Szabó és Wirth: Téradatok - Térinformatika szabadon

2016. 05. 02. Téradatok | GeoForAll

http://geoforall.hu/ch2.html 1/13

Térinformatika szabadonSzabó György és Wirth Ervin

2. Fejezet: TéradatokA téradatok némi általánosítással két fő csoportba sorolhatók, ezek a vektoros illetve raszterestípusú téradatok. Világunkat mindkét adatmodell révén modellezhetjük.

Raszter adatmodellA raszteres adatmodellt egy rácshálóhoz hasonlóan értelmezzük, amelynek m oszlopa és n sora van.A háló elemei a pixelek, melyek értékei valamilyen tulajdonságot képviselnek. Ez a tulajdonság lehetegy színes kép zöld sávjához tartozó intenzitás; vagy a magasság méterben kifejezve; esetleg afelszínborítás valamilyen kódolást (nomenklatúrát) követő osztályokkal kifejezve (1:szántó,2:vízfelszín, 3:erdő).

2.1. ábra: A felszínborítás raszteres modellje

A raszteres téradatok nagy részét a légi és űrfelvételek teszik ki, fontos jellemzői (metaadatok):

A pixel terepi mérete (pixel size): 100,100 ekkor a raszter felbontása (resolution): 100 mA raszter kezdőpontjának pl. bal felső sarok koordinátája: pl. 900000,5.5e+06A raszter dimenziója sor és oszlop pixelszáma és sávok száma, pl. X: 65000 Y: 46000 Bands: 1Továbbá ezekből számítható a kép terjedelme (extent), pl. bal alsó és jobb felső sarok koordinátái 900000.00, 900000.00 : 7400000.00, 5500000.00

2.2. ábra: Ikonos műholdfelvétel 1 méteres (bal) és 5 méteres felbontásban.

1

2



Elterjedt raszter formátumok:

Tagged Image File Format (.tiff, .tif)GeoTIFF (.tiff)Arc/Info ASCII Grid (.asc)Microsoft Windows Device Independent Bitmap (.bmp)JPEG (.jpg)Portable Network Graphics (.png)

Először töltsük le a Corine Land Cover idősor Magyarországra (files/clc_series_hun.zip) adatokat,majd kicsomagolás után töltsük be őket a QGISbe:

Réteg / Raszter réteg hozzáadás Layer / Add Layer / Add Raster Layer

Ezt drag and drop (fogd és vidd) módon is megtehetjük a .tif fájlok térkép nézetre húzásával.

A raszter betöltését követően olvassuk le a pixelekhez tartozó értékeket:

Nézet / Elem Azonosítás View / Identify Features

Töltsük be hozzájuk a .qml kiterjesztésű stílus fájlt:

Tulajdonságok / Stílus / Stílus betöltése Properties / Style / Load Style

Teszteljük a Réteg paletta lehetőségeit: állítsunk a rétegek sorrendjén, megjelenítésén.

http://geoforall.hu/files/clc_series_hun.zip



Vektor adatmodellA vektoros modellnél a világ objektumait jelenségeit geometriákkal, azaz pontokkal,vonalláncokkal vagy poligonokkal reprezentáljuk. Valamennyi geometriai elem alapeleme a pont,amit általában koordinátapárokkal (x,y) írunk le. A köztük lévő kapcsolatokat valamilyen zártszintaxissal adjuk meg, például egy három pontból álló elemet megadhatunk vonalláncként: [[1,2],[4,4],[5,0]] formában, vagy poligonként – azaz zárt háromszög felületként [[1,2],[4,4],[5,0],[1,2]]vagy [[[1,2],[4,4],[5,0]]] listában.

2.3. ábra: A valóság leírása vektorokkal.

Valamennyi geometriához – elemhez tartozik egy egyedi azonosító, amelyet kulcsként használvahozzájuk leíró adatok rendelhetők. Pl. egy térinformatikai rendszerben a 6os főút egyediazonosítója lehet a 6, és ehhez tartózó leíró adat lehet a rendűsége, vagy a hossza. Az adatokegyedi azonosítását a térinformatikai rendszerek legtöbbször sorszámozással oldják meg.

A vektoros adatmodellek közt a legelterjedtebb formátum a .shp (shapefile), mely fájl csupán ageometriai adatokat tartalmazza, ehhez még társul egy .shx gyorsító indexfájl, valamint a leíróadatokat (attribútumokat) tartalmazó .dbf adatbázis fájl. A terminológia sajnos egy kicsitfélrevezető, ugyanis a .shp kiterjesztésű fájlt is, és az egyébként szükséges fájlhármast is 'shapefile'nak hívjuk.

Elterjedt vektor formátumok:

AutoCAD DXF (.dxf)Geography Markup Language (.gml)GeoJSON (.json)Keyhole Markup Language (.kml)ESRI Shapefile (.shp)

Töltsük le, majd kicsomagolás után töltsük be a Világtérkép (files/world_borders.zip) adatokat aQGISbe:

2

http://geoforall.hu/files/world_borders.zip



Réteg / Réteg hozzáadás / Vektor réteg hozzáadás Layer / Add Layer / Add Vector Layer

A .shp fájlt fogd és vidd módon is be tudjuk tölteni a térképvászonra. Ez a többi QGIS általkezelt téradatra is igaz.

2.4. ábra: Magyarország felszínborítás raszter réteg a vektoros világtérkép felett.

Olvassunk ki leíró adatokat az országokról a korábban bemutatott elem azonosítás opcióval. Nézzükmeg mennyi volt Görögország népessége 2005ben?

Tekintsük meg a leíró adatokat (kétféleképpen lehetséges):

Réteg / Attribútum tábla megnyitása Layer / Open Attribute Table

Tulajdonságok / Attribútum tábla megnyitása Properties / Open Attribute Table

A mezőnevekre kattintva olvassuk ki rendezéssel a legnagyobb és legkisebb területű, és népességűországokat.

Színezzük véletlenszerűen az országokat:

Tulajdonságok / Stílus (Properties / Style) Kategorizált (Categorized) Oszlop (Column): NAME Szín skála (Color Ramp): Véletlen (Random Colors) Osztályoz (Classify)



Ezt követően feliratozzuk az országok a neveikkel:

Tulajdonságok / Címkék (Properties / Label) Címke megjelenítése erre a rétegre (Show labels for this layer) Label with: NAME

2.5. ábra: Országok véletlen színekkel, címkékkel.

Jelenítsük meg az országokat népességük alapján 5 egyenlő számosságú osztályba kategorizálva:

Tulajdonságok / Stílus (Properties / Style) Növekvő (Graduated) Oszlop (Column): POP2005 Mód (Mode): Quantile Osztályok (Class): 5 Osztályoz (Classify)

2.6. ábra: Kategorizált megjelenítés népesség alapján



Célszerű normalizálni az adatokat, ugyanis nagy terjedelmű országok esetén könnyen lehet nagy anépesség. Számítsuk ki a megjelenítés keretein belül a Népsűrűséget:

Tulajdonságok / Stílus (Properties / Style) Növekvő (Graduated) Mód (Mode): Quantile Osztályok (Class): 5 Oszlop mező mellett nyissuk meg a Kifejezés ablakot az epszilonnal Kifejezés (Expression): "POP2005" / "AREA" Osztályoz (Classify)

2.7. ábra: Néhány európai ország népsűrűsége.

Az egyes országok népsűrűséget akár, mint leíró adatot is kiszámíhatjuk:

Attribútum tábla megnyitása (Open Attribute Table) Mező kalkulátor (Field Calculator) Új mező létrehozása (Create new field) Mező neve (Output field name): DENS Mező típus (Output field type): Egész szám (Whole number) Kifejezés (Expression): "POP2005" / "AREA" Szerkesztés kikapcsolása (Toggle Editing)

Olvassuk ki várhatóan hány fő tartózkodott egy négyzetkilométeren Magyarországon 2005ben?

ÖsszefoglalóA bemutatott adatmodelleken kívül még számos létezik, azonban ezek a legelterjedtebbek. Mind avektoros, mind a raszteres adatmodell hasznos a tér reprezentálásában, de az egyik általábanmegfelelőbb az adott problémakörben. Általában a vektor modellt akkor használjuk, ha azobjektumnak diszkrét, koordinátával rendelkező határai vannak, mint egy épületnek.



2.8. ábra: A tér reprezentációi:Valóság bal oldalt (egyébként raszter), vektor adatmodell középen, raszter adatmodelljobb oldalt.

Természetesen lehetséges az épület raszteres megjelenítése is, ahogy azt a 2.8. ábra mutatja; de azpontosságvesztéssel jár.

A raszteres adatmodell hasznosabb a folytonos térbeli információ leírására, pl. domborzat,csapadékmennyiség, hőmérséklet. Ugyanis ezeknek a jelenségeknek nincsenek egzakt határaik,valamint értékeik változása fokozatos.

A QGIS Réteg Palettáján általában a következő sorrendet javasoljuk (1: legfelül, 2: alatta … ):

1. Pontok (vektor)2. Vonalak (vektor)3. Felületek (vektor)4. Raszterképek

A QGISben lehetőség van a bemutatott vektoros és raszteres adatmodellek közti átalakításra. Avektorizálásra a következőképp van lehetőségünk:

Raszter / Konverzió / Poligonizálás Raster / Conversion / Polygonize

A vektoros adatokat raszteresekké alakíthatjuk:

Raszter / Konverzió / Raszterizálás Raster / Conversion / Rasterize

Webes téradatokA weben fellelhető tematikus adatok is szerves részét képezhetik projektünknek. Ekkor a téradatokegy távoli szerver merevlemezén (fájlokban vagy adatbázisban) tároltak, s ezeket a szolgáltatószerver különböző formákban különféle protokollokon, szabványokon keresztül bocsátjarendelkezésünkre.

A QGIS program funkcionalitása Python és C++ nyelven készített modulokkal bővíthető. A programtelepítésekor több modul automatikusan felkerül a számítógépünkre, ezek a belső (Core) modulok.

Töltsük be az OpenLayers modult, mely egy grafikus interfészként szolgál számos térképszolgáltató(Google, Bing) alaptérképéhez:

2



Modulok / Modul kezelés és telepítés / Továbbiak / OpenLayers Plugin – Modultelepítés Plugins / Manage and Install Plugins / All / OpenLayers Plugin – Install Plugin

Mint látható a Web fül alatt már megjelenik a telepített modul. Adjunk hozzá egy webes réteget, pl.a Bing légifelvétel réteget:

Web / OpenLayers plugin / Bing Maps / Bing Aerial

2.9. ábra: Bing Aerial, DigitalGlobe, Margitsziget, 2016

Az egyik legelterjedtebb téradatáramláshoz használt szabványos protokoll a WMS (Web MapService) webes térképszolgáltatás, mely által a szervertől a téradatokat általában egy vagy többraszter kép formájában (pl.: .png, .gif, .jpg), georeferáltan (térben elhelyezetten) kapjuk meg.

Ennek egy részhalmazának tekinthetjük a WMTS (Web Map Tile Service) szolgáltatást. A WMTSwebes csempeszolgáltatást a téradatok nagyszámú kérése és gyors elérése alakította ki.

A csempeszolgáltatásnál a szerver a térképmegjelenítő alkalmazás nagyítási szintjéből (méretarány)és a képernyőméretből határozza meg, hogy melyik és mennyi csempére van szükségünk. A szerverekkor téradataiból kartográfiai eljárásokkal levezeti a csempéket, és elküldi nekünk. A gyorsrendelkezésre állás érdekében bizonyos szerverek előre legenerálják ezeket a csempéket. Tehát acsempék nagy előnye, hogy szerver oldalon előre elkészíthetők, kliens oldalon pedig betölthetők amemóriába (cached). A beérkezett csempék a képernyőn összeállnak.

5

6



2.10. ábra: Csempék különböző nagyítási szinteken.

Egy WMS kérés a következőképp néz ki:

http://localhost:8080/geoserver/wms?request=GetMap&service=WMS&version=1.1.1&layers=topp%3Astates&styles=population&srs=EPSG%3A4326&bbox=145.15104058007,21.731919794922,57.154894212888,58.961058642578&width=780&height=330&format=image%2Fpng

Mint látható a kérés (url) tartalmazza a réteg nevét, stílusát, koordináta rendszerét, befoglalókeretét, méretét, formátumát. A képi adatokon túl a szerver metaadatokkal (adat az adatról) is tudszolgálni: elérhető rétegek, szerver képességek, kapcsolati vagy közzétételi információk.

A WMS térképszolgáltatások előnye az OpenLayerses rétegekhez képest, hogy a közvetítetttéradatok megőrzik vetületüket (koordináta rendszerüket), és megjelenítésük átállítható (pl.átlátszóság).

A QuickMapServices plugin grafikus interfésze számos WMS szolgáltatás elérését könnyíti meg:

Modulok / Modul kezelés és telepítés / Továbbiak / QuickMapServices Plugin –Modul telepítés Plugins / Manage and Install Plugins / All / QuickMapServices Plugin – Install Plugin

A telepített modullal adjuk hozzá a projektünkhöz az OSM Mapnik (OSM: OpenStreetMap) webesréteget:

Web / QuickMapServices plugin / OSM / OSM Mapnik

3

4



2.11. ábra: OSM Mapnik, Margitsziget, 2016

Bővítsük ki a QuickMapServices pluginünket néhány a geoforall.hu által összegyűjtött TMS (Tile MapSerice) réteggel, ehhez töltsük le a TMS gyűjteményt (files/geoforall_tms.zip), és csomagoljuk kiőket a 'c:\Users\<felhasználónév>\.qgis2\QuickMapServices\' mappába. Ezt követően indítsuk újra aplugint, és teszteljük a QuickMapServices geoforallhu csoportjában lévő rétegeket. Egy TMS kérés akövetkezőképp néz ki (Slippy Map csempenév): http://b.tile.stamen.com/toner/z/x/y.png

3

http://geoforall.hu/files/geoforall_tms.zip



2.12. ábra: A Műegyetem épülete,felső sor: OSM Mapnik, ESRI World Topo Map, Stamen Toner

alsó sor: ESRI World Imagery, FÖMI Ortofotó 2000, FÖMI Ortofotó 2005

A WMS szolgáltatások kézi hozzáadására a következőképp lehetséges:

Réteg / Réteg hozzáadás / WMS/WMTS réteg hozzáadása (Layer / Add Layer / AddWMS/WMTS layer) Új kapcsolat (New Connection) Név (Name): AGROTOPO URL: http://maps.rissac.hu/ArcGIS/services/internet/agrotopo_angol/MapServer/WMSServer?SERVICE=WMS&REQUEST=GetCapabilities&version=1.1.1 Connect (Kapcsolódás) Add (Hozzáadás)



2.13. ábra: AGROTOPO WMS (felette megyehatárok)

A WMS raszter szolgáltatásnál részletesebb téradatokat kapunk a WFS (Web Feature Service) webesobjektumszolgáltatással. Ekkor a szerver a téradatokat vektoros formában küldi a kliensnek. Ekkor awebről közvetített réteg a vektoros réteghez hasonlóan megtekinthető, szerkeszthető.

Adjunk hozzá egy WFS réteget, és adjuk hozzá a vulkánkitöréseket a világtérképünkhöz:

Réteg / Réteg hozzáadás / WFS réteg hozzáadása (Layer / Add Layer / Add WFS layer) Új kapcsolat (New Connection) Név (Name): Global Risk Data URL: http://preview.grid.unep.ch:8080/geoserver/ows? Connect (Kapcsolódás) Volcanoes events Add (Hozzáadás)

2.14. ábra: Európai vulkánkitörések 2008ig, Global Risk Data Platform WFS.



Hivatkozások1: https://www.eeducation.psu.edu/geog486/node/1879

2: http://www.geography.hunter.cuny.edu/~jochen/GTECH361/lectures/lecture05/concepts

3: http://presentations.opengeo.org/2011_IMAK/Workshop_OpenSource_Stack/_images/trainingtiling.png

4: http://docs.geoserver.org/stable/en/user/services/wms/reference.html

5: http://www.opengeospatial.org/standards/wms

6: http://www.opengeospatial.org/standards/wmts

Education

Szabó és Wirth: Téradatok - Térinformatika szabadon