Digitális térinformatikai rendszerek

Ebben a részben megismerkedünk:

  1. a hagyományos térképekkel,
  2. a hagyományos térképkészítési technológia legfontosabb elemeivel,
  3. a geodéziai és fotogrammetriai munkák automatizálásának történetével,
  4. az angliai digitális térképezési projekttel,
  5. a térinformatikai rendszerek néhány típusával:
  6. a geokód rendszerrel,
  7. a kataszteri rendszerekkel, ezen belül
  8. az angol kataszterrel,
  9. a kontinentális kataszterrel a német és osztrák példa segítségével,
  10. a városi rendszerekkel (LIS),
  11. a digitális magasságmodellekkel,
  12. a Földrajzi Információs Rendszerekkel a kifejezés eredeti értelmében,
  13. a valódi térbeli információs rendszerekkel, és végül
  14. a GIS fejlődési tendenciáival.

Az automatizált térképezés

Történeti áttekintés

A térbeli adatok tárolásának és megjelenítésének ősi eszköze a térkép. Sok évszázadnak kellett eltelnie ahhoz, hogy a térképek olyan rendszert, tartalmat és formát kapjanak, mint az napjainkban megszokott. Nagyon sok szakma bemenő adatait megfelelő típusú térképekből nyeri. Ezért a térképek fejlődése minden időben szoros kapcsolatban volt az őket felhasználó szakmák fejlődésével. A XX. század végére kialakultak azok a legfontosabb térképtípusok, melyekre támaszkodva fejlődtek és működnek a különböző mérnöki, közlekedési, építészeti, mezőgazdasági tervező szervezetek. A térképek egy csoportja a gazdaságot, a szociális-foglalkoztatási szférát, a népesség- nyilvántartást, az egészségügyet, a környezetvédelmet, a meteorológiát és még számtalan más tematikus ágazatot szolgál.

Ha nagyon leegyszerűsítjük a dolgot, a térképeket három nagy csoportra oszthatjuk:

ˇ         a) Geodéziai nagyméretarányú alaptérképek.

Ezeknek a térképeknek fő jellemzője, hogy közvetlen mérések alapján készülnek. A mérési eredmények minimális általánosítással és szimbolikával kerülnek ábrázolásra. Az eltolt ábrázolás nem engedélyezett.

Méretarányuk 1:500 és 1:5 000 közé esik.

Az 1.20 ábrán egy mérnöki nagyméretarányú külterületi felmérésből látunk egy részletet, melyet kiegészítettünk a kataszteri térkép adataival is.

1.20 ábra - részlet egy 1:1000 méretarányú mérnöki tervezési térképből

ˇ         b) Topográfiai térképek.

A legszélesebben használt térképtípus. Méretaránya 1:10 000 - től 1:200 000 -ig terjed. A méretarány csökkenésével az általánosítás foka nő. A Föld felszín mesterséges és természetes objektumainak ábrázolása mellett adminisztratív, gazdasági tematikákat is tartalmazhat. Ennek megfelelően ábrázolásmódja gazdag, melyet színek és szimbólumok segítségével valósít meg. A nagyobb méretarányú topográfiai térképek (1:10 000, esetleg 1:25 000) közvetlen felméréssel készülnek, míg a kisebb méretarányúakat kartográfiai úton az eredeti felmérések egyszerűsítésével és általánosításával állítják össze.

A topográfiai térképek élnek az eltolt ábrázolás és a szimbólumok használatával. Ez azt jelenti, hogy ha az objektum olyan kis alapterületű, hogy alaprajzban a szükséges hangsúllyal nem ábrázolható, akkor térképi méretét jelentősen meghaladó szimbólummal - egyezményes jellel ábrázolják. Ez azonban azt eredményezheti, hogy a szimbólum letakarhat más objektumokat vagy azok szimbólumait. A takarás elkerülése érdekében a topográfiailag kevéssé fontos objektumot ilyenkor eltolják. Ha tehát topográfiai térképeket akarunk digitalizálni, akkor tisztában kell lennünk azzal, hogy ezeken a térképeken mesterséges torzítások is vannak, s ezek helyéről semmiféle információval sem szolgálnak.

Az 1.21 ábrán az USA 1:24 000 méretarányú topagráfiai alaptérképének Nashville városát tartalmazó szelvényéről mutatunk be egy részletet.

1.21 ábra - részlet egy 1:24 000 méretarányú topográfiai alaptérképből

ˇ         c) Tematikus térképek.

A tematikus térképek gyakran kisméretarányúak (1:500 000 -1:2 000 000). Ez több okkal magyarázható. Mindenekelőtt ezeket a térképeket gyakran áttekintő céllal készítik, s vizuálisan egyszerűen lehetetlen globális kérdéseket nagyméretarányú térképeken ábrázolva szemlélni és értelmezni. A másik ok az lehet, hogy olyan jelenségeket ábrázolnak e térképeken, melyek mérésére olyan ritka mérőhálózat áll rendelkezésre, hogy nagyméretarányú térképeken értelmetlen volna e jelenségek ábrázolása. A harmadik és talán leglényegesebb szempont az, hogy egy-egy tematikát viszonylag szűk felhasználói réteg hasznosít. Ezért a nagyméretarányú tematikus térképek térképszériaként történő nyomdai előállítása esetleg pénzügyi ellehetetlenüléssel járna. Ezért a hagyományos gyakorlat azt az utat követte, hogyha valamely feladat megoldásához nagyméretarányú tematikus térképre volt szükség, úgy azt a meglévő földmérési alaptérkép vagy topográfiai térképszériák fedvényeként a projekten dolgozó munkacsoport saját használatra önállóan készítette el.

Az 1.22 ábrán Ausztrália százalékban kifejezett népszaporulati értékeit mutatjuk be tematikus térkép segítségével.

1.22 ábra - a százalékban kifejezett népszaporulat területi eloszlása Ausztráliában

Az automatizált térképezés történetéhez

A második világháborút követő időszakot Európa szerte előbb az újjáépítés, majd a gyors gazdasági fejlődés következtében jelentős építési beruházások jellemezték. A beruházások gyors üteme egyrészt jó térképi alapanyagot követelt a tervezések végrehajtásához, másrészt az új építmények következtében a térképek elavulása is egyre gyorsult. Ezért a legtöbb európai országban programokat dolgoztak ki elsősorban a nagyméretarányú, városokat és községeket ábrázoló térképek gyors felújítására.

A munkálatok beindítása után azonban nemsokára kiderült, hogy a korábbi módszerekkel a kitűzött célokat lehetetlen megvalósítani. Ez váltotta ki a 60-as évek vége felé azokat a kutatásokat, melyek a térképezés automatizálását tűzték ki céljukul.

Azért, hogy az automatizálási törekvéseket jobban megérthessük, néhány szóban megpróbáljuk felvázolni a hagyományos térképkészítés főbb csomópontjait.

Ahhoz, hogy a földi pontokat egy adott referencia rendszerben rögzíthessük, szükségünk van ennek a referencia rendszernek a fizikai létrehozására a Föld felszínén. Ezt a referencia rendszert alappont hálózatnak nevezzük. Bár a logika azt kívánná, hogy az alaphálózat pontjai mind magassági, mind vízszintes értelemben meghatározottak legyenek, a hagyomány különböző gyakorlati szempontokkal is befolyásolva, külön vízszintes és külön magassági alappont hálózatok létrejöttét eredményezte a fejlett országokban. Ez azt jelenti, hogy országonként különböző sűrűséggel (1,5 - 10 km) vízszintes, illetve magassági alappontok állnak rendelkezésünkre. Ezt az alaphálózatot a konkrét felmérési technológia által megszabott mértékben tovább kell sűríteni. A sűrítést részben földi módszerekkel, (hossz- és szögmérésekkel), részben fotogrammetriai módszerekkel hajtják végre.

Maga a felmérés is kétféle képen történhet, földi módszerekkel, általában tahimetriával, vagy fotogrammetriai módszerekkel, általában sztereo-kiértékeléssel. A hagyományos földi módszer felhasználása esetén az észlelő brigád az alapponton felállva elkészítette a fölmérendő objektumok vázrajzát, majd a vázrajzban jelzett pontokra szimultán hossz- és távméréseket hajtott végre. A mérési eredményeket jegyzőkönyvben rögzítette.

Fotogrammetriai fölmérés esetén a kiértékelésre analóg sztereo kiértékelő berendezéseket használtak, melyeket tulajdonképpen mint analóg számítógépeket tekinthetünk. A fénykép páron látható földi, illetve fotogrammetriai pontsűrítéssel meghatározott alappontokra támaszkodva, tájékozták a modellt, azaz a fényképezés pillanataihoz hasonló helyzetbe hozták a két fényképet, majd a kiértékelő, a mérőjelet végigvezette az ábrázolandó objektumokon a kiértékelő berendezéshez kapcsolt rajzgép pedig megrajzolta a felmérés vázlatát.

A földi felmérés eredményeit irodai körülmények közt kétféle képen számolták ki, vagy csak a távolságokat poláris szögeket és magasságokat, vagy pedig a részletpontok koordinátáit is.

Az első esetben a rajzpapírra vagy betétes rajzpapírra történő felrakást poláris felrakókkal, a második esetben derékszögű vonalzókkal vagy mechanikus kordinatográfokkal végezték. Ezután a mérési vázrajz fölhasználásával a síkrajzi részletpontokat összekötötték, és a magassági részletpontok magasságait fölhasználva kézi módszerrel beinterpolálták a szintvonalak támaszpontjait. Ezután a támaszpontokra folyamatos, lehetőleg törés nélküli szintvonalakat illesztettek. A következő lépések közösek voltak: mind a földi mind a fotogrammetriai felmérési módszerek esetén tussal el kellett készíteni a tisztázati rajzot, majd fóliákra a különböző színnel nyomtatandó tematikák másolatait.

Talán e vázlatos ismertetés is illusztrálja, hogy a térképkészítés bonyolult, nagy élőmunka igényű folyamat. Az automatizált térképezés tulajdonképpen ennek az egész folyamatnak egy egységes, zártláncú gépesített technológiává történő alakítását jelenti. Természetes, hogy a különböző kutatócsoportok a saját lehetőségeikből és feladataikból kiindulva a téma más és más megközelítését választották.

A földi geodéziai munkák automatizálásának első kísérletei olyan műszerek létrehozását célozták, melyek a leolvasási értékeket automatikusan rögzítik. Az első regisztráló teodolitok az 50-es évek végen és a 60-as évek elején megjelent, úgynevezett foto-regisztráló teodolitok voltak, melyek a kör leolvasásokat lefényképezték. Ezekből a műszerekből azonban legfeljebb prototípusokat készítettek, mivel nem volt rájuk kereslet. Ez pedig azzal magyarázható, hogy nem illettek bele valamely feldolgozási láncba, áruk pedig tetemesen meg haladta a klasszikus műszerekét.

A lánc tagjaként elképzelt első regisztráló tahiméter a 60-as évek végén kidolgozott REG/ELTA 14 volt. Ez a tahiméter lyukszalagra rögzítette a mérési, illetve számítási eredményeket, melyről azok közvetlenül a számítógépbe olvashatókká váltak. Ily módon a mérőműszer és a feldolgozó eszköz között zárt adatáramlás volt kialakítható. A műszer elterjedését azonban erősen korlátozta, hogy megjelenése idején még nem állt rendelkezésre olyan zártláncú hardver-szoftver rendszer, mely indokolta volna gazdasági oldalról is viszonylag magas árát. Hasonlóképpen negatívul hatott a műszer alkalmazására a lyukszalag regisztrálási technológiával kapcsolatos sok probléma is. Amint azonban ezt a Hannoveri Műszaki Egyetem Topográfiai és Kartográfiai Intézetében 1974-ben kidolgozott felmérési és feldolgozási technológia és az ennek részét képező TASH programrendszer is igazolta, e műszer már alkalmas volt arra, hogy egy zártláncú automatizált földi geodéziai felmérési lánc mérőeszközeként szerepeljen.

A 60-as években a lánc mérőtagjának kimunkálása mellett megindult a befejező rajzi produktumot szolgáltató automaták, az automatikus rajzgépek kialakítása is. Először a lyukkártya vezérelt elektromechanikus pontfelrakók jelentek meg (CORADI- CORADOMAT, OPTON KORDIMAT stb.). A 70-es években pedig már olyan számítógép vezérelt geodéziai pontosságot biztosító rajzgépekkel találkozunk mint a Contraves, Cartimat stb.

A hardver feltételek létrejöttéhez hozzátartozik, hogy a 70-es évek elejére a tradicionális második és harmadik generációs kis, közép és nagy számítógépek mellett már megjelentek az úgynevezett asztali számítógépek, melyek egyes feldolgozási munkák emberközeli végrehajtását biztosították. A 60-as évek végére, 70-es évek elejére létrejött hardver feltételeket a földi geodéziai felmérési munkák automatizálása szempontjából első generációsoknak tekinthetjük.

Az ezekkel az első generációs hardver-lehetőségekkel kapcsolatos első rendszerkoncepciót a Szófiai FIG Számítástechnikai Szimpóziumon Sárközy ismertette 1971-ben. A koncepció lényege az volt, hogy eltérően a műszergyártó cégek akkori törekvéseitől, maguk a felmérő eszközök (a regisztráló tahiméterek) ne végezzenek számítási feladatokat, hanem csak a nyers mérési eredményeket és a kiegészítő információkat rögzítsék. Az adathordozón rögzített adatokat előfeldolgozásra a helyszínen telepített asztali számítógépbe kell táplálni, melyből a szűrt és tömörített információt táv-adatátviteli rendszeren keresztül juttatják a számítóközpontba, ahol a végső feldolgozás és dokumentálás történik.

A helyszíni előfeldolgozás jelentősége abban áll, hogy alkalmas arra, hogy kiszűrje az esetleges hibákat és még a mérőcsoport terepi tartózkodása idején lehetőséget biztosítson a pótmérések elvégzésére. A koncepció egyik sarkalatos pontja tehát az, hogy ne a regisztráló tahimétereket ruházzák fel bizonyos számítási intelligenciával, hanem az ellenőrzéshez, adattömörítéshez, előfeldolgozáshoz szükséges számítási munkákat a sokkal flexibilisebb univerzális asztali számítógépeken hajtsák végre.

Ha a mai legkorszerűbb rendszerek szempontjából értékeljük e korai koncepciót, úgy megállapíthatjuk, hogy lényegében a táv-adatátvitel igénybevételén kívül valamennyi lényeges eleme ma már széleskörű alkalmazásra kerül. Erősen valószínűsíthető, hogy a táv-adatátviteli rendszerek világméretű fejlődésével még ebben az évtizedben a koncepciónak ezt az elfelejtett elemét is fel fogják használni a gyakorlatban. Említésre érdemes, hogy az inteligens flotta navigációs rendszerek már ma használják a műholdas táv-adatátvitelt.

A mikroelektronika fejlődésével az első generációs REG-ELTA 14 és AGA 700, illetve 710 regisztráló tahimétereket gyorsan felváltották a második generációs tahiméterek: a WILD TACHIMAT TAC 1, a HP 3820, a K & E VECTRON stb. A második generációs műszerek elsősorban abban különböztek az első generációsoktól, hogy a nagy energiaigényű, terepkörülmények közt erősen hibásódásra hajlamos és nehezen kezelhető lyukszalag rögzítést mágneses adatrögzítéssel cserélték fel. A második generációs regisztráló tahiméterek viszonylag rövid ideig voltak egyeduralkodók a piacon, 1977-től 1980-ig, ugyanis ekkor megjelent az NSZK OPTON gyár ELTA-2 típusú regisztráló elektronikus tahimétere, mely a jelenkori harmadik generációs automata felmérő műszerek első típusát jelentette. Gyorsan ezután jelent meg a többi hasonló paraméterű típus, mint pld. a jénai Zeiss gyár RECOTA nevű műszere, WILD gyár Theomet T2000 + DI4 konfigurációja, a Kern gyár E2 + DM502 összeállítása, valamint a svéd AGA GEOTRONIX gyár Geodimeter 140 jelű készüléke. A fenti összeállítás nem teljes, hiszen nem tartalmazza a tengeren túli készülékeket, bár az utóbbi 7-8 évben elsősorban a japánok több harmadik generációs regisztráló tahimétert hoztak a piacra.

A harmadik generációs műszerek fő jellemvonása, hogy szilárd test vagy buborék adattárolóval kerülnek szállításra és iránymérési és távmérés pontosságuk meghaladja a klasszikus másodperc teodolitok és fizikai távmérők pontosságát. Még lényegesebb azonban, hogy szinte valamennyi harmadik generációs teodolitot kész rendszerbe vagy rendszerekbe foglalva hozzák piacra, ez alól csak a Geodimeter 140-es és részben a Recota volt a kivétel.

Számítógép oldalról az egyes rendszerek igen színes képet mutatnak. Rendszerint két, vagy három szintű számítógép orientáltság lehetséges. Az Opton gyár az első síkot magában a műszerben, a műszer program fiókjában valósítja meg. Második síkon egy szűkített rendszert a HP85 asztali számítógépen, a bővített rendszert pedig a HP9845B mikroszámítógépen fejlesztette ki. A Kern cég magában az elektronikus teodolitban nem alkalmazott számítógépet, de a moduláris felépítése révén lehetővé tette, hogy a HP41CV-t a műszerhez kapcsoljuk, s ily módon a computerizáltság első szintjét megvalósítsuk. Ugyanezt a szintet hivatott az ALPHACORD 128-as típusú terepi computer is megvalósítani. A két első szint között az a leglényegesebb különbség, hogy a HP41CV viszonylag kevés adatot tudot regisztrálni és a második feldolgozási szintre továbbítani, az ALPHACORD 128 terepi számítógép viszont mintegy 96 Kbyte adatot volt képes rögzíteni. A második számítógépes szintet a Kern gyár a DEC PDP 11/03, vagy 11/23 miniszámítógépeken alakította ki. A Wild gyár rendszerében az első szintet a GRE 3 programozható adatterminál jelenti. A második szint a Tectronix 4054 típusú miniszámítógép. Az alkalmazott számítógépek felső szintjének igen lényeges kritériuma, hogy vagy perifériaként vagy beépített formában rendelkezzenek interaktív grafikus műveleteket lehetővé tevő képernyőkkel.

Az alsóbb szintű rendszerek eredetileg elképzelt feladata az lett volna, hogy olyan műveleteket hajtsanak végre, melyek megkönnyítik a terepmunkát és viszonylag kevés adat regisztrálását igénylik. A gyakorlati tapasztalatok azonban azt bizonyították, hogy a rendszerek kiteljesülésével a megfelelő hardver és szoftver komponensek kialakulásával egyre nagyobb a regisztrálási igény, mind a nyert adatok, mind a kiinduló adatok vonatkozásában. Ezzel magyarázható, hogy a Wild cég után a Kern cég is olyan adatrögzítővel jelent meg a piacon, mely egyúttal ellátja a computerizálás első szintjét is.

A 90-es években az IBM kompatibilis PC-k, illetve magasabb szinten, a UNIX operációs rendszerű munkaállomások széleskörű elterjedése azt eredményezte, hogy univerzális, lényegében műszer független feldolgozó programok terjedtek el (pld. a GEMINI), melyeket a különböző típusú adatrögzítőkhöz csak az INPUT modulok kapcsolnak. A legkorszerűbb felmérési technológiák ismertetésére még visszatérünk.

Jelentős a fejlődés a rendszerek utolsó láncszemének, a geodéziai pontosságú automata rajzasztal típusok terén is. A Kern cég létrehozta a GP1 típusú rajzgépét, a Wild gyár az AVIOTAB TA és TA2-t, az Opton a D27-et, a jénai Zeiss cég pedig a DZT90x120 rajzgépet. A korszerű rajzgépek megbízhatósága 0,04 és 0,05 mm. Sebességük 100 mm-sec-tól 270 mm-sec-ig terjed. (A 100 mm-sec a második generációs DIGIGRÁF rajzgépre vonatkozik, a leglassabb harmadik generációs rajzgép a DZT90x120 maximális sebessége 170 mm-sec).

A vázolt automatizált rendszerek célja a földi felmérés meggyorsítása és olcsóbbá tétele volt. A gyakorlatban felmerülő felmérési feladatok azonban csak igen ritkán szorítkoznak egy technológia, pl. a földi felmérések igénybevételére. Az esetek többségében az új térképek előállításához felhasználják a korábbi megfelelő pontosságú térképanyagokat is, ezen kívül egyre nagyobb szerepet kap a fotogrammetria is különösen nagy volumenű feladatok megoldásánál. Ugyanakkor kézenfekvő, hogy az automatizált rendszerek gazdasági előnyei elsősorban nagy feladatok végrehajtásánál mutatkoznak meg. Az elmondottak a legkülönbözőbb felmérési munkákra érvényesek, mind a topográfiai felmérésekre, mind pedig ipari geodéziai megvalósulási térképek, illetve megvalósult szerkezet mérések esetére.

Az első integrált rendszerkoncepciók gyakorlatilag egyidejűleg a Hannoveri Műszaki Egyetem Fotogrammentriai Intézetében és a Budapesti Műszaki Egyetem Geodéziai Intézetében 1981-ben kerültek kidolgozásra. A hannoveri koncepciót Konecny professzor a kuwaiti állam felkérésére az új ingatlan és közmű kataszter létrehozására dolgozta ki. A BME koncepció a Paksi Atomerőmű geodéziai tervében jelent meg először és kimunkálásában jelentős szerepet játszottak az ERőTERV szakemberei is. Az integrált rendszerek fő jellemvonása, hogy azonos lehetőséget biztosítanak a különböző módon nyert információnak egységes folyamatban történő feldolgozására. Ez a követelmény jelentős hardver és szoftver fejlesztéseket igényelt ahhoz, hogy az egyes rendszerelemek valóban integrált módon funkcionáljanak.

Az említett integrált rendszerekben azonban a digitalizálás még manuálisan történik. Hasonlóképpen, kiértékelő személy közreműködésével nyerjük a fotogrammetriai adatokat. Az integrált rendszerek továbbfejlődésének két fő momentuma ezeket a manuális munkákat igyekszik kiküszöbölni.

Ha tömeges digitalizálási feladatok lépnek fel, úgy automata raszter-digitalizálóval lehet a feladatot elfogadható idő alatt az emberi munka kiküszöbölésével végrehajtani. A raszter-digitalizálók azonban igen nagy tömegű információt gyártanak. Ezek szűrése, kiválogatása, vektorizálása generalizálása csak igen fejlett programokkal lehetséges. Hardver oldalról igen nagy kapacitású, igen gyors és rendszerint párhuzamos tömbprocesszorral ellátott számítógépekre van szükség a feladat megoldásához.

Bár az elektronikus regisztráló tahiméterek jelentősen növelték a földi felmérési eljárások hatékonyságát a nagyobb területekre kiterjedő fölméréseket továbbra is fotogrammetriai módszerekkel végezték ha az egyéb feltételek ezt lehetővé tették. A fotogrammetriai kiértékelő berendezések automatizálása a mikroelektronika és computer technológia fejlődésének függvényében több lépésben valósult meg.

A fotogrammetriai kiértékelési folyamat automatizálását két csomópontról közelíthetjük meg. Az egyik csomópont a végtermék automatikus tisztázati rajzának az elkészítése. A másik csomópont az operátor munkájának egyszerűsítése, illetve az operátor kiiktatása a folyamatból. Az első lépések az automatikus rajzolás megvalósítására irányultak. Ennek érdekében az analóg sztereo-fotogrammetriai kiértékelő berendezéseket elektromos adókkal szerelték föl, ily módon biztosítva az adatok digitális outputját. A digitális adatokat előbb lyukszalagon, később mágnesszalagon tárolták, s ezekről az adathordozókról off-line üzemmódban olvasták be a rajzgépek vezérlő számítógépeinek input adatait.

A vázolt technológia azonban nem volt eléggé hatékony, mivel a tisztázati rajzok csak sokszoros próba rajzoltatás után készültek el, mivel nem volt lehetőség a tisztázati rajz előzetes képernyőn történő ellenőrzésére.

A következő lépésben az analóg kiértékelő berendezéseket közvetlenül összekapcsolták a rajzolást vezérlő interaktív üzemmódban működő számítógéppel, a számítógép szoftverje lehetővé tette, hogy a kiértékelés során megjelenő objektum vázlatokat az operátor tisztázati rajzokká szerkessze a képernyőn, meghatározva a vonal típusokat, alakzatokat, szimbólumokat s esetleg a feliratokat is. Ezek a fejlesztések azonban még nem csökkentették az operátor munkáját, sőt az interaktív szerkesztési folyamat következtében ez a munka még bonyolultabbá is lett. Az első lépést az operátori munka megkönnyítésére az úgynevezett analitikus plotterek megkonstruálása jelentette. Az analitikus plotterekben a fotogrammetriai kiértékelő berendezés és a számítógép kapcsolata kétirányúvá vált. Ennek következtében lényegesen könnyebbé vált a tájékozási folyamat, illetve az olyan mérési eljárások végrehajtása, melyekben a mérőjelnek meghatározott helyzeteket kell elfoglalni a vízszintes síkban. A számítógép ugyanis programja segítségével az előre belállított helyzetekre szervomotor közbeiktatásával juttatja el a mérőjelet. A harmadik koordinátát azonban az operátor még ebben az esetben is manuálisan méri.

Az automatizálás következő stádiumában a magasságok manuális meghatározásától mentesíti az operátort, az analitikus plotterre felszerelt korrelátor. A fotogrammetriai kiértékelés teljes automatizálása a kiértékelő berendezés kiiktatásával az egész folyamat számítógépbe helyezésével történik. Ezzel a technológiával, a digitális fotogrammetriai munkaállomásokkal részletesebben a harmadik fejezetben foglalkozunk. Itt csak annyit kívánunk megjegyezni, hogy a módszer alapfeltétele, hogy a fényképek digitális formában álljanak rendelkezésünkre.

A felmérési technológiák fölvázolásánál abból indultunk ki, hogy a terepről még nem áll rendelkezésünkre térkép s így a felmérési munkákat minden előzmény nélkül kell végrehajtanunk. Az automatizálási lépések ismertetésekor pedig a rendszerelvűségből, azaz a komplex automatizálásból indultunk ki. A gyakorlatban azonban nagyon sok országban már rendelkezésre állnak olyan grafikus térképek, melyek érvényes tartalmát az új térképek készítésekor célszerű felhasználni. Az automatizált térképezés ebben az esetben azt jelenti, hogy a térképekben már meglévő hasznos grafikus információt digitálissá kell változtatni, mivel a rajzgépeket vezérlő számítógépek csak az ilyen információt tudják fölhasználni. Előfordul az is, hogy csak a térkép készítési folyamat utolsó stádiumát kívánják automatizálni, ebben az esetben a grafikus felmérési eredményeket szintén digitalizálni kell.

Érdekes módon a gyakorlati automatizálási folyamatban a digitalizáló berendezések sokkal nagyobb szerepet játszanak, mint azt az első pillanatban gondolnánk, mivel ezek a berendezések különösen fontos szerepet játszanak a földrajzi információs rendszerek (GIS) adatfeltöltésében.

Az automatizált térképezés közel napjainkig terjedő szakaszában a kézi vezérlésű digitalizáló berendezések játszottak különösen fontos szerepet.

Ezeknek a berendezéseknek az egyik fő része a műanyagból készült digitalizáló tábla. A táblába a műanyag borítás alá sűrű - általában 1-2 collos - egymásra merőleges fémhálózatot építenek be. A digitalizáló másik fő része a pozicionáló eszköz. Ez általában egy kör alaprajzú tekercs, mely egy mágneses központjában elhelyezkedő műanyagra gravírozott szálkeresztet vesz körül. A vezérlőegység a tekercsben változó mágneses teret idéz elő, melyet a digitalizáló táblában elhelyezett vezeték mátrix elemei érzékelnek és továbbítanak a rendszer mikroprocesszorába. A mikroprocesszor az érintett mátrixelemek azonosításával kiszámítja a kurzor pillanatnyi helyzetét megadó asztalkoordinátákat. A kézi digitalizálókhoz ezen kívül még billentyűzet, kijelző és kimeneti interface-ek tartoznak. Felbontóképességük 0,1 és 0,025 mm között ingadozik. A digitalizálás pontossága általában a felbontóképesség 2-4-szeresére tehető. A különböző digitalizáló asztalok a mikroprocesszor behuzalozott programjainak függvényében különböző intelligenciával rendelkezhetnek. Rendszerint lehetőség nyílik a pontszerű, út- vagy idő intervallum szerinti digitalizálására, valamint méretarány beállításra és különböző koordináta transzformációs feladatok ellátására. A billentyűzet segítségével a digitalizált adatokhoz különböző szöveges vagy numerikus információ is fűzhető.

Az automatizált térképezés kezdeti időszakában a 70-es évek elején a kézi digitalizálókat mágnesszalagos adatrögzítő berendezéshez kapcsolaták, és a digitalizálást vakon végezték. Az eredmény jóságáról próba rajzolással szereztek tanúságot. A 70-es évek második felében a vak digitalizálási módszert kiszorították az interaktív grafikus munkahelyek. A digitalizáló asztalt számítógéppel és grafikus display-vel kapcsolták össze. A számítógépen lévő programrendszer lehetővé tette, hogy a digitalizálás eredménye a képernyőn megjelenhessen és különböző utasításokkal szerkeszthető legyen. A 70-es évek második felében a vak digitalizálási módszert kiszorították az interaktív grafikus munkahelyek. A digitalizáló asztalt számítógéppel és grafikus display-vel kapcsolták össze. A számítógépen lévő programrendszer lehetővé tette, hogy a digitalizálás eredménye a képernyőn megjelenhessen és különböző utasításokkal szerkeszthető legyen.

Az automatizált térképezés terén Európában legeredményesebbek az angol geodéták voltak. Ezért érdekes lehet P. McMaster [4] alapján megismerni az

angliai digitális térkép rövid történetét.

Mielőtt azonban erre rátérnénk, néhány szóval meg kell magyaráznunk, magának a digitális térképnek a fogalmát.

Digitális térkép alatt egy olyan számítógépes adatállományt értettek, mely segítségével létrehozható a hagyományos térkép rajzológépek közreműködésével.

A digitális térkép koncepció megszületésekor érthetően azt feltételezték, hogyha a digitális térképet az adott országban létező legnagyobb szabványos méretarány alapján hozzák létre, úgy a kisebb méretarányú térképek ebből az anyagból számítógépes generalizáló eljárások segítéségével levezethetők lesznek. Később azonban kiderült, hogy ez az elv nem csak kigondolásakor a 70-es évek elején, de még ma sem valósítható gyakorlatilag meg. Az angolok ezt természetesen akkor még nem tudhatták.

Az 1970-es évek elején Angliában lényegében befejezték a háború után beindított új felméréseket, a szabványos 1:1250 illetve 1:2500-as méretarányban. A térképek eredeti példányát a helyszíni földmérési hivatalok őrizték, és minden változás bejelentés esetén azonnali térképfelújítást hajtottak végre rajtuk. Az eredeti felmérési lapok melyen a földmérők a térképfelújítást végezték, vagy fotótérképek voltak, vagy korábban kiadott nyomtatott térképek műanyagra kasírozott példányai. Az 1:10 000 térképet az 1:1250 és 1:2500-as méretarányú térképek generalizálásával és újra rajzolásával állították elő. A generalizálás foka olyan mértékű volt, hogy az 1:10 000-es térképekből fényképészeti úton közvetlenül is létre tudták már hozni az 1:25 000-es méretarányú térképeket. Az 1:50 000-es térképeket önálló technológiával állították elő, mivel a gyakoribb felújítási ciklus miatt a nagyobb méretarányból történő levezetése praktikusan nem tünt gazdaságosnak.

A digitális térképekre történő áttérést tulajdonképpen az a remény inspirálta, hogy jelentős megtakarításokat lehet majd elérni a tisztázati rajzok elkészítésénél, valamint a felújításokkal és levezetett térképek létrehozásával kapcsolatos rajzolómunkában. A választandó módszer egyértelműen a meglévő és állandóan felújítás alatt álló nyilvántartási térképek digitalizálására utalt. 1970-ben azonban a digitalizálás még nem volt egy bejáratott adatnyerési módszer, ezért, mint kiderült az összes szükséges szoftver terméket az Ordnance Survey-nek kellett kidolgoznia. 1973-ban merült fel először az a gondolat, hogy a digitális térkép létrehozásával ne csak a szabványos térképkészítést célozzák meg, hanem olyan digitális térbeli adatokat is tudjanak szolgáltatni, melyeket a különböző felhasználók más és más szempontok szerint tudnak rugalmasan alkalmazni. Az a kísérleti munka azonban amelyet e cél érdekében végeztek, nem járt sikerrel. Megpróbálták ugyanis a meglévő adatstruktúrát új topológiával program segítségével automatikusan átalakítani és ugyancsak program segítségével a felhasználóknak segítséget biztosítani különböző objektumok lekérdezésére. A kísérleti munka során kiderült, hogy a kitűzött feladatokat csak jelentős interaktív közreműködéssel lehet megoldani, ezért az állományok átstrukturálásától akkor eltekintettek.

1975-ben kezdtek hozzá ahhoz a feladathoz, hogy a digitális nagyméretarányú térképi adatokból automatikus generalizálással állítsák elő az 1:10 000 méretarányú térképeket. Bár a feladat egyszerűbb megoldása érdekében megváltoztatták a korábbi rajzi szabványokat, a kísérleti munka igen eredményesnek bizonyult, mivel mintegy ötven százalékos megtakarítással járt, ugyanakkor a rajzi szabványok megváltoztatása nem rontotta a térképek minőségét. Ezután megpróbálták az így nyert 1:10 000-es térképek digitális állományából létrehozni az 1:25 000-es térképeket is. Sajnos ez a kísérlet nem járt eredménnyel, mivel különösen lakott területeken, az 1:10 000-es méretarány számára kielégítő generalizálás zavarokat okozott az 1:25 000-es térképeken. Az elvégzett kísérleti munkák összesített eredménye azt mutatta, hogy az 1:10 000-es térképekkel nyert megtakarítást az 1:25 000-es térképeknél a ráfizetés jelentősen túllépte, ezért a levezetett digitális térképek gyártásával mindaddig fölhagytak, míg hatékonyabb generalizáló eljárások kidolgozásra nem kerülnek.

Az automatizálási folyamat elemei közül tíz éven keresztül csak a grafikus térképek digitalizálásával majd automatikus kirajzolásával foglalkoztak. Tíz év eltelte után azonban már aktuálissá vált a permanens felújítási folyamat digitális változatának a kidolgozása. Egy West Midlands-ban végrehajtott kísérleti munka keretében kidolgozták azt a felújítási technológiát, mely regisztráló elektronikus tahiméterek által végzett mérési eredményekbe be tudja iktatni a digitális fotogrammetria eredményeit, s az így nyert térképfelújítást összekapcsolja az eredeti digitális anyaggal. Emellett kísérleteket indítottak be a digitalizálás automatizálására is a scanneres módszerek felhasználásával. Az 1980-ban kidolgozott új technológia napjainkra már általánossá vált az Ordnance Survey gyakorlatában.

1984-ben a Lordok Házának tudomány és technológia ügyi különbizottsága olyan határozatot hozott, hogy a digitális térképezési munkákat meg kell gyorsítani, s ennek érdekében jelentős pénzügyi támogatást biztosított az állam az OS-nek. A feladat értelmében az összes 1:1250-as térképet le kell digitalizálni 1995-ig, a fönnmaradó 1:2500-as térképeket pedig 2005-ig. A megemelt ütem azt jelentette, hogy 1990-ben az OS mintegy tízezer térképlapot digitalizált. További technológiai és szervezési intézkedések eredményeképpen az eredeti tervet túlteljesítve 1992-ben befejezték az 1:1250-es térképek digitalizálását és az 1:2500-as térképekkel is várhatóan már 1995-re elkészülnek.

Az ütem növelése mellett a koncepció finomításával is foglalkoztak, mindenek előtt elhatározták, hogy a digitalizálást blokkokban földrajzi egységekben hajtják végre, s így az adatok felhasználhatósága jelentős mértékben meggyorsul. A másik koncepcionális változás az volt, hogy a korábbi adat modell átalakítását tervezték oly módon, hogy az az adatbázis keretében maximálisan kiszolgálja a különböző felhasználói igényeket. Külön vizsgálatokat folytattak a kisméretarányú adatbázis létrehozására. Ezek az utóbbi tevékenységek azonban már átvezetnek minket egy másik témakörbe, a nemzeti adatbázisok témakörébe, mellyel az ötödik fejezetben fogunk foglalkozni.

A térinformatikai rendszerek néhány jellemző típusa

A korszerű adatbázis koncepcióban szereplő adatok alfanumerikus adatok voltak. Természetesen ezek az adatok jelölhettek földfelszínen elhelyezkedő pontokat, vonalakat vagy területeket (házszám, kerület stb.). Az adatok formája, szervezettsége, az adatbázis lekérdezési technikája azonban nem tették lehetővé, hogy a térbeliség tényét térbeli feladatok megoldására is felhasználjuk. Gondoljunk csak arra, hogy abból a tényből, hogy egy személyzeti file-ban rögzítjük a dolgozók lakcímét, valamint a munkahely címét, még nem lehet kitalálni, hogy az egyes dolgozóknak mennyit kell utazniuk a munkába járás során. Az adatbank rendszerek fejlődésével ez a hiányosság egyre több felhasználó számára vált világossá.

Először a 60-as évek legvégén egy globális térbeli információk feldolgozását célzó földrajzi információs rendszer (Geographical Information System vagy GIS) szoftverjét hoztak létre Kanadában, majd a 70-es évek elején megfogalmazták a nagyobb felbontású, de szűkebb tematikájú földinformációs rendszer (Land Information System vagy LIS) koncepcióját is.

A 80-as évek elejére kialakult az úgynevezett több célú kataszter (multi-purpose cadaster) koncepció, mely Európa és Észak-Amerika jelentős számú nagyvárosában, mint városi térbeli információs rendszer vált realitássá. Napjainkban az az érdekes trend figyelhető meg, hogy a különböző feladatokra jelenleg kialakított térbeli információs rendszerek szoftver filozófiája egyre inkább hasonlítani kezd egymáshoz, függetlenül attól, hogy a rendszer nagy felbontású helyi vagy kisfelbontású globális adatok feldolgozását tűzte-e ki céljául. A rendszerek megkülönböztetése azonban mégis indokolt, egyrészt a történelmi megközelítés is ezt diktálja, másrészt ezen keresztül szemléltethető az elvégzendő specifikus feladatok jellege. Nem igényel külön magyarázatot az sem, hogy az adott rendszer számára legfontosabb feladatok még ma is eredményezhetnek különbséget az egyes szoftver részletekben, különösen érzékeny ebből a szempontból az adatbevitel és az adatmegjelenítés.

A történelmi szemléletnek gyakorlati jelentősége van egy olyan országban, ahol a térbeli információs rendszerek elterjedése még kezdeti stádiumban van. Más országok tapasztalata alapján mérhetjük fel, hogy mire van szükség, mik lehetnek a kezdeti lépések, és ezeknek hova kell vezetniük anélkül, hogy egyes részfeladatok megoldásával zsákutcába jussunk.

Kapcsolat a digitális helyzeti és alfanumerikus adatok között (a geokód)

A geokód valamely terület vagy területfüggő objektum esetleg objektum csoport azonosítója, mely lehetővé teszi a kapcsolatot a területek vagy objektumok és a hozzájuk kötődő tulajdonság értékek között.

A fenti meghatározás kissé általános voltát az indokolja, hogy más-más országokban és más-más rendszerekben a geokód elnevezést más értelemben használják. A fentieket jól illusztrálja Wieser disszertációja [5], melyben a geokód úgy kerül meghatározásra, mint a kommunális tervezés és statisztika számára szolgáló térbeli referencia. Arról van ugyanis szó, hogy a Wieser által ismertetett statisztikai tervezési rendszer komputerbe táplálja a város statisztikai egységeinek térképvázlatát, s a hozzájuk kapcsolódó szakadatokkal a kapcsolatot a statisztikai körzet kódja adja meg.

A magyarországi szóhasználatban a geokódnak bizonyos fokig más értelme van. Hazánkban ugyanis a geodéziai azonosítók rendszeréről szóló 21-1986-XII.28.-MÉM rendelet, valamint az ehhez a rendelethez kiadott 9001-1987-MÉM E.2.- közlemény részletesebb és bizonyos fokig elvileg is eltérő módon határozza meg a geokód fogalmát. A továbbiakban a rendelet és közlemény elveire támaszkodva ismertetjük a geokódot de rámutatunk azokra a kérdésekre is, melyek a fönti forrásokban vagy nincsenek, vagy nincsenek megnyugtatóan rendezve.

A geokód minden térbeli objektum egy pontjára vonatkozó olyan azonosító, mely tartalmazza az objektum jellegét, valamint a kérdéses pont geodéziai koordinátáit. Ha ezzel az azonosítóval, mint ahogy a rendelet ezt előírja, ellátjuk azokat a számítógépes adatbázisokat, melyek az objektumhoz kötődő információkkal rendelkeznek, úgy lehetőségünk van ezeket az adatbázisokat az objektum alapján összekapcsolni, de arra is lehetőségünk van, hogy az objektum helyzetét jellemző koordináták segítségével bizonyos kezdeti térbeli feldolgozásokat is végrehajtsunk.

A geokód két kötelező és egy opcionális mezőből áll. Az első két karakterből álló mező, az objektum jellegkódja. A második mező 12 karakterből áll, első hat karaktere a kérdéses pont y, a második hat karaktere a kérdéses pont x koordinátája méterben kifejezve. Mind az első, mind a második mező kötelezőek. A harmadik mező opcionális, négy karakterből áll, és a kérdéses pont magasságát hivatott megadni.

Az objektum jellegét egy szám és egy betű fejezi ki. A szám az objektum jellegét jelzi a következők szerint:

objektum tipusa

jellegkód

pontszerű

0

vonalas

1

felszínen fekvő

2

térbeli

3

1.19 táblázat - az objektumok jellegkódjai a geokódban

Szintén a jellegkód értéke ad tájékoztatást arról, hogy összefüggő, vagy nem összefüggő - összefoglaló idomról van-e szó. Összefüggő idomnál a már megadott jellegkódot kell használni; össze nem függő objektumokat tartalmazó összefoglaló objektumok jellegkódjainak értéke:

összefoglaló objektumok tipusai

jellegkód

vonalas

4

felszínen fekvő

5

térbeli

6

1.20 táblázat - az összefoglaló objektumok jellegkódjai a geokódban

A jellegkód betűjele azt jelzi, hogy alapobjektumról van-e szó, vagy pedig összefoglaló objektumról; ez utóbbi esetben a kód megadja az összefoglalás rendűségét (hierarchiáját is). A közleményben javasolt jellegkód:

összefoglaló objektum hierarchia színtje

jellegkódja

alap

A

elsőrendű

B

másodrendű

C

harmadrendű

D

negyedrendű

E

ötödrendű

F

hatodrendű

G

hierarchiához nem tartozó

O

1.21 táblázat - az összefoglaló objektumok hierarchia színtjének jellegkódjai a geokódban

A geokód elvet az idézett közlemény konzekvensen a földrészletekre dolgozta ki. Az alapobjektum ennek megfelelően a földrészlet, az összefoglaló objektumok pedig a tömb, a kerület, a belterület, külterület, zártkert és a teljes igazgatási egység. A koncepció e kidolgozott része is rendelkezik azonban hiányosságokkal. Nincs egyértelműen meghatározva, hogy a földrészletnek melyik pontja kell, hogy a geokódot reprezentálja. Mindössze az van meghatározva, hogy ennek a pontnak vagy a földrészleten belül, vagy annak határvonalán kell elhelyezkedni. Ugyanez érvényes az összefoglaló objektumokra is.

Ennek a megközelítésnek az a problémája, hogy minden egyes geokódot egyedileg le kell gyártani. Sokkal kézenfekvőbb volna, hisz számítógépes adatállományok azonosításáról és összekapcsolásáról van szó, ha a geokódot a földrészlet határoló vonalainak ismeretében annak súlypontjában automatikusan program generálná. Ha az így generált súlypont konkáv idom esetén kívül esne a földrészleten, úgy azt az idom főtengelyére merőlegesen a földrészlet határvonalára kellene vetíteni. Ily módon minden digitális adattal reprezentált földrészlet egyszerű számítások alapján a területével együtt az egyedi geokódját is megkaphatná minden manuális beavatkozás nélkül.

A másik probléma, hacsak a földrészletek és a belőlük fölépíthető hierarchikus területek geokódolásával foglalkozunk az, hogy jelentősen leszűkül az ezekkel az objektumokkal és a hozzájuk rendelhető attribútumokkal végrehajtható feladatok köre. E leszűkült feladatokat pedig legtöbb esetben a hagyományos azonosítókkal (település kód, helyrajzi szám) is meg lehet oldani, sőt a hagyományos azonosítók alkalmazása bizonyos előnyökel is jár, hisz az adatállományokat nem kell új mezőkkel kiegészíteni, arról nem is szólva, hogy a geokód sokkal hosszabb a hagyományos azonosítóknál. Ahhoz tehát, hogy a rendeletben foglaltak értelmében minden olyan számítógépes adatállomány, mely területfüggő információt tartalmaz rendelkezzék területi információt kifejező azonosítóval, arra van szükség, hogy a geokódolás egységes rendszere a mérnöki létesítmények számára is kidolgozásra kerüljön. E mellett még az is szükséges, hogy a geokódok létrehozása, naprakészen tartása és felhasználása egységes rendszerben menjen végbe.

A mérnöki illetve földrajzi objektumokat alakjuk szerint két fő csoportra oszthatjuk, területi objektumokra és vonalas objektumokra. Mind két objektum típus lehet a földrészlet vagy földrészleti hierarchia határaitól független, illetve földrészleten vagy földrészleti hierarchia határain belüli objektum. A földrészlet határtól független határvonalú területek geokóddal történő azonosítása az információ-rendszer igényeinek megfelelően kidolgozott jelleg kóddal ellátott geokóddal történik. Megjegyezzük, hogy a közlemény szerint a geokód adatmezejét kismértékben ki lehet bővíteni, s így lehetőség van arra, hogy az objektum esetleg kiegészítő jelölést kapjon. A közlemény javasolja, hogy az objektumhoz hozzárendelt atributív adatok közé az objektum elnevezése és szabványos jelölése mellett kerüljön elhelyezésre befoglaló mérete, valamint az összefoglaló objektum, a hierarchiában elfoglalt helyzete, az hogy mely alacsonyobb szintű objektumok alkotják, illetve hogy a kérdéses objektum melyik magasabb hierarchiaszintű objektum alkotórésze.

Mivel az egész koncepció földrészlet orientált, ezért javasolható, hogy az objektum geokódját hozzák kapcsolatba azokkal, vagy azzal a földrészlettel, melyeket vagy melyet érint.

A földrészleten belüli objektumok azonosítása is több módon oldható meg. Abból indulva ki, hogy a földügyi és területi adatbázisokban alapobjektum a földrészlet, elképzelhető megoldás az, hogy a földrészleten belüli objektum geokódszerű azonosítót kapjon. A geokódszerű azonosító első része annak a földrészletnek a geokódja, amelyen az objektum található; ehhez kapcsolódhat az objektum sorszáma, kódjele vagy más egyértelmű azonosítója. Például tegyük fel, hogy a 2A562161146535 geokóddal azonosított földrészleten egy olajkitermelő vállalatnak 3 fúrótornya van, a 6, 7 és 8 számú. Ezek geokódszerű jelölése az alábbi lenne:

 
    2A562161146535 F6
    2A562161146535 F7
    2A562161146535 F8

Látnivaló, hogy geokódszerű jelölés nem az objektum, hanem az objektumot magában foglaló földrészlet azonosító koordinátáit adja meg.

A geokódszerű azonosítás előnye, hogy közvetlenül megadja az érintett földrészlet geokódját, ebből pedig könnyen megállapítható a földrészlet tulajdonosa (használója, kezelője) és így vele tisztázhatók a fúrással járó jogok, kötelezettségek, használati és kártérítési kikötések.

Lehet azonban, hogy az üzemeltetőt elsősorban a fúrások pontos helyzete, koordinátái érdeklik, ezért a maga nyilvántartásaiban a fúrásokat tekinti alapobjektumoknak, ezeknek ad pontos geokódot (ebből pl. a fúrások közötti távolságok is számíthatók), majd ezekhez rendeli az érintett földrészletek geokódjait, pl. a 0A561151147525 F6 geokódhoz attributív adatként az adatbázisban hozzárendeli a 2A562161146535 földrészlet geokódot.

Az előző példában azt lehet észrevenni, hogy a 14 karakterből álló fúrás-geokódot kiegészítette még az F6 jelölés. Erre lehetőséget ad a "közlemény", amely szerint a geokód adatmezőjét kis mértékben ki lehet bővíteni; ezt a témát már a rendszerterv összeállításakor tisztázni kell, pontosan megadva az egyedi jelöléseket is.

A közlemény ajánlásként javasolja, hogy a geokóddal azonosítható információ-egységeket fő típusonként a kis abc betűiből álló jellegkóddal lássák el. Példákat is ad, ezek szerint az alrészlet a, az épület e, a lakás az épületen belül l kódot kapna. Ennek megfelelően egy térbeli (magasabb szinten levő) lakás jellegkódja 3l lenne.

Folytatva a lakás gondolatmenetét, egy lakóépület jellemezhető a földrészlet geokódjával és azon túlmenően a lakóépület jelével és ezen belül a lakás számával is:

 
    2A562161146535 L1 l16

Jellemezhető egy lakás pl. a ház geokódjával és három méteres szinteket számítva a relatív magasággal:

 
    2e5621601465350012 l2

amely kód egy épület ötödik emeletén levő 2. lakást jelentheti. A tíz méter mélyen levő óvóhely geokódja 2e562160140016-010 lehet. Lényeges az, hogy az objektum megjelölése jól alkalmazkodjék az üzemeltetés igényeihez és ennek megfelelő azonosítást kapjon. A kapcsolatot a földrészlet geokódjával alkalmas hozzárendelés formájában megfelelő módon meg lehet teremteni.

Talán legkevésbé kidolgozott még ajánlások formájában is a vonalas létesítmények és vonalas földrajzi objektumok geokódolása. A legfontosabb probléma a különböző tipusú objektumok szakaszolása. Hogy milyen útszakaszt, vagy milyen folyószakaszt tekintünk alapobjektumnak, azt csak a kérdéses szakadatbázis rendszere alapján dönthetjük el. Probléma az is, hogy a geokód fizikailag hol jelölje a kérdéses vonalszakaszt. A vonaldarabok súlypontja általában a vonaldarabon kívülre esik, s bár a közlemények megengedik vonalas objektumok esetében, hogy a geokód a vonalon kívülre essen, ennek alkalmazása nem igazán tűnik célravezetőnek.

Ha a vonalszakasz geokód koordináták egyértelmű automatikus előállítását célozzuk meg, úgy abból kell kiindulnunk, hogy a súlypontot a vonaldarabra vetítjük oly módon, hogy a vetítő sugár merőleges legyen a vonal kezdő és végpontját összekötő záró oldalra. A vonalszakaszok és az érintett földrészletek kapcsolatát az adatbázis attributív táblázataiban célszerű kialakítani.

A geokód rendszer teljes körű megvalósítása a térbeli információs rendszer koncepció első fokának realizálásával egyenértékű. Különösen jelentős alkalmazása a városokban. Segítségével lehetővé válik különböző statisztikai, tervezési feladatok megoldása. Ezekben a tervezési feladatokban már területfüggő funkcionális viszonyok közelítő modellezésére is lehetőség nyílhat. Gondoljunk csak a különböző körzetesítési feladatok megoldására. A lakásnyilvántartás és a népességnyilvántartás geokód alapján történő összekapcsolásával optimális bölcsődei, óvodai, iskolai, kereskedelmi, egészségügyi hálózatot lehet kialakítani oly módon, hogy a csomópontokat látogatók létszáma, illetve a lakóhely és a csomópont távolsága ne haladja meg a megadott tervezési normákat. A térbeli funkciók közelítő kezelése abban jut kifejezésre, hogy példánk esetében a távolságokat a geokódokból csak légvonalban lehet számolni. A geokód rendszer jelentősége a térbeli információs rendszerek kialakulásával sem szűnik meg. Segítségével ugyanis a legkülönfélébb adatbázisok közvetlenül kapcsolhatók a térbeli információs rendszerekhez.

Kataszteri rendszerek

A nemzetközi földmérő szövetség francia nevének rövidítésével FIG 1974-ben Washington D.C.-ben megtartott XIV. kongresszusán fogalmazták meg először a "Land Information System" (LIS) fogalmát. Az angol Land szó a kifejezésben a föld értelmet viseli, azaz ezek az újonnan meghatározott információs rendszerek a földhöz kapcsolódnak. A meghatározás szerint ezeknek az információs rendszereknek az alapeleme az egyértelműen meghatározható és lokalizálható parcella vagy földrészlet. Mivel az európai országok többségében a földrészletek és a rajtuk lévő épületek nyilvántartásának hagyományos rendszere fejlett volt, természetesnek tűnt, hogy az új információs rendszer fogalom e meglévő hagyományos ingatlan kataszterek automatizálásával realizálható.

Az első rendszerek, illetve rendszerkoncepciók létrejötte után azonban kiderült, hogy mind a lehetőség, mind a szükségletek oldaláról célszerű kiaknázni az LIS fogalomban rejlő további lehetőségeket, s így az LIS-ek fokozatosan átalakultak az úgynevezett többcélú kataszterek szinonimájává. Ez a folyamat elsősorban a városokban ment végbe, s ezért napjainkban a LIS fogalmat gyakran a városi térbeli információs rendszerrel azonosítják. Mivel mi a városi rendszerek rövid bemutatását a következő pontban végezzük, ebben a pontban néhány példa fölvázolásával ismertetjük az automatizált kataszteri információs rendszerek azaz az eredeti LIS-ek lényegét.

A korai 70-es években a kataszter automatizálásán mást értettek azokban az országokban, ahol még csak grafikus kataszter létezett, és mást azokban a fejlett európai országokban, ahol a numerikus kataszter már régebben rendelkezésre állt. Az előbbiek az automatizálás fogalomkörén a hagyományos numerikus kataszter létrehozását értették. A valódi kataszteri információs rendszer létrehozását a második csoporthoz tartozó országokban tűzték ki célul. Az automatizálási törekvések, mint látjuk, függtek a hagyományos kataszter fejlettségétől és formájától is.

Minden ingatlan kataszter azzal a céllal készül, hogy rögzítse a földrészletekre és a rajtuk lévő épületekre vonatkozó műszaki és jogi adatokat. Az, hogy milyen a rögzített adatok teljessége országonként, sőt országon belül tartományonként változhat.

Általánosnak tűnő jelenség, hogy az épületek, illetve a rájuk vonatkozó műszaki adatok rögzítésének teljessége elmarad a földre vonatkozó adatokétól. Európa fejlett ipari országaiban sem azonos a hagyományos ingatlan kataszter fejlettségi szintje. A leglényegesebb különbség az angol kataszter és a kontinentális kataszter között van, bár természetesen a kontinensen belüli országok kataszterei is hordanak sajátos jegyeket.

Az angol kataszteri rendszer jelentős mértékben befolyásolta a korábbi gyarmat birodalom kataszteri rendszerét is, ezért jelentősége meghaladja azt a mértéket, amit a szigetország területéből vagy lakosság számából levezethetünk.

Az angol kataszteri rendszer különbözőségét a kontinentális rendszertől két fő okkal magyarázhatjuk. Az első fő ok az, hogy e rendszer hosszú történelmi fejlődés eredménye.

Anglia első földbirtok könyvét a Domesday Book-ot Hódító Vilmos készítette 1086- ban. Mivel ez a könyv még nem tartalmazott grafikus mellékleteket a meghódított terület alapos leltárát gazdag leírásokkal próbálta egyértelművé tenni. Érdekes módon ezen első teljes körű nyilvántartás elkészülte után több mint kilencszáz évvel sincs teljes és minden földrészletre kiterjedő földnyilvántartás Angliában.

Ez pedig a másik fő tényezővel magyarázható, mégpedig azzal, hogy a földnyilvántartás célja a kontinentális kataszterrel, de a Domesday Book-kal is ellentétben a szigetországban nem a pénzügyi, adóügyi nyilvántartás, hanem a földbirtokok átruházásának megkönnyítése volt. Bár az állam igyekezett a földnyilvántartást a saját érdekeiben igénybe venni, a feudális viszonyok erősebbek voltak, s a földnyilvántartás titkossága mely megakadályozza az államot, hogy e regiszterekből adatokat szerezzen, még mind a mai napig fenn áll.

Angliában a földek nyilvántartásba vételét a XIX. század második felében kezdték meg. Ellentétben a kontinenssel, ahol az egész földterület nyilvántartását egységes szellemben rövid idő alatt központilag vitték végbe, az angol nyilvántartásba vétel szórványos volt, a központi kormány által kijelölt helyi önkormányzatok adás-vétel vagy hosszabb bérlet esetén kötelezték a tulajdonosokat a nyilvántartásba vételre.

Grafikus munkarészekként átruházási vázlatokat használtak nyilvános áttekintő térképként pedig amennyiben léteztek a kérdéses területen, az Ordnance Survey nagyméretarányú térképeit. Érdemes megjegyezni, hogy ezek a térképek nem adóztatási, hanem katonai célokból készültek.

Az angol földnyilvántartás szöveges része, a telkek elhelyezkedését, a kontinensen szokásos rövid matematikai megfogalmazás helyett a történelmi hagyományokon alapuló gazdag leíró résszel határozta meg. Ugyanez vonatkozott a telkek határaira is. Bár 1862-ben hoztak egy törvényt, mely előirányozta a határok szabatos matematikai definiálását, a törvény következtében olyan határviták álltak elő, melyek megszüntetésére 1925-ben bevezettek az általános határ fogalmát. Ez a kissé homályos fogalom azt mondja ki, hogy a határt az általános térkép tartalmazza, amely azonban nem rendelkezik arról, hogy a ténylegesen meglévő határobjektumok (sövény, kerítés, fal, utca stb) melyik telekhez tartozik.

A telek tulajdonosa a földnyilvántartás titkossága értelmében nem szerezhet tudomást a szomszédos telkek tulajdonosairól. A gyakorlatban ez azt jelentette, hogy a körülhatárolt telkek esetében a tulajdon a határig (sövényig, kerítésig, falig stb) húzódott, körülhatárolatlan telkek esetében pedig a telekhatárokat meglévő természetes vagy mesterséges objektumokhoz mérték be, és a határokat e bemérések eredménye jelölte ki. Ez a törvény gyakorlatilag megszűntette Angliában a határtelket.

Az angliai földnyilvántartás [6] alapján történt rövid fölvázolása is érthetővé teszi, hogy miért nem jeleskedik Anglia az automatizált kataszteri rendszerek létrehozásában annak ellenére, hogy a digitális nagyméretarányú térképezésben úttörő szerepet játszott.

E példa általános tanulsággal is szolgál: nem elég egy térinformatikai rendszer létrehozásához az ország gazdasági, műszaki fejlettsége, arra is szükség van, hogy az adott terület jogi gazdasági és műszaki szabályozói is korszerűek legyenek, s lehetővé tegyék mind a létrehozás, mind a felhasználás szempontjából a rendszer célszerű megalkotását.

Érdemes rámutatni, mint a tagadás tagadása filozófiai tételének jó illusztrációjára, hogy az elmaradott földnyilvántartási rendszer következtében az angol kataszteri rendszer jegyeit viselő fejlettebb volt gyarmati országokban (USA, Kanada) az automatikus kataszteri rendszert átugorva a LIS-ek olyan válfajai alakultak ki, melyek alapja nem a jogi határokkal determinált telek, hanem a tényleges használatot tükröző építési telek, esetleg az utcák által határolt lakótömb. Az ilyen digitális alaptérkép technikailag gyorsabb, funkciójában pedig közvetlenebb kapcsolatot kínál a sok célú kataszter vagy városi rendszerek felépítésére. Míg ugyanis a hagyományos kataszter célja különösen akkor, ha az épületek műszaki adatait nem, vagy kismértékben tartalmazza a föld adás- vétel jogi és műszaki alátámasztása, addig a reális alapú LIS-ek jogi tartalom híján a települések vagy mezőgazdasági földterületek tervezéséhez, működtetéséhez és hasznosításához nyújtanak térinformatikai alapokat. Ezen feladatok megoldásához azonban sokféle helyzet függő információ szükséges, következésképpen a többcélú kataszter létrehozásának indokoltsága egyértelművé válik.

Alapvetően másképp jött létre az ingatlan kataszter a kontinentális Európában. A XIX. század folyamán a központi államhatalom megerősödésével az uralkodók az ingatlan katasztert rendeletekkel hozták létre a célból, hogy a központi földadók beszedésének műszakilag megbízható alapja legyen. Ennek érdekében az ország területén egységes vízszintes alappont hálózatot alakítottak ki, majd erre támaszkodva olyan nagyméretarányú térképeket készítettek, melyek a kor műszaki adottságait figyelembe véve maximális geometria pontosságra törekedtek. Az így létrehozott térképek, melyek a földrészletek jogi határait rögzítették, lehetőséget szolgáltattak a földterületek grafikus meghatározására. Bár a kataszteri térképeken elvileg az építményeket is föltüntették, ezekkel kapcsolatos további adatfelmérést nem végeztek. A földek esetében azok területén kívül rögzítették a föld becslők által szolgáltatott föld értéket is. Természetesen az adózás lebonyolításához szükség volt a tulajdonosok nyilvántartására is. A vázolt attributív adatokat földkönyvekbe gyűjtötték.

A földmérés technikáját országonként különböző, de egyöntetűen a maximális pontosság elérésére törekvő szabályzatok rögzítették. Érdekességként megemlítjük, hogy az akkor még független német tartományok közül a legpontosabb fölmérési módszereket Baden Würtenbergben dolgozták ki. A mérőlécek alkalmazására alapozott nehézkes de nagy pontosságú technológia szabatosság szempontjából a mai numerikus felmérések legmagasabb igényeit is kielégítené.

A földek adás-vételét hasonlóképpen az 1864 előtti angliai állapotokhoz a bíróságok végezték. A bíróságokon a földekre vonatkozó jogi aktusokat az úgynevezett telekkönyvben rögzítették. A telekkönyvek a földkönyvben is megtalálható adatok mellett tartalmazták a telekre eső terheket és szolgalmi jogokat is. A kataszteri felmérést megelőzően a telekkönyvek területadatai és grafikus mellékletei általában közelítő felmérések alapján készültek, és megbízhatatlanok voltak. A kataszteri felmérés után a telekkönyvet, kataszteri térképet és a földkönyvet összhangba kellett hozni. Ez azonban több országban, így hazánkban is jó száz évig eltartott. Ha a telekkönyv és a földkönyv összhangban van, úgy a földkönyvnek tulajdonképpen nincs értelme, legfeljebb mint átmeneti dokumentumnak, mely alapján a telekkönyv korszerűsíthető. Különösen igaz ez automatizált kataszteri rendszer esetén, mikor is mind a telekkönyvi- , mind a földhivatal ugyanannak az automatizált kataszternek a használója s egyben előállítója.

A kész kataszter tehát két fő részből tevődik össze: az alfanumerikus táblázatos könyvi állományból és a grafikus kataszteri térképekből. Ahhoz azonban, hogy ezeket az anyagokat létre lehessen hozni, geodéziai mérésekre van szükség. Ezek a mérések napjainkban már számszerű eredményeket szolgáltatnak. A mérési eredmények - szögek és távolságok - felhasználásával, a meglévő vízszintes alappont hálózat állandósított pontjai ismert koordinátáira támaszkodva, számítják ki a telkek és házak sarokpontjainak koordinátáit. Célszerűnek mutatkozhat a mérési adatok tárolása is, hisz például az alappontok koordinátáinak megváltozása esetén, ezek fölhasználásával az új térképet az előzővel azonos pontossággal lehet elkészíteni. Szükséges ezen kívül az alappontok koordinátáinak tárolása is.

Az automatizált ingatlankataszter létrehozására irányuló törekvések legkomplexebben és legeredményesebben az NSZK néhány tartományában valósultak meg.

1971-ben a német tartományok földmérő szervezeteinek munkacsoportja az ADV egy projektet indított be, melynek célja olyan automatizált ingatlankataszter létrehozása volt, mely alapját képezheti a földrészlet adatbázisnak. A koncepció sémáját a [5] alapján az 1.19 ábra szemlélteti.

1.23 ábra - az NSZK földrészlet adatbázis kapcsolat rendszere

1973-ban három német tartomány Hessen, Nordrhein-Westfalen, Niedersachsen megegyeztek, hogy a gyakorlatban is megvalósítják a koncepció ingatlankataszterre vonatkozó részét. A rendszer fő alkotóelemeit az 1.24 ábra tartalmazza

.

1.24 ábra - az NSZK ingatlankataszter alkotóelemei

Az ábrában található alkotóelemek két rész projektre tagolódnak. A földkönyv az ALB, a térkép, a koordinátajegyzék és a mérési eredmények az ALK részét képezik. Az ALB lényegében a földkönyvet tartalmazza, kiegészítve kapcsolókkal számítástechnikai pointerekkel, valamint olyan újabb adatokkal, melyek az utóbbi években váltak aktuálissá. A könyv elemeit hat logikai egységbe szervezi, melyek az elemazonosító és az egyedazonosító segítségével jelölhetők. Ezek a logikai egységek a telek, a tulajdonos vagy örökös, a nyilvántartó hely, a jelölés és a község. A hatodik egységet az épületek alkotják. Ez az egység még nincs feltöltve.

Az ALB megpróbálja föloldani azt az ellentmondást, mely a telkekkel összefüggő adatok osztott regisztrálási rendszeréből (telekkönyvi hivatal, kataszteri hivatal) adódik. A koncepció az adatok integrált kezelését támogatja olymódon, hogy az integrált számítógépes állomány melletti hagyományos dokumentáció az egyes hivataloknál csak a saját maguk által létrehozott (gyűjtött) adatokra terjed ki.

A hagyományos kataszteri szolgáltatások elsősorban a file-okkénti elérést (lsd. logikai egységek) igénylik, a korszerűbb többcélú felhasználás érdekében azonban gondoskodtak a másodlagos kulcsok alapján történő elérésről is. Ilyen kulcsok a nevek, utca és házszámok és az épület tömbök.

Az ALB programrendszere alkalmas különböző szabványos hivatali tájékoztató listák készítésére, emellett lehetőség van a különböző logikai feltételek szerinti válogatásra és listázásokra is.

Az ALB él a geokódolás adta lehetőséggel, a telek file-ban ugyanis szerepeltet egy "telekkoordináta" nevű attributumot, mely lehetővé teszi annak a vizsgálatát, hogy egy telek egy zárt sokszögön kívül vagy belül van-e. Ez a mező egyben biztosítja a kapcsolatot az ALK (Automatikus Kataszteri Térkép) és az ALB között.

Az ALB jelentős szerepet játszik a városi rendszerek ingatlan adatokkal való ellátásában. A városi alrendszerek a helyrajzi szám, utca és házszám, valamint a telekkönyvi sorszám alapján érhetik el ezeket az adatokat.

A német automatizált kataszter másik fő elemét az automatizált kataszteri térképet (német nevének rövidítése ALK) 1975 óta töltik fel.

Az ALK primér adatfile-i a következők:

A primer adatfile-okon kívül kiegészítő file-okat is tartalmaz e rendszer, melyek az elvégzendő feladatokat (feladatkönyv) és a feldolgozás vezérlőadatait (rendszerfile) tartalmazzák.

A geodéziai alappontfile az adminisztratív adatok (pontszám, létesítő hatóság, állandósítási mód stb.) mellett tartalmazza a pontok koordinátáit (x,y,z), ezek pontosságát és megbízhatóságát, valamint a meghatározás idejét.

A mérési adatok file-ja tartalmazza a telek határvonalak meghatározásához elvégzett geodéziai mérések eredményeit. A file-t egyelőre csak a folyó mérési eredményekkel töltik fel, a régi mérési eredmények adatbankba vitele kérdéses. E file célja, hogy az alapponthálózat újramérése (vagy számítása esetén) a telek sarokpontok új koordinátái új mérések nélkül numerikusan meghatározhatóak legyenek.

Az ALK leglényegesebb file-ja a digitális kataszteri térkép. Ez a file mindent tartalmaz, amit a hagyományos német 1:500 - 1:2500 méretarányú grafikus kataszteri térkép ábrázol. Alapvető objektuma a jogi határokkal meghatározott telek (parcella). Pontszerű objektumai a geodéziai alappontok, határkövek, vonalas objektumai pedig a határok. Külön objektum típust képeznek a feliratok.

Az adatmodell alapeleme a kezdő és végpontjával, alakjával (kör v. egyenes), funkció és rajzi kódjával tárolt vonaldarab. A vonaldarabok logikai összekapcsolásával fejezhetők ki a különböző objektum típusok. Minden vonaldarab csak egyszer kerül tárolásra.

Minden objektumhoz tartozik egy objektum koordináta (geokód) mely megteremti a kapcsolatot a geometria és az ALB-ben tárolt attributív adatok között.

Az adatbank logikailag két részből áll, a digitális kezelő részből és az adatok aktualizálását előkészítő feldolgozó részből. A két részt az egységesített adatcsatlakozó kapcsolja össze. Ezen keresztül folyik az adatcsere. A feldolgozó rész részben a központi programrendszer része, részben decentralizált. Mindkét esetben a következő komponensekből áll: geodéziai számítások, primér adatnyerési rendszerek, interaktív és passzív grafikus feldolgozás, kérés feldolgozás (ide tartoznak a lekérdezés különböző válfajai).

A lekérdezés történhet az ALB-ből az ALK felé (pl. utca szám és házszám alapján a telek rajza), az ALK-ból az ALB felé (pl. telek koordináták alapján a tulajdonosok), vagy magában az ALK-ban (pld. egy 10 km sugarú kör által érintett telkek rajza).

Amikor a lekérdezési, földolgozási lehetőségeket vizsgáljuk, nem szabad elfelejteni, hogy lekérdezni csak azt lehet, ami a térképen vagy az ALB-ben ábrázolva, illetve tárolva van. Bár az eredeti program javaslat tartalmazott olyan gondolatokat, hogy ALK-ban a kataszteri térkép tartalmán kívül egyéb topográfiai jellegű objektumokat is tároljanak, a gyakorlatban ez nem került megvalósításra. Ezért az ALK és ALB önmagukban "csak" a hagyományos kataszteri (és telekkönyvi) feladatok nyilvántartási, listázási és adatszolgáltatási részének gyors és megbízható végrehajtására alkalmasak.

Egész más a helyzet, ha ezt a rendszert nem csak önmagában, hanem más rendszerek együttesében vizsgáljuk. Ez a helyzet a városi rendszereknél, melyek tulajdonképpen a LIS- fogalom napjainkban nyert értelmével azonosíthatók. Ezekben a rendszerekben az alrendszerek egysége új minőségi változást eredményez a végrehajtható feladatok szempontjából. Erről kissé részletesebben a városi rendszereknél szólunk.

Második példánk, az ausztriai automatizált ingatlan nyilvántartás, elsősorban a felhasználókkal kialakított kapcsolat oldaláról érdemli meg a figyelmünket [7].

Az osztrák kataszter a történelmi kapcsolat következtében a magyar kataszterrel azonos célok és előírások alapján a múlt század második felében készült el. Az adózási célból létrehozott kataszter szemléletét bizonyos fokig megváltoztatta az 1968-as földtörvény, mely a tulajdonos beleegyezésével numerikusan meghatározott telek sarokpontokat jogilag is garantálja.

A katasztert községek szerint vezetik (a kataszteri község általában nem azonos az adminisztratív községgel) a 68 földhivatalban, illetve a jogi vonatkozásokat az 50 telekkönyvi bíróságon. A földhivatalnál vezetett kataszteri anyagok:

A telekkönyvi betétek, melyek a kataszteri nyilvántartással azonosan a helyrajzi szám szerint rendezettek a magyar telekkönyvhöz hasonlóan A, B és C lapból állnak, melyek a birtoklási, tulajdonosi és a telekre egyedileg érvényes terhekkel kapcsolatos jogokat rögzítik.

A háború utáni fokozott telekforgalomnak és élénk építési aktivitásnak nehezen tudtak megfelelni a decentralizáltan, a 68 földhivatalban vezetett kataszteri nyilvántartások. Az első automatizálási kísérlet azonban, mely 1955-66 között egy központosított lyukkártya - mágnesszalag szervezést hozott létre, nem járt a kívánt eredménnyel, többek közt azért sem, mivel a központban végzett aktualizálást évenként csak egyszer lehetett elvégezni. Olyan új rendszer kialakítása vált szükségessé, mely megvalósítja a korszerű adatbázis koncepció ismérveit. Lényeges szempont volt, hogy az új rendszer integrálja a telekkönyvi adatokat is és küszöbölje ki a tárolásnál a redundanciát.

A projektet egy ötéves kísérleti szakasz előzte meg, mely során 280 000 bécsi telek adataival töltöttek fel és üzemeltették a rendszert, majd 1978-ban megkezdték a rendszer országos feltöltését. A kataszteri leíró adatok feltöltése 1985-re a telekkönyvi adatoké 1981-re készült el. A rendszer működtetéséhez szükséges jogi alapokat a földmérési és telekkönyvi törvények 1980-as módosításai teremtették meg.

Az adatbázis rendszert központi számítógépen üzemeltetik. Az adatelemek hely és téma szerint csoportosítva redundancia mentesen kerülnek tárolásra. Az adat hozzáférést a 68 földhivatalban és 199 telekkönyvi bíróságon felállított, a központi számítógéphez külön távadatátviteli vonallal csatlakozó munkaállomásként felszerelt terminálokon végzik. A lekérdezés területi szerep kötöttség nélkül a helyrajziszám, a tulajdonos neve, a községszám és cím alapján történhet. Mivel a kataszter és telekkönyv nyilvános bárki rendelhet, csekkel, térítési díj ellenében, kivonatokat az adatbankból.

Az adatbank aktualizálását a jogosult munkahelyek párbeszédes üzemmódban a változás megtörténte után azonnal elvégzik s ílymódon az adatbank állandóan naprakész.

A földhivatalok és telekkönyvi bíróságok mintegy 1000 nyomtatóval ellátott terminált üzemeltetnek. A külön távadatátviteli hálózat regionális számítógép vezérelte csomópontokon keresztül csatlakozik a központi számítógéphez. Míg az aktualizálás párbeszédes üzemmódban történik az adatszolgáltatáshoz szükséges lekérdezés kötegelt üzemmódban folyik. Havonta mintegy kétmillió tranzakcióra kerül sor.

A terminálok tehermentesítése és a szakfelhasználók kényelmének növelése érdekében az adatokhoz való egyoldali hozzáférést az osztrák posta által működtetett nyilvános adathálózat a VIDEOTEX segítségével biztosítják. Ez a rendszer lehetővé teszi, hogy az előfizetők az adatbankból lekért információt a képernyőn megjelenítsék, kinyomtassák, vagy saját számítógépükbe betáplálják. 1990-ben közel 2000 magánmérnök, közjegyző, ügyvéd, községi tanács, bank alkotta a rendszer előfizetőinek táborát. A havi lekérdezések száma meghaladta az 1.25 milliót.

A kataszteri adatok közül még nincsenek betöltve az alappont file-ba a VI. rendű háromszögelési alappontok koordinátái (ezek alkotják az összes vízszintes alappont 60%- át) valamint a telek sarokpontok 60%-a. Ez utóbbiak betöltött koordináta állománya évi 1 000 000-val gyarapodik. A projekt ismertetésekben nem találunk utalást a mérési eredmények adatbankosítására.

A rendszer térbeli működésének alapfeltétele a digitális térkép létrehozása még hátra van s a tervek szerint az elkövetkező másfél évtized alapvető földmérési feladataként fog megjelenni.

Ha kizárólag a kataszter oldaláról vizsgáljuk a dolgot, létrehozása hármas célt szolgál:

Nem kétséges ugyanakkor, hogy a feladat megoldásához szükséges jelentős ráfordítások, csak akkor térülnek meg igazán, ha az új digitális térképet mint alapréteget egy kiépítendő LIS működésében is figyelembe veszik.

A digitális térkép létrehozására 1988-ban indítottak egy pilot projektet. Hét tartományi székhelyen található földhivatalban grafikus munkaállomásokat állítottak fel, melyek ugyanazokon a vonalakon kommunikálnak a bécsi számítóközponttal, mint az alfanumerikus terminálok, csak éjszakai műszakban. A teljes kiépítés után mind a 69 földhivatalt, ahol a nyilvántartási térképeket vezetik, fölszerelik grafikus terminálokkal.

A digitális térképeket a hagyományos szelvény kiméretnek megfelelő egységekben vektorosan tárolják az alábbi logikai struktúrálással: telekhatárok, épületek, határpontok, szimbólumok.

A szelvény forma megtartását feltehetőleg az indokolja, hogy a digitális anyag felhasználásával automatizált módon továbbra is szándékoznak hagyományos grafikus térképeket kibocsájtani. A grafikus anyaghoz a tervek szerint, a felhasználók digitális formában adathordozókon is hozzájuthatnak a földhivatalokban, ezen kívül a digitális térkép lekérdezhető lesz a Videotex segítségével is.

A szelvény forma megtartását feltehetőleg az indokolja, hogy a digitális anyag felhasználásával automatizált módon továbbra is szándékoznak hagyományos grafikus térképeket kibocsájtani. A grafikus anyaghoz a tervek szerint, a felhasználók digitális formában adathordozókon is hozzájuthatnak a földhivatalokban, ezen kívül a digitális térkép lekérdezhető lesz a Videotex segítségével is.

A példaként ismertetett kataszteri rendszerek tanulmányozása alapján néhány általános érvényű következtetés levonására nyílik lehetőség.

10.  Az alfanumerikus kataszteri adatbázis lehetővé teszi a nyilvántartás alapelveinek tiszteletben tartásával az intézményileg (és helyileg) széttagolt adatrendszerek integrálását.

11.  A kataszteri adatbázisokban (és csak ezekben) lehetőség van naprakész adatok tárolására és szolgáltatására.

12.  Az adatbázis létrehozási és fentartási költségei közvetlenül és közvetve térülnek meg. A megtérülések fokozásának a legjobb útja a hozzáférési módok és a felhasználói kapcsolatok szélesítése.

E harmadik pontról, különleges hazai aktualitása miatt, érdemes egy kissé bővebben is szólni. Mindenek előtt látnunk kell, hogy funkcionális oldalról, a kataszteri rendszerek a legegyszerűbb térbeli információs rendszerek. Azok a megtérüléssel kapcsolatos gondolatok, melyek igazak ezekre a rendszerekre hatványozottan igazak a funkcionálisan bonyolultabb rendszerekre.

A közvetlen megtérülési költségek esetünkben a földhivataloknak és a postának (Videotex esetén) befizetett szolgáltatási díjak. Minél több felhasználói tranzakciót hajtanak végre, annál jövedelmezőbb a rendszer.

Egy adott időpontban az ingatlan forgalom és építési tevékenység nagyságát, azaz tranzakciókra irányuló objektív igény az adott ország társadalmi-gazdasági helyzete határozza meg. Megfelelően, bizonyos redundanciával kiépített adatszolgáltató rendszer ugyanakkor a tényleges igényt, ha kis mértékben is, a reális igény fölé emelheti. Ez a növekedés két forrásból táplálkozik: egyrészt a kényelmes és gyors ügyintézés ingatlanügyletre stimulálhatja azokat, akik még nem eléggé határozottak ilyen irányú szándékukban, másrészt, és ez a lényegesebb, olyan ügyfelek is igénybe veszik a szolgáltatást, akik csak tájékozódni akarnak és kevésbé gyors, pontos és kényelmes adatszolgáltatás esetén más módon szereznék be információikat. Az adatfelhasználás, következésképpen a közvetlen megtérülési költségek akkor növelhetők jelentősen, ha a rendszert új adatrétegekkel egészítjük ki, vagy más rendszerekhez is hozzákapcsoljuk. Ez a megállapítás különösen akkor igaz, ha a rendszer grafikus alrendszere is elkészült már.

Bár a közvetett megtérülés jelentőségét is elsősorban a többcélú térbeli információs rendszerek segítségével lehet jól illusztrálni, azért az önálló kataszteri rendszerek is sok állami infrastrukturális alapfeladat megoldását egyszerűsítik és tökéletesítik. Ilyen feladat például a telek és házadók kiszabása, mely megfelelő aktuális kataszteri adatbázis nélkül rendkívül munkaigényes és csak sok hibával terhelten megoldható feladat.

Városi rendszerek

A LIS tehát a földterülethez kötött információs rendszer koncepció gyakorlati megvalósítására először a városokban került került sor. Ezt a tényt elsősorban az igények és lehetőségek részleges egybeesése magyarázza.

Az angol digitális térképezéssel és a német és osztrák kataszteri projektekkel kapcsolatban már láttuk, hogy egy ország digitális nagyméretarányú térképének előállítása a térképtartalom gazdagságától, illetve a feladatra koncentrált erőktől függően mintegy 15-30 évig tart. Ugyanakkor a nagyméretarányú, tehát nagyfelbontású, pontos, térbeli adatokra mind a kataszter, mind a tervezés, mind az üzemelés szempontjából elsősorban a lakott településeken, ezek közül is a nagyobb városokban van szükség. Kézenfekvő volt, hogy azokban az országokban, ahol országos nagyméretarányú digitális térképprogram folyt, elsősorban a nagy városok állományait digitalizálják. Azokban az országokban pedig, ahol ilyen program nem volt (pl. USA, CANADA), külön városi nagyméretarányú digitális térképezési programokat indítsanak be.

A városi térbeli információs rendszerek (LIS-ek) természetesen nem függetlenek a városigazgatás egyéb számítógépes rendszereitől, hanem optimális esetben annak integráns részét alkotják. A városigazgatás maga, illetve annak számítógépes megjelenési formája függ attól, hogy milyen a feladatok megoszlása az államigazgatási hierarchiában. Azok a zömében műszaki feladatok, melyek legközvetlenebbül csatlakoznak a területhez, a városi autonómia fokától függetlenül általában a városi közigazgatás feladatát képezik.

Hazánkban az Államigazgatási Szervezési Intézet végzett elemző vizsgálatot [8], mely a Tanácsok tevékenységét 32 fő tevékenységi ágba rendezte. A vizsgálat szerint a fő tevékenységi ágak 27% közvetlenül, 23%-a pedig közvetve területi információt használ. Feltehetőleg ezen a helyzeten nem változtat lényegesen az sem, hogy a tanácsok funkcióit újabban két szervezet: az önkormányzatok és a polgármesteri hivatalok hivatottak ellátni.

A fentieknél magasabb százalékok találhatók egyes tengerentúli szerzők tanulmányaiban. Így pl. V.N.Wiele [9] szerint egy, a városi tevékenységeket átvilágító tanulmány szerzője R. Lileey arra a következtetésre jutott, hogy a Burnaby város által használt információ több mint 70% térbeli vagy földrajzi vonzattal rendelkezik.

Steven Talbot szerint [10] a New Yorkban használt adatok 85% földrajzi vonatkozású. E becslések közötti különbségek több okra vezethetők vissza. Szerepet játszanak ebben a különböző jogszabályok, a különböző szintű infrastuktúrális ellátás. A fő ok azonban abban van, hogy az észak-amerikai szerzők nem szűkítik le a városi térbeli információs rendszer működési területét a városi közigazgatás által végrehajtandó feladatokra, hanem ide sorolnak minden olyan tevékenységet, melyet a városban a különböző föderális, tartományi és magán szervezetek végeznek.

Az irodalomból ismert városi információs rendszerek kialakulása a 70-es évek végére, a 80-as évek elejére tehető (bár bizonyos korábbi pilot projektekről is tudunk). A megvalósulás ténye attól függött, sikerült-e a közigazgatási szervezetet meggyőzni a "számítógépes térképközpont" létrehozásának szükségességéről (például Torontó, New York, Bécs) vagy olyan közös szervezetet létrehozni az érdekelt felekből, mely megosztott finanszírozással vállalkozott a feladat megoldására (pl. Burnaby).

Az első rendszerek spontán kialakulása napjainkra már szervezettebbé vált, így pl. az USA-ban javaslat készült arra, hogy a geodéziai feladatokat föderális szinten összefogó USGS (U.S. Geological Survey) gyakoroljon szakmai ellenőrzést és tanácsadást, illetve dolgozzon ki szabványokat a gomba módra szaporodó városi rendszerek vonatkozásában is (a USGS feladatai közé korábban 1:24 000 méretaránynál nagyobb méretarányú térképezés sem hagyományos sem digitális formában nem tartozott).

Az USA-ban létrejött első városi rendszerek még is kaptak egy jelentős, bár nem tudatos lökést a központi államhatalom egy szervezetétől, az Egyesült Államok Népszámlálási Hivatalától. Ez a szervezet ugyanis 1977-ben elkészítette a nagyvárosi népszámlálási térképeinek digitális változatait az úgynevezett DIME-file-okat, melyek digitális utcatérképek, alapegységük a két kereszteződés közti útszakasz, és a geometriai tartalmon kívül a népszámláláshoz szükséges különböző attributív információkat is tartalmaznak az utca mind két oldaláról. A DIME-file-okra a hivatalnak azért volt szüksége, mivel át akart térni a postai úton lebonyolítandó népszámlálásra.

Más jellegű lökést kaptak a kanadai városok a központi kormánytól. 1976-ban a kormány erőteljesen elkezdte szorgalmazni a méter rendszerre való áttérést. Ez azonban feltételezi az összes térkép transzformálását, illetve új térképek méterrendszerű készítését. Mivel a feladat hagyományos módon nem igen volt megoldható kézenfekvő volt a digitális térkép létrehozása.

Mivel a fejlett ipari államokban a városok működésével kapcsolatos alfanumerikus adatok számítógépesítése már jóval a digitális városi "térképtárak" létrehozása előtt megtörtént, a felzárkózás időszakában a digitális térképi adatbázisok létrehozása külön szervezetekben ment végbe. Miután a digitális térképi adatbázisok elkészültek és karbantartásukat megszervezték, kerülhetett sor a két adatbázis típus és a velük végrehajtható műveletek közös mezők (geokód, helyrajzi szám, utca és házszám stb.) alapján történő összekapcsolására.

Az egységes városi információs rendszer számítógépes architektúrája a kialakítás időpontjára jellemző hardver feltételeket tükrözi. Az 1985-89. között tervezett és létrehozott rendszerek a nagygépes filozófiát tükrözik: összekapcsolható alfanumerikus adatbázisok központi nagyszámítógépeken vannak elhelyezve. Ehhez kapcsolódnak az osztályok miniszámítógépei, melyek kiszolgálják a részlegek munkaállomásait, illetve grafikus vagy alfanumerikus termináljait. A már hivatkozott [9] Burnaby-i információs rendszer vázlata (1.21 ábra) ezt a koncepciót realizálja.

1.25 ábra - Burnaby város térinformatikai rendszerének sémája

Az utolsó néhány évben a munkaállomások és hálózati technikák rohamos fejlődése következtében újra szerepet kap az osztott adatbázis szemlélet egy korszerű variánsa.

A hagyományosan feladat szervezett adatbázisokban a decentralizált adatbázisokat az egységeknél helyezték el és tartalmukat az egység által elvégzendő feladatok határozták meg. Következésképpen elkerülhetetlenek voltak az ismételt tárolások, ugyanakkor új tipusú komplex feladatok megoldását a rendszer nem támogatta.

A korszerű osztott adatbázisokban az adatbázist úgy osztják fel, hogy egyes részei oda kerüljenek, ahol a bennük tárolt adatokra rendszeresen szükség van, ugyanakkor minden adatbázis-részben tárolt adat bármely hálózati csomópontról, a felhasználó által gyakorlatilag nem érzékelhető időtöbblettel, elérhető. A felhasználó oldaláról a rendszer tehát ugyanazokkal az előnyökkel rendelkezik, mint a centralizált rendszer, ugyanakkor üzembiztonsága magasabb, beruházási költségei pedig alacsonyabbak.

Minden városi térbeli információs rendszer geometriai részének leglényegesebb eleme az alaptérkép. Az alaptérkép célja, hogy az egész városra olyan egyértelmű keretet illessen, melyre támaszkodva az összes geometriai-földrajzi elem egységes rendszerben kezelhető. Az alaptérképet a lehető legnagyobb pontossággal kell meghatározni. A nemzetközi gyakorlat az alaptérkép pontosságát az 1:200 - 1:2000 méretarányú térképnek megfelelő grafikus pontosságban, azaz 2 cm - 20 cm értékben szabja meg. Azt, hogy hol melyik mérőszámot választják azt a város jellege, valamint az alaptérkép tartalma szabja meg.

Az alaptérkép leglényegesebb eleme az úthálózat. A városi utak ugyanis a város összes térbeli eleme közül a legérzékenyebbek a geometriai pontosságra, hisz a város egész területéhez viszonyítva viszonylag kis területük kell hogy helyt adjon az egész forgalomnak, valamint az összes föld alatti és föld feletti közművezetéknek. A közművezetékeket gyakran az út különböző elemeihez, illetve az utat határoló házakhoz mérik be, így ezek helyzeti pontossága döntően meghatározza a vezeték abszolút és kölcsönös helyzeti pontosságát is.

Az utak tengelyvonalai csomópontokban metsződnek. Két csomópont közötti útszakasz és a hozzátartozó attributív jellemzők alkotják az úthálózat alapegységét, a szegmenst. Általában négy, esetleg három szegmens által határolt terület a tömb. Egyes városi rendszerekben az alaptérképet csak tömb felbontásig készítik el, általánosabb azonban az az eset, amikor a tömbön belüli fizikai elemeket (kerítéssel, fallal, sövénnyel stb. határolt telkeket, épületeket stb.) is bemérik, s így a város alapterületét nagyjából azonos felbontású (nem pontosságú) alaptérképpel fedik le. Alá szeretném húzni, hogy nem csak az angolszász kataszteri rendszert követő Észak-Amerikában, de a kontinentális kataszter egyik őshazájában Bécsben is csak fizikai és nem jogi vonalakat rögzítettek a digitális alaptérképben.

A tömbön belüli területek felmérésére és beillesztésére igen szemléletes módszerrel szolgál a bécsi példa [11].

Míg a város egész utcahálózatát (annak ellenére, hogy a megfelelő térképanyag többé kevésbé rendelkezésre állt) elektronikus tachimetriával újramérték, a tömbök területét fotogrammetriai módszerekkel határozták meg a következőképpen: ortofoto nagyításokat készítettek a tömbökről és ezeket kézi úton digitalizálták, majd az így kapott nyersanyagot beillesztették az utcamérés szolgáltatta keretbe, azaz az utcamérés eredményeit hibátlannak és véglegesnek tekintették.

Az alaptérkép elkészülte után lehet hozzáfogni a különböző tematikus fedvények digitalizálásához, melyek mind az alaptérképre illeszkednek.

Az új digitális térkép fedvények mellett folytatódhat az alaptérkép objektumaihoz kapcsolódó attributív adatok gyűjtése és adatbankosítása, esetleg azoknak a számítógépes adatállományoknak a megkeresése, ahol ilyen adatok találhatók, s kiegészítésük a területi objektumokhoz való csatlakozást szolgáló mezőkkel (pl. geokód, utca szegmensszám, helyrajzi szám, postai cím stb.).

A következő legfontosabb tematikus fedvény csoportok a városi közművezetékeket azok becsatlakozásait, szerelvényeit és a hozzájuk tartozó attributív jellemzőket pl. anyag, tipus, méret, gyártási év, ellenállás stb. tartalmazzák. A legfontosabb városi közművek a vezetékes víz, a szennyvíz csatorna-hálózat, a távhő ellátó-hálózat a postai hálózatok, a forgalomirányító lámpák kábelhálózata, a kábel TV hálózatok. A villamos és gyorsvasút hálózat strukturált rétegként már szerepel az alaptérképen (a magas vasút és metró hálózatok külön fedvényt igényelnek).

A további számtalan lehetséges fedvény közül csak a leglényegesebbekre hívjuk fel a figyelmet.

Ilyenek a topográfiai objektumok (vízrajz, magasságok), a földhasználat (lakóház, ipari objektum, kereskedelmi objektum, kulturális objektum, közlekedési hálózat, zöldterület, park, kert, mezőgazdasági művelési terület stb.), építési övezetek, adminisztratív körzetek (kerületek, iskolakörzetek, egészségügyi körzetek, népszámlálási körzetek, szavazókörzetek, tarifa határok, szabályozási vonalak, stb.), környezetvédelmi és környezetgazdálkodási körzetek.

A városi rendszerek az adatbankokban tárolt adatok, új információkká alakítását több funkcionális szinten képesek megvalósítani.

A kataszteri rendszerek, melyek alapvetően a föld (fejlettebb formáikban az ingatlanok) adás-vételének rögzítését és a lakosság felé történő bizonylatolását szolgálják, a nyilvántartó rendszerek kategóriájába sorolhatók. Ilyen funkciókra a városi rendszerek is képesek legfeljebb azzal a különbséggel, hogy nem csak egy-két, hanem sok tulajdonság - együttes (fedvény) vonatkozásában oldják meg a regisztrálás és bizonylatolás (beleértve a grafikus adatszolgáltatást is) feladatát. A tulajdonság-együttesek nagy száma azonban potenciálisan lehetővé teszi, hogy ezek a rendszerek megfelelő szoftver birtokában minőségileg magasabb szintű feladatok megoldására is alkalmasokká tehetők. E feladatok a funkcionális hierarchia sorrendjében

A műszaki tervezés alatt a jelen kontextusban azt a mérnöki tevékenységet értjük, amikor a létesítmény helye nagy vonásokban már megvan és a mérnök feladata a szerkezet megválasztása (megtervezése), valamint a fennálló feltételeknek megfelelő mikro elhelyezése. Ezt a feladatot hagyományosan térképek és keresztszelvények felhasználásával manuálisan egy térkép másolaton szokták elkészíteni. Ez a technológia a városi rendszerek létrejötte után is alkalmazható, hiszen a rendszerek tetszőleges fedvény kombinációk felhasználásával tetszőleges méretarányú (de nem pontosságú) térképek készítésére is alkalmasak. Sokkal valószínűbb azonban, hogy napjainkban a tervező munkájához a számítógépes segítséget kívánja igénybe venni. Ebben az esetben a digitális térképi adatok meglétének előnye még kézenfekvőbb, hisz nélkülük a tervezőnek jelentős adat (térkép) gyűjtési munkával, helyszíni méréssel, térképezéssel és digitalizálással kellene foglalkozni, ami rendszerint több időt és fáradtságot igényel, mint a tulajdonképpeni tervezés a képernyőn. Az ilyen tervezési munkák túlnyomó többsége szorosan csatlakozik a meglévő úthálózathoz és a hozzá csatlakozó tömbökhöz, ez indokolja azokat a különleges pontossági igényeket, melyeket az úthálózat rendszerbe vitelénél alkalmazni kell.

Hogy mennyire jelentős problémákat okozhat a megfelelő pontosságú jól kezelt digitális adatállomány hiánya, a város közmű és úthálózat fejlesztési munkáinál azt jól példázza Kairó példája, ahol a 80-as években jelentős közműhálózat rekonstrukciós munkák folytak, s e mellett hozzáfogtak a belvárost átszelő gyorsforgalmi hálózat kiépítéséhez is. Mivel a meglévő közművek és utak csak nehezen kezelhető hagyományos térképeken voltak megtalálhatóak, a tervezési és építési munkák hibái olyan közműkárosodásokat idéztek elő, melyek áttervezéseket, több hónapos leállásokat eredményeztek. Az éves szinten mintegy 60 000 000 $ kár 60%-a kiküszöbölhető lett volna megfelelő városi digitális információs rendszer, illetve annak a közműveket és az úthálózatot ábrázoló fedvényeinek birtokában. Ezt belátva a kairói kormányzóság finn műszaki és pénzügyi segítséggel hozzálátott a rendszer kiépítéséhez [12].

A komplex tervezések valamely objektum vagy objektum csoport sok változó szerinti optimális elhelyezését célozzák meg. Hagyományos technológia esetén ezt a feladatot egy áttekintő térképsorozat felhasználásával egy intuitív helykijelölés előzi meg, mely rendszerint nem terjed ki 2-3-nál több helyszínre, majd a helyszínekre vonatkozó adatok begyűjtése és manuális elemzése alapján kiválasztják a legszimpatikusabb variánst.

Egy korszerű GIS szoftver ezt a feladatot az egyes fedvényekhez tartozó attributív táblák kiegészítése (súlyozása), valamint esetleges új, több eredeti fedvényből levezetett fedvény kialakítása után egy vagy több függvény lefuttatásával úgy oldja meg, hogy a kiválasztott hely nem csak néhány hely közül a legjobb, hanem a vizsgált területre nézve optimális. Részletesen az ilyen és hasonló feladatokról a GIS a döntéselőkészítésben című részben szólunk.

Az objektív döntéshozást elősegítő földrajzi analízis és modellezés témáit is később tárgyaljuk részletesen. Itt csak felsorolásszerűen néhány példát említünk.

Adminisztratív körzetek kialakítása, tömegközlekedési útvonalak, megállók, menetrendek megtervezése, forgalomirányító rendszer kialakítása, szállító járművek optimális útvonalának kidolgozása, környezetvédelmi rendeletek megalapozása, önkormányzati adófajták kiválasztása, ipari-kereskedelmi vállalkozások (beruházások) preferálása, lakásbiztosítási díjak megalapozása, rendezvények és helyszíneik kijelölése stb. stb.

Az 1.26 ábra feltünteti a rendszerekre fordított kiadások és bevételek alakulását az idővel. Érdekes megfigyelni, hogy a tervezésre, döntés előkészítésre használható rendszerek bevétele ugrásszerűen megnő a 6. év után a nyilvántartó rendszerekhez képest. Érdemes megjegyezni, hogy még sokkal nagyobb a közvetlen pénzben kifejezhető bevételnél e rendszerek közvetett, az élet minőségének javulásában kifejeződő haszna.

1.26 ábra - nyilvántartó és elemző GIS rendszerek kiadásai és bevételei az idő függvényében

Digitális magasságmodellek

A föld felszínéhez kapcsolódó tulajdonság jellemzők közül nem elhanyagolható szerepet játszanak a földi pontok egységes rendszerben kifejezett magasságai. A magasság növekvő jelentőségére az is utal, hogy a hagyományos földrajzi adattárolók a térképek fejlődésük folyamán egyre szélesebb körben (többféle terméken) és egyre tökéletesebb módszerekkel igyekeztek a magasságokat ábrázolni. A hagyományos térképi magasságábrázolás "végállomása" a szintvonalas ábrázolás volt, melynek lényege, hogy az azonos magasságú tereppontokat a térkép méretarányától és a terep domborzati jellegétől függő magasság lépcsőnként (alapszintköz) folyamatos vonallal összekötik. Az alapszintvonalakkal nem kifejezhető idomok ábrázolására un. felező és negyedelő szintvonalakat is alkalmaznak.

A digitális térkép fogalom megjelenésekor a szakemberek egyetértettek abban, hogy a digitális térkép magassági adatait nem célszerű szintvonalak formájában tárolni a számítógépben. A szintvonalak ugyanis nagyon nagy tárolási helyet igényelnek, s ugyanakkor a legtöbb mérnöki feladat számítógépes megoldását kevéssé támogatják.

Az optimális modelltípus kialakításánál nem elhanyagolható körülmény az adatnyerés mikéntje sem. A magassági adatokat földi úton rendszerint tahimetriával ritkábban területszintezéssel, fotogrammetriai kiértékeléssel vagy meglévő térképek szintvonalainak digitalizálásával határozzuk meg. A földi módszerek alkalmazása esetén a szintvonalak minden esetben levezetett termékek, tehát semmi sem indokolja modellként való felhasználásukat. A hagyományos fotogrammetriai kiértékelés alapvető magasságmeghatározási módszere a szintvonal mérés volt. Ennél ugyan már a hagyományos analóg sztereo kiértékelő berendezéseken is gazdaságosabban lehetett szelvény méréssel magasságokat meghatározni, mégis általában ragaszkodtak a szintvonalas kiértékeléshez, mivel az kisebb rajzolói beavatkozás után közvetlenül a végterméket szolgáltatta. A korszerű analitikus sztereo kiértékelők még gazdaságosabbá tették a magassági szelvények mérését, sőt lehetővé tettek egy szabályos derékszögű hálózat metszéspontjaiban is a magasságok meghatározását.

Nagyon lényeges megemlíteni, hogy mind az automatizált földi felmérés, mind pedig a sztereofotogrammetriai magassági kiértékelés (akár analóg akár analitikus kiértékelő berendezéseket alkalmazunk) lehetővé teszi a törés- és idomvonalak, valamint a szinguláris pontok közvetlen meghatározását is. Ez utóbbi lehetőségnek azért van igen nagy jelentősége, mivel a digitális magasságmodell koncepció gyakorlati fejlődése egyértelműen igazolta, hogy jó terepi magasságmodell csak e domborzati jellemzők közvetlen figyelembevételeivel készíthető.

Más a helyzet, ha a magasságmodellt automatikusan képkorrelációs módszerekkel állítják elő, s akkor is, ha a feladatot meglévő térképek szintvonalainak digitalizálásával oldjuk meg.

Az első esetben idomvonalak nélkül csak a tetszőleges sűrűségű raszter háló pontjaiban nyerünk magasságokat. Elvileg az idomvonalak hiánya okozta információ veszteséget a raszter sűrítésével pótolhatnánk. Gyakorlatilag azonban a sűrítéssel nyert információ többletnek csak kis része hasznosítható, ezért célszerű a tároló és feldolgozó kapacitás kímélése szempontjából a hasznosítható rész leválasztása és idomvonalakká alakítása, majd a sűrű raszter ritkább hálóvá transzformálása. Az idomvonalak levezetéséhez a digitális képfeldolgozásban kialakult technikákat szokás alkalmazni. A módszer eredményessége növelhető, ha az így nyert modellt csak első közelítésnek tekintve az automatizált magassági meghatározást kisebb hálóbőséggel, csak az előzőekben nyert törésvonalak környezetére kiterjesztve, megismételjük.

Szintvonalak digitalizálása esetén igen csábítónak tűnik a modellt kellő sűrűségű szintvonalakon helyet foglaló támpontok együtteseként kialakítani. Mégis általánosabb az az eset, amikor a szintvonalakra támaszkodva szabályos magassági rácsot vezetnek le és a modellt abban a formában tárolják. E másodlagos raszter azonban csak akkor alkalmas igényesebb feladatok megoldására is, ha kiegészítik a terep törésvonalaival és szinguláris pontjaival is. A törésvonalakat a szintvonalak implicite magukban foglalják, a szinguláris pontokat nem. Viszonylag bonyolult számítógépes algoritmussal a törésvonalak a szintvonalakból levezethetőek, a szinguláris pontokat azonban külön kódolva digitalizálni kell.

A digitális magasságmodellek két legáltalánosabb formája a háromszöghálózat és a gyakran törésvonal poligonokkal kiegészített szabályos négyzethálózat.

A háromszögmodell létrehozására leggyakrabban szórt pontos földi (tahimetria), vagy a ritkább, szórt pontos sztereofotogrammetriai kiértékelés kapcsán kis project modellekben került sor, bár találunk próbálkozásokat szintvonal digitalizálással nyert modellek háromszögrendszerbe foglalására is. A módszer lényege a Delaunay háromszögelés és duális feladata a Voronoi tesszeláció, mely fogalmak segítségével a szórt pontok vízszintes vetületeire egyértelmű háromszöghálózat szerkeszthető.

Ha a háromszögek sarokpontjaira felmérjük a magasságokat és ezekre síklapokat fektetünk, úgy megkapjuk a terep magassági modelljét. Ezen a modellen a különböző tervezési és elemzési feladatok egyszerűen megoldhatók. A módszer hátránya, hogy minden modellpont mindhárom koordinátáját, valamint az összekötési előírást is tárolni kell. Ez utóbbitól eltekinthetünk, ha minden felhasználás alkalmával újra generáljuk a rendszert, ez azonban jelentős CPU időt igényel.

A nagy kiterjedésű (regionális vagy országos) rendszereknél a szabályos négyzethálós tárolást részesítik előnyben. E módszer legfőbb előnye áttekinthetősége és jelentős tárolóhely megtakarítása. Hátránya viszont, hogy a tárolt pontok gyakran nem közvetlen mérés, hanem interpolálás eredményeképpen jönnek létre. A négyzetek sarokpontjaiban felmérjük a magasságokat, melyekre a túlhatározottság miatt síkok közvetlenül nem illeszthetőek, sík közelítés esetén ezért előbb ki kell számolni a négyzet középpontjának magasságát mint sarokpontjai magasságainak számtani közepét, majd a középpontra és két két szomszédos raszterpontra kell fektetni a felületet hézag nélkül lefedő négy élekben metsződő síkrészt. Általánosabb megoldás, ha a négyzetek egy csoportjára magasabb rendű felületet illesztenek. A legegyszerűbb esetben bilineáris interpolációval hiperbolitikus paraboloidot illeszthetünk a négyzet négy sarokpontjára, 6 támpontra általános másodrendű felületet, 10 támpontra harmadrendű felületet stb.

Gyakorlati szempontból érdemes megkülönböztetni a tulajdonképpeni magasságmodellt (szabályos hálóban elhelyezett magasságok plusz törésvonal pontok helyei, összekötési előírásai és magasságai) a felhasználói programok által alkalmazott felület közelítésektől, hisz ugyanazokat a magasságokat igénybe vevő más feladatú programok más felületközelítéseket kell hogy alkalmazzanak.

A digitális magasságmodellek történelmileg megelőzték a LIS és GIS koncepciók kialakulását.

Az 50-es évek végén az USA-ban a számítógépes úttervezés céljaira kialakított rendszer nyomán egy évtized alatt a műszakilag fejlett országokban általánossá vált alkalmazásuk a számítógépes úttervezésben. A 70-es évek első felében új programrendszerek jelentek meg, a korábbi tervezési célok mellett új feladatokra is orientáltan. E feladatok a digitális térképezést, illetve az ortofotótérképek tömeges előállítását szolgálták. További tervezési feladatok (pl. mikrohullámú hálózat öntöző-lecsapoló rendszer) megjelenése mellett a 80-as évekre előtérbe került a modellek felhasználása a felszínelemzésben, elsősorban a termőtalaj védelme és mezőgazdasági hasznosítása szempontjából. Ez volt az a pont, amikor a nagy szoftver gyártó cégeknek is be kellett látnia, hogy egy valamire való GIS szoftvernek kell rendelkeznie olyan modulokkal, melyek lehetővé teszik a digitális magasságmodellek létrehozását és kezelését, hisz a magasságok egy átfogó földrajzi információs rendszer egyik legfontosabb fedvényét alkotják. Így például az ESRI nevű amerikai szoftverház ARC/INFO nevű világhírű GIS programrendszerét a 80-as évek közepétől kezdődően kezdi ellátni (a verziótól függően) a TIN nevű magasságmodellező modullal.

Hogy mégis külön pontban vázoltuk fel a témát az a történelmi előzményeken túl két ma is élő körülménnyel magyarázható. A digitális magassági adatok tömeges létrehozása napjainkban már elsősorban analitikus és digitális fotogrammetriai módszerekkel történik. Kézenfekvő, hogy ezek a részben vagy teljesen számítógépes folyamatok szűrt, tömörített és rendezett adatokat szolgáltassanak. De ha ez így van, akkor a fotogrammetriai adatnyerésnek mindenképpen kell rendelkeznie digitális magasságmodellt létrehozó modullal. Más kérdés, hogy a legtöbb fotogrammetriaban is használt DTM programrendszer rendelkezik többféle alkalmazás orientált modullal is. Részben ez is indokolt, hisz a magasságmodell esetenként (pl. ortofotó készítés) olyan tömeges feladat megoldására is alkalmas, mely nem igényli egyéb területfüggő információs rétegek komplex figyelembevételét. Véleményünk azonban az, hogy a legtöbb esetben, így pl. a tervezési feladatokban is a tervező rendszereknek a GIS szoftverhez kell csatlakoznia, hisz például az út vonalvezetését nem kizárólag a magasságviszonyok határozzák meg, hanem az igénybe veendő terület, föld minősége, talajmechanikai jellemzői, tulajdonviszonyai, a vízrajz, a települések közelsége, a közlekedési hálózattal való kapcsolat stb., stb.

Összefoglalva megállapíthatjuk, hogy a digitális magasságmodellek a földrajzi információs rendszerek egyik legfontosabb rétegét alkotják. Előállításuk körülményei, illetve sokoldalú felhasználásuk ugyanakkor megkívánja a közvetlen kapcsolatot az input oldalon a fotogrammetriai (geodéziai) kiértékelő szoftverekhez az output oldalon pedig kétirányú kapcsolatot a tervező rendszerekhez.

Földrajzi Információs Rendszerek

Mielőtt a fogalom szabatos meghatározására kísérletet tennénk, néhány szóban ismertetjük a fogalom létrejöttét és fejlődését.

Az első működőképes GIS szoftvert a 60-as évek végére Kanadában dolgozták ki (Canadian Geographic Information System) azzal a céllal, hogy segítségével optimalizálják a fakitermelés és szállítás tervezését.

Az első 10-15 év során az elsősorban Északamerikában létrejött GIS programok alapvetően project orientáltak voltak és többségükben nagyobb földrajzi területek kisfelbontású vizsgálatára szorítkoztak. Ezek a projektek magyarázzák, hogy Európával, konkrétan Nagy Britanniával ellentétben miért kezdte a U.S.Geological Survey (az Egyesült Államok geodéziai alaphálózatokért, 1:24 000 és kisebb méretarányú topográfiai térképezésért felelős föderatív szervezete) a digitális térképezést azzal az elsődleges céllal, hogy a már fogadóképes GIS programrendszereket digitális térbeli adatokkal lássa el.

Természetesen másodlagos célként az automatizált térképkészítés is megmaradt és még egy jó ideig meg is fog maradni. Az USGS 1973-ban megindított digitális térképi adat előállítói programja először az 1:250 000-es földhasználati, majd 1978-tól kezdődően az 1:24 000 méretarányú topográfiai térképek digitális tartalmát készítette el és szolgáltatta a felhasználóknak. Érdemes még megemlíteni, hogy a USGS nem csak geodéziai, térképészeti de geológiai, hidrogeológiai erőforrás kutatásokért is felelős, így magán az intézményen belül is lehetőség nyílt multidiszciplináris GIS pilote projectek indítására.

Példaképpen megemlíthetjük az 1984-ben kezdődött Connecticut állambeli projectet, mely ipari telepítéstervezésre, vízellátás tervezésre és lefolyás modellezésre irányult, illetve a Virginia állambeli Elizabeth River projectet, mely a folyószennyezettség súlyosságát vizsgálta, valamint azt, hogy milyen módszereket kell alkalmazni a vízgyűjtő területen ahhoz, hogy jelentős vízminőség javulás legyen elérhető. A GIS mintegy 30 földtudományi és természeti erőforrás adatbázis integrálásával készült [13].

A 80-as évek elejére, amint azt a városi rendszerekkel kapcsolatban említettük, az észak amerikai nagy városok is elkezdték digitális térképi, illetve azt tovább fejlesztve, digitális térbeli információs rendszereik kialakítását. Az igények oldaláról tehát integrálódott a kis és nagyfelbontású térbeli információs rendszer koncepció Észak Amerikában. Ezt ismerte fel zseniálisan az Environmental System Research Institut (ESRI) nevű szoftverház, mely 1982-ben első verzióban kibocsátott ARC/INFO nevű GIS szoftverjével az első általános s valóban kereskedelmi szoftvert bocsátotta ki e területen.

Amikor tehát azt akarjuk megvizsgálni, mi a különbség a LIS és a GIS fogalom között, akkor durván azt mondhatjuk, hogy a LIS a GIS-nek egy nagyfelbontású kataszteri alaptérképre támaszkodó részhalmaza.

Vannak azonban további nüánszok is, melyekre a félreértések elkerülése végett célszerű rámutatni. LIS alatt általában egy konkrét adatokkal feltöltött információs rendszert értenek. GIS alatt igen gyakran (éppen általánossága miatt) csak a szoftvert. A LIS rendszerek prioritást biztosítanak az adatnyerő és elsődleges adatfeldolgozó programoknak, a GIS szoftvereknek ez az oldala rendszerint nincs "kihegyezve", gyakran az elsődleges adatnyerést más speciális szoftverekhez csatlakozó illesztő modulokon keresztül oldják meg.

Véleményünk szerint szerencsésebb az amerikai szóhasználat, mely valamennyi térbeli információs rendszer szoftvert GIS szoftvernek nevez (a kontinentális, kataszteri szemléletű geodéták valamiért idegenkednek a "földrajzi" jelzőtől) de célszerű a szoftvereket fejlettségi szint alapján további alcsoportokra osztani.

Az osztályozás főszempontjai a következők:

Ha a rendszerünket automatizált térképezésre akarjuk felhasználni, úgy a d. és e. pontok fejlett meglétére van szükség (az e. pontban szereplő táblázat alkotás nélkül).

Nyilvántartó (kataszteri) rendszer esetén fejlett d. és e. pontbeli képességek mellett az a. és b. pontok szerény szintű teljesülésére van csak szükség, az együtt kezelhető grafikus adatok dinamikus változtatását általában a feladat nem igényli.

A demonstrációs, kisfelbontású kutatásokat vagy oktatást szolgáló földrajzi információs rendszer szoftverek a c. és e. pontra összpontosítanak, limitálják ugyanakkor az a. pontot az adatmennyiség és külső adatbázis felhasználás, a b. pontot az abszolút adatmennyiség, a d. pontot pedig mind a csatorna szám, mind az előfeldolgozás szempontjából.

Az operatív földrajzi információs rendszer, illetve komplex városi információs rendszer szoftverek elvileg maximumot kell hogy nyújtsanak valamennyi tényező szempontjából. Fel kell hívni a figyelmet arra, hogy az a. pontbeli külső kapcsolatok realizálására az ilyen rendszereknek relációs adatbázis interfészekkel kell rendelkezniük, melyek segítségével integrálni képesek a tőlük függetlenül esetleg már korábban létrejött relációs adatbázisokat. Amint már említettük, ha a rendszer maga nem rendelkezik kielégítő képességekkel a d. feltétel szempontjából, úgy interfészekkel kell rendelkeznie az elterjedt adatnyerő-előfeldolgozó szoftverekhez, és képesnek kell lennie fogadni a kvázi szabványosan kódolt digitális térképi állományokat. A legfejlettebb rendszereknek az e. pont vonatkozásában a szakértői rendszerekhez hasonló szakterületi szabálygyűjteménnyel is rendelkezniük kell, illetve nyitott rendszerként e szabálygyűjtemény befogadására is alkalmasnak kell lenniük.

Ezek után megkísérelhetjük a GIS fogalom szabatos meghatározását.

A GIS egy megfelelő hardver környezetben működő olyan szoftver együttes, mely eljárásai révén támogatja a területfüggő adatok nyerését, kezelését, manipulálását, analízisét, modellezését és megjelenítését komplex tervezési és működtetési feladatok megoldása érdekében.

E meghatározás, melyet szabad fordításban David Rhindtől az University of London korábbi professzorától, az Ordnance Survey későbbi vezérigazgatójától, a  City University London jelenlegi (1999) rektorhelyettesétől kölcsönöztünk nem tartalmazza a rendszer által kezelt adatokat, mi a továbbiakban az adatokat is a rendszer szerves részének tekintjük és ha csak a Rhind által körülírt fogalmakról akarunk beszélni, úgy GIS softver és hardver terminust alkalmazunk.

Hogy egy kissé közelebb hozzuk a GIS fogalmát, nézzük meg melyek azok az alapvető kérdések, melyekre egy GIS-nek válaszolnia kell, s milyen feladattípust határoz meg az adott kérdés:

Reméljük a rövid összefoglaló a korábbiakban ismertetett rendszerekre is támaszkodva kellőképpen érzékelteti a GIS fogalomkört, az alapműveletek ismertetésére a GIS függvényekre, eredeti GIS alkalmazásokra később még visszatérünk.

Valódi térbeli (3D-s) információs rendszerek

Bár az eddig ismertetett rendszerekre is a "térbeli" jelzőt alkalmaztuk e rendszerek az euklidesi tér 3 dimenziójából valójában csak két dimenziót alkalmaztak, ily módon talán helyesebb lett volna, ha a nemzetközi gyakorlattal ellentétben térbeli sík rendszereknek nevezzük őket. Kivételt ezek közül csak a digitális magasságmodellek képeztek, melyek elvileg egy felület a - terepfelszín - térbeli ábrázolására szolgálnak. Sajnos a legtöbb korai automatizált térképkészítő és GIS szoftver a magasságokat attribútum adatként tárolta és kezelte, és csak a valóban nyílt rendszerek biztosították, hogy ezekhez az adatokhoz olyan felhasználói szoftverek csatlakozzanak, melyek a térbeli műveleteket realizálják.

A földfelszín bármennyire is bonyolult, csak egy felület a föld- és bányászati tudományok jelentős része az adatbázist is beleértve olyan GIS szoftvereket igényel, melyek természetes működési területe a földfelszín alatti és fölötti szférákat leíró háromdimenziós valóság.

Ilyen célokat szolgáló működőképes rendszerek első megjelenésének csak a 80-as évek közepén lehettünk tanúi.

A témát érintő konferencia előadások gyűjteményének első könyv alakban történt kiadására 1989-ben került sor [14.].

A háromdimenziós alakzatok térbeli kialakítása, leírása, manipulálása és megjelenítése a háromdimenziós modellezés először a 70-es évek végén az építészeti és gépészeti tervezéseket segítő számítógépes rendszerekben jelent meg. Ezeknek a rendszereknek lényeges jellemzője, hogy az alakzatok szabályos elemi testekből, illetve felületekből kerülnek kialakításra (néhány szobrászati rendszer kivételével) s hogy a tárolást csak korlátozott mennyiségű elemi test vagy felület, illetve kész modell vonatkozásában kell megoldani. Mivel a szabályos modellezés bizonyos elemei felhasználhatók a földrajzi modellezésben is, a gépészetben, építészetben használatos CAD adatmodelleket később röviden ismertetjük.

Érdemes megemlíteni, hogy napjainkban egyre több kísérlettel találkozunk 3D-s építészeti tervező rendszerek és perspektív terep ábrázolást biztosító földrajzi információs rendszerek összekapcsolására, ez a módszer ugyanis lehetőséget biztosít annak eldöntésére, hogy mennyire illeszkedik a tervezett épületkomplexum a tájba.

A tulajdonképpeni témánkat képező 3D-s térbeli információs rendszerek, elsősorban az adatnyerés és felhasználás szempontjából, föld alatti és föld feletti rendszerekre bonthatók. A segédlet szerzője vezette azt az OTKA témát, mely a föld alatti térképek modellezésének néhány kérdésére talált megoldást [15.].

A föld alatti modellezés legnagyobb gyakorlati felhasználója a bányászat. Nem véletlen, hogy az első nyilvánosan a Nemzetközi Bányamérő Egyesület VI. kongresszusán 1985- ben Harrogate-ban bemutatott 3D-s információs rendszert az angol "Nemzeti Szén Hivatal" (National Coal Board) készítette. Nem kíván ugyanakkor túlzott utánjárást annak a felismerése sem, hogy a bányászat mellett még nagyon sok egyéb terület, elsősorban a földtudományok és az építőmérnöki gyakorlat igénylik e rendszereket. Ez utóbbira néhány tanszéki praxisunkban felmerült probléma is jó például szolgálhat.

A 70-es években Eger és Pécs városközpontjai rekonstrukcióival kapcsolatban merültek föl azok a problémák, melyeket a városok alatt húzódó többszintes pincerendszer megléte okozott. Hasonló problémák jelentkeztek később Miskolcon az Avas hegy beépítésével kapcsolatban.

Ez utóbbi esetben a feladat olyan 3D-s adatbázis létrehozása lett volna, mely felhasználásával az alapok síkrajzi koordinátáinak, felületeinek, az alapozás mélységének, az alapokra jutó terheléseknek az ismeretében ki lehetett volna számítani az üregekkel gyöngített talajban a feszültség eloszlást. Ez, egybevetve a talajfizikai jellemzőkkel alátámaszthatta volna a döntést arról, hogy engedélyezhető-e a kérdéses terv vagy sem. E problémák, melyek akkor még megválaszolatlanok maradtak, döbbentettek rá először minket a 3D-s geomodellezés jelentőségére.

Következő gyakorlati feladatunk, amely 3D-s rendszert kívánt volna a tervezett Feked-i radioaktív hulladék temető földtani szelvényeinek 3D-s megjelenítése volt. Ekkor bizonyosodtunk meg abban, hogy az akkor nálunk már üzemelő 2D-s interaktív grafikus rendszer (mint általában minden 2D-s rendszer) alkalmatlan 3D-s modellezésre [16.].

Bár magát a megjelenítést sikerült realizálni, a kapott ábra "élettelen" volt, nem lehetett manipulálni, számításokat végezni stb. Pedig a kérdéses feladatban nem csak a flexibilis térbeli megjelenítést kívánhatja meg a tervező a 3D-s információs-tervező rendszertől, hanem azt is, hogy segítségével a talajvíz áramlást, illetve az esetleges szennyezés terjedési viszonyait is modellezni lehessen. Természetesen a 3D-s rendszerek a talajvíz áramlást más hidrogeológiai feladatok megoldása szempontjából is modellezhetik.

A 3D-s rendszerekkel szemben támasztott igények vizsgálata során arra a következtetésre jutottunk, hogy célszerű a rendszereket kisfelbontású (globális) és nagyfelbontású (lokális) típusokra osztani. Bizonyos esetekben elképzelhető hibrid rendszerek alkalmazása is.

A megkülönböztetés lényegében praktikus okokra vezethető vissza. Az esetek legnagyobb részében viszonylag kevés mérési adatra esetleg szintvonalas geológiai térképekre támaszkodva kell a modellt levezetnünk. Ebben a kis felbontású esetben az a legegyszerűbb, ha valamilyen tulajdonság vagy tulajdonság együttes bizonyos határok közötti értékeit tartalmazó térrészt rétegnek tekintjük, mely felső és alsó határoló felületeivel egyértelműen meghatározott. E felületek leírására, tárolására, illetve a felületek segítségével geometriai rétegfeladatok megoldására komoly segítséget nyújtanak a digitális magasságmodellel kapcsolatban már korábban kidolgozott módszerek. Lényeges megemlíteni, hogy egy pont egyidejűleg több réteghez is tartozhat attól függően, hogy milyen tulajdonság alapján hozzuk létre a réteget. Nem nehéz észrevenni, hogy a réteg nem más, mint a 2D-s földrajzi információs rendszerek fedvény fogalmának általánosítása 3 dimenzióra. Ebből következik, hogy a fedvény műveleteket (unió, metszés, stb.) ismernie kell a 3D-s globális információs rendszernek s ezek felhasználásával képesnek kell lennie új levezetett rétegek létrehozására is.

A rétegekben történő modellezés két fő problémája a visszahajló rétegek, illetve a vetők kezelése. Az előbbi esetben a réteget két önálló de azonos tulajdonságú részre bontjuk, a vetők kezelése pedig hasonló a digitális magasságmodellek törésvonalainak kezeléséhez, a különbség mindössze annyi, hogy rétegenként és vetőnként két poligonnal kell megadni a határoló felületek és a síknak feltételezett vetők metszésvonalát. A kis felbontású esetben a tárgyalt modellek bonyolultsági sorrendben az alábbiak lehetnek:

1.27 ábra - közel vízszintes rétegek

1.28 ábra - közel vízszintes rétegek függőlegesnek tekinthető vetőkkel

1.29 ábra - tetszőleges alakú rétegek és vetők

A nagyfelbontású modellek alkalmazása akkor indokolt, amikor természetes vagy mesterséges földalatti objektumok tárolása és manipulálása a cél. E feladatkör rendszerint a bányászati tervezéshez és üzemeléshez kapcsolódik, bár a földalatti üregek, barlangok modellezése is ezt az eljárást igényli. A módszer lényege, hogy a modellezendő objektumot a később ismertetendő modellek valamelyikével a lehető legpontosabban és a tárolás, valamint művelet végzési szempontból leggazdaságosabban leírjuk. A bányászati alkalmazásoknál arra is figyelmet kell fordítanunk, hogy a modell alkalmas legyen arra is, hogy az új információk ismeretében dinamikusan megújuljon. A nagyfelbontású modell építés alapfeltétele a kellő, az objektum méretéhez és alakjához igazodó feltártság.

Mérhető üregek, barlangok esetében ez földi geodéziai vagy fotogrammetriai (pl. fotóprofil készítés) módszerekkel viszonylag egyszerűen megoldható, érctelérek ábrázolásánál a megfelelő sűrűségű és elhelyezésű kutató fúrások megtervezése és végrehajtása technikailag nehezebb problémát jelent.

A nagyfelbontású földalatti modellezésben ma még uralkodó a bináris modellezés, más szóval annak a feltételezése, hogy a leírandó objektum homogén anyagból van. Természetesen ez a közelítés csak bizonyos fokú felbontásig indokolt, mely objektumonként más és más lehet. Ha ezen a felbontáson túl akarunk lépni, úgy a leírandó objektumot geometriai határai mellett pontjai tulajdonságait megadó skalár- vektor függvényeivel kell leírni. A gyakorlatban legtöbbet alkalmazott térbeli szabályos tesszelláció esetén a skalár függvényeket quantálással (lépcsőzéssel) illesztik az adatmodellhez.

A nagyfelbontású esetben bonyolultsági sorrendben a következő eseteket különböztetjük meg:

1.30 ábra - homogén talajban homogén képződmények

1.31 ábra - előző modell szabályos építményekkel

1.32 ábra - szabályokkal leírható inhomogenitás

1.33 ábra - inhomogén modell szabályos alakzatokkal kiegészítve

Míg a nagyfelbontású és kisfelbontású modellek jól használhatók bizonyos feladatcsoportok megoldásánál az általános esetet a két modell egybekapcsolásával létrehozott hibrid modellel írhatjuk le [14.]. Bár a számítástechnikai nehézségek egyenlőre akadályozzák a modellek elterjedését, az évtized végére tömeges megjelenésükkel számolhatunk.

A földfeletti modellezés napjainkban még gyerekcipőben jár. Első gyakorlati eredményeit, amint arra már utaltunk, építészeti tervező rendszerek, digitális magasságmodellek és földrajzi információs rendszerek összekapcsolásával érte el. A digitális magasságmodellek térbeli megjelenítését már 70-es évek vége óta sok szoftver lehetővé teszi. Hasonlóképpen biztosítják az építész tervező rendszerek az épületek térbeli szemlélését. Ha ezeket összekapcsoljuk, úgy a domborzattal együtt a tervezett épületeket is térbelileg szemlélhetjük. Az épületek környezetbe illeszkedésének vizsgálata azonban azt is igényli, hogy a már meglévő mesterséges és természetes objektumok is megjelenjenek a display-n. Ezért van szükség a GIS integrálására a rendszerbe. A legtöbb jelentős kereskedelmi GIS szoftver napjainkban már rendelkezik építészeti interfészekkel.

A földfeletti modellezés általános esete az atmoszféra különböző tereinek (hőmérséklet, légnyomás, páratartalom, különböző szennyezések stb.) modellezését volna hivatott realizálni. Ezek a terek azonban a korábban ismertetett földalatti modellekkel ellentétben általában igen gyors mozgásban vannak s e miatt a modellek permanens aktualizálása ma még nehézségekben ütközik.

Bizonyos tervezési feladatok elsősorban légszennyeződési folyamatok csökkentése érdekében már ma is igényelnének lokális modelleket. A ritka irodalmi hivatkozások e témában azonban egyelőre mind a tulajdonképpeni modellezés (a mi volna ha ...? kérdésre adott válasz) mind a tényleges adatok modellbe foglalása vonatkozásában csak kétdimenziós eseteket tárgyalnak.

Ha azt vizsgáljuk mi a viszonylagos lemaradás oka úgy három tényező kíván különös figyelmet:

Dinamikus 3D-s GIS modellek azonban egyelőre még nem léteznek. Reméljük, hogy a felhasználói igények fokozódása az évtized végére kiérleli mind a kellő sűrűségű mérő hálózat, mind a dinamikus 3D-s GIS szoftverek létrejöttét.

Fejlődési tendenciák

Bár a fejezet a téma történelmi megközelítésével, egyértelmű útmutatást adott a fejlődési irányokról, nem árt néhány szóban a legjellemzőbb trendeket összefoglalni:

§         az első rész felhasznált és ajánlott irodalomjegyzéke

§         a következő rész a grafikus adatmodellekkel foglalkozik,

§         visszatérhet az előző részhez is,

§         vagy a tartalomjegyzékhez.


Megjegyzéseit E-mail-en várja a szerző: Dr Sárközy Ferenc