállomáshoz kapcsolódó és hálózati 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. Kutatási eredményeim gyakorlati felhasználhatóságának ellenőrzésében nagy szerepe 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
Sorrend: Színárnyalatok eltérése 1. Fraktál 4,0 2. MrSID 3. JP2000 fif sid jp2 5-től 1-ig javul 3,0 2,0 1,0 0,0 2,6 2,8 3,0 2,9 3,1 3,6 Színárnyalatok eltérése Színárnyalatok eltérése (4x nagyítás) 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 2. Fraktál 3. JP2000 4 3 2 3,0 2,5 2,9 3,5 3,3 3,7 5-től 1-ig javul fif 1 sid jp2 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. Sorrend: Apró részletek láthatósága (16x nagyítás) 1. JP2000 4 2. MrSID 3. Fraktál fif sid jp2 tif 5-től 1-ig javul 3 2 1 0 3,1 2,6 2,2 2,1 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). Sorrend: 1. JP2000 2. MrSID 3. Fraktál fif sid jp2 tif 5-től 1-ig javul 4 3 2 1 0 Alakzatok torzulása, felismerhetősége 2,9 3,1 2,8 2,7 2,7 2,2 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 tízszázalékos eltérés a feldolgozás munkaigényében jóval jelentősebb különbséget 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 Terület Költség (adat minden m 2 -re) Költség (adat minden 25m 2 -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 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 jelentette. Mérési eredményeim ellenőrzése érdekében vizsgáltam a valós idejű 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 JPEG2000- tömörítés 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, hogy kisebb vállalkozó szervezetek teljeskörű informatikai támogatás nélkül nem tudnak, nem akarnak térinformatikai fejlesztéseket végigvinni. 20
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 a Georgikon térképszerver felhasználói. A nyilvánossá váló térképszerver interfészek megnyitották az utat a szolgáltatások még szélesebb körű felhasználása irányába. Oktatással kapcsolatos 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, míg összefüggő erdővel borított területeken vegetációs időszakon kívül sem 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 agrárfelsőoktatásban. 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 1789-6967, [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 0238-5139 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 kiadványban megjelent közlemények magyar nyelven 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 978-963-8431-99-8, 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, ISBN- 10: 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 80-213-1494-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