Bevezetés

A földtudományok fontosságának növekedését számos tény tükrözi. Ilyen volt a nemrégiben zárult Föld Bolygó Nemzetközi Éve. Ez tükröződött a 2009. évi World Science Forum előadásain is. A 2009. november 6-án tartott Moving Forward (azaz a jövőről szóló) szekció hat előadója közül négy emelte ki a földtudományok fokozódó jelentőségét. A dolgozat a földtudományok műveléséhez elengedhetetlen információk jelentőségével foglalkozik. A tárgyalt információk azonban a földtudományok művelésén kívül más tudományok művelését is segítik. Ezenkívül szerepük egyre jelentősebb a gazdaságban és a mindennapi életben.

A helyhez kapcsolódó (geo-) információk fogalma és alapvető felhasználási céljaik

A helyhez kapcsolódó információk az információk sajátos csoportját alkotják, amelyeket gyakran földrajzi (geográfiai), térbeli információknak vagy geoinformációnak neveznek. Az ilyen információk egy lehetséges definíciója David J. Maguire (1991) alapján a következő: „Objektumokra vagy jelenségekre vonatkozó olyan információ, amelyet a földfelszín valamely helyéhez viszonyítva adnak meg. A térbeli információk sajátos esetei.” A továbbiakban az ilyen jellegű információkat geoinformációnak (GI) nevezzük.

Helyhez kapcsolódó információkat különböző célokra (adóztatás, hadviselés, navigáció) évezredek óta használnak. Az ilyen információk felhasználásának két fő célja:

• a Föld ábrázolása,

• térbeli elemzések elvégzése.

A Föld ábrázolásának hagyományos eszközei a térképek. (Térkép a Föld felszínét, valamint az ahhoz kapcsolódó természetes és mesterséges tereptárgyakat, jelenségeket arányosan kicsinyítve, megadott vetítési szabályok szerint, általában sík felületen ábrázoló rajz vagy kép). A regionális környezeti viszonyokat ábrázoló topográfiai és az ortofotó térképet az 1. ábra szemlélteti. A térképek előállítása elsősorban a geodéziával és kartográfiával foglalkozó szakemberek feladata.

A térbeli elemzések esetén egészen egyszerű kérdések megválaszolásától kezdve bonyolult térbeli jelenségek leírásáig változhatnak a megoldandó feladatok. A viszonylag egyszerű kérdések például valamely helyre, jelenségre vagy útvonalra vonatkoznak. Bonyolult térbeli elemzési feladat lehet valamely földtani vagy meteorológiai folyamat leírása. A térbeli elemzési feladatok megoldásában a földtudományok egyes szakterületeinek (például a földrajznak, geológiának) képviselői mellett földtudományokkal nem foglalkozó szakemberek (például területtervezők, híradástechnikusok) is részt vehetnek.

A geoinformációk felhasználási
módjának fejlődése

A helyhez kapcsolódó információkkal kapcsolatos alapvető funkciók (Detrekői − Szabó, 2002):

• nyerés,

• tárolás,

• elemzés,

• megjelenítés.

A felsorolt funkciók tényleges megvalósításának módját alapvetően a technológiai lehetőségek határozzák meg. A technológia fejlődésével együtt változik az információ előállítóinak és felhasználóinak a köre, s változnak az információhoz jutás lehetőségei is.

A számítógépek megjelenéséig a felsorolt feladatok meghatározó eszköze az analóg térkép volt, amely alapvetően két funkció, a tárolás és a megjelenítés megvalósítására szolgált. Az elemzések általában a térképeken alapuló interpretációval történtek. Az analóg térképek létrehozása szakemberek (geodéták, kartográfusok) feladata volt. A térképek felhasználói különböző – elsősorban természettudományos és műszaki – szakterületeket művelő szakemberek közül kerültek ki.

A számítógépek tökéletesítése tette lehetővé a mind a négy funkciót ellátó információs rendszerek létrehozását. Ezeket az információs rendszereket észak-amerikai megjelenési helyük következtében leggyakrabban az angol GIS (Geographical Information System) elnevezéssel jellemzik. Magyar nyelven több szinonima alakult ki, például földrajzi információs rendszer, geoinformációs rendszer, térinformációs rendszer, térképalapú információs rendszer. Ezek a rendszerek kezdetben elszigetelt, egy adott helyen telepített rendszerek voltak. A helyhez kapcsolódó (geo-) információk feldolgozásának középpontjában a térbeli objektumok álltak. (Az analóg térképekről a számítógépi rendszerekre történő átállást – számos egyéb terület analóg/digitális átállásához hasonlóan – sokáig az jellemezte, hogy a korábbi analóg termékeket szinte változatlan formában digitális úton állították elő). Az információk előállítása és felhasználása változatlanul speciális képzettségű szakemberek feladatát képezte.

Az internet elterjedése eredményezte a WebGIS fogalmának kialakulását. Ez újabb lehetőségek forrásává vált. Ezek közül a következőket emeljük ki:

• általánossá vált a különböző GIS-rendszerek összekapcsolása,

• a Földdel kapcsolatos új tartalmak (például az űrfelvételek) jelentek meg,

• létrehozták a különböző virtuális földgömböket (például Google Earth, Microsoft Bing Maps),

• elterjedtek – részben a virtuális földgömbökkel kapcsolatosan – a háromdimenziós (3D) városmodellek.

Az internet közkinccsé válása következtében a helyhez kapcsolódó adatok nyerésébe és felhasználásába fokozatosan bekapcsolódtak a – különleges szakképzettséggel nem rendelkező – felhasználók. Az általuk létrehozott WEB 2.0 jellegű tartalmak (Krauth – Kömlődi, 2008) egyrészt bővítették a felhasználható adatokat, másrészt tömegessé tették a felhasználást. Ennek a fejlődési foknak központi tényezőjét a tartalom jelentette.

A mobileszközök térhódítása újabb fejlődést eredményezett. Egyrészt mobillá váltak a térinformációs rendszerek (mobil GIS). Másrészt kialakult egy, a helyhez kapcsolódó információkon alapuló szolgáltatásfajta (Detrekői – Szabó, 2008). Ennek angol elnevezése Location Based Service (LBS). Az LBS-rendszerek létrejöttének előfeltétele, hogy a felhasznált mobileszközök helymeghatározásra alkalmas funkciót is lássanak el (Brimicombe – Li, 2009). A mobilkorszak jellemzője a könnyen létrehozható és értelmezhető tartalom. Az előállításban tovább növekszik a felhasználók jelentősége. Az információk felhasználóinak köre rohamosan bővül. Erre példa lehet a navigációs eszközök magyarországi térnyerése. Új jelenség, hogy az egyéni felhasználók mellett a különböző szociális hálók is megjelennek felhasználókként.

A fejlődés következő lépése a hírközlési és informatikai hálózatok fejlődése nyomán kialakuló – a GIS és az LBS összeolvadását eredményező – mindent átfogó geoinformáció (ubiquitous GI) lehet (Seifert, 2008). A fejlődés most leírt folyamatát szemlélteti Markus Seifert alapján a 2. ábra.

Modellezés, leíró nyelvek

A geoinformációk bármely számítógépen alapuló felhasználási módjának előfeltétele a vizsgált valóság megfelelő modellezése. A modellezés folyamata a valós világból indul ki. A modellezés folyamatát az 1. táblázat szemlélteti:

A valós világ valamilyen célból tanulmányozni kívánt részét a valós világ modellben foglalhatjuk össze. A valós világ modelljének alapegységét gyakran entitásnak nevezik.

A valós világ modell számítógépi tárolásának módját a logikai modell (adatmodell) tartalmazza. Az adatmodell alapegysége az objektum. Az egyes objektumokat osztályukkal, geometriai adataikkal, szakadataikkal (attribútumaikkal), kapcsolataikkal és minőségükkel jellemezhetjük. Valamely objektumhoz mindig tartozik geometriai adat és egy vagy több szakadat. (Ez azt jelenti, hogy mindig szükségünk van helymeghatározásra és legalább egy szakadat meghatározására).

A logikai modellben definiált objektumokhoz tartozó konkrét adatokat a fizikai modell (adatbázis) tartalmazza. A fizikai modellben a geometriai adatokat vektoros vagy raszteres formában tárolják.
A modellezés utolsó lépése a megjelenítési modell kialakítása. A megjelenítés történhet térképi formában (kartográfiai modell), 3D formában, illetve különböző multimédia eszközök felhasználásával. A 3D-megjelenítési modellek esetén a megjelenítés mellett fontos szerepet játszik az elemzés is. Az elemzés előfeltétele, hogy ezek a modellek a megjelenítéshez szükséges geometriai információk mellett a tartalomra vonatkozó szemantikai információkat is magukban foglalják. (Például egy téglalap esetén ne csak annak alakját, méretét és helyzetét ismerjük, hanem tudjuk azt is, hogy az egy ablak, esetleg rendelkezzünk az ablak anyagára vonatkozó információval is).

A napjainkban gyorsan terjedő 3D-megjelenítés fontos jellemzője a Level of Detail (LOD), azaz a részletek szintje. Ezt szemlélteti Thomas H. Kolbe és munkatársai (2009) alapján a 3. ábra.

A helyhez kapcsolódó információk internet alkalmazásával történő felhasználása megkívánja különböző leíró nyelvek ismeretét. Ezekről a következőkben adunk rövid áttekintést (az első három leíró nyelv általános jellegű, a következő három konkrétan a helyhez kötött információk felhasználásához kapcsolódik):
• SGML (Standard Generalized Markup Language). A Nemzetközi Szabványügyi Szervezet által elfogadott ISO 8879:1986 jelű szabványosított leíró nyelv. Az SGML két legismertebb származtatott leíró nyelve a HTML és az XML.

• HTML (Hyper Text Markup Language). Ezt a leíró nyelvet weboldalak készítéséhez fejlesztették ki a W3C (World Wide Web Consortium) támogatásával. A HTML leíró nyelv általánosan érvényes a különböző lehetséges weboldalak esetére. Ezért egyrészt meglehetősen összetett, másrészt nem tartalmazza a különböző szakterületi sajátságokat.

• XML (Extensible Markup Language). A W3C által ajánlott általános célú leírónyelv, speciális célú leíró nyelvek létrehozására. Az SGML részhalmazának tekinthető. Közel száz XML-eredetű leírónyelvet hoztak létre. Példaként az email-tartalmak leírására és strukturálására szolgáló Mail Markup Language (MML) leíró nyelvet és a Mathematical Markup Language (MathML) említjük.

• GML (Geography Markup Language). Földrajzi objektumok és tulajdonságaik leírására kifejlesztett XML-jellegű nyelv. A nyelvet eredetileg az Open Geospatial Consortium (OGC) fejlesztette ki, de a Nemzetközi Szabványügyi Szervezet is elfogadta ISO 19136:2007 jellel szabványosított nyelvként. A GML a GeoWeb infrastruktúra leíró nyelve (Kresse – Fadaie, 2004).

• KML (Keyhole Markup Language). A Google által népszerűsített, a földrajzi jelenségek megjelenítésére és kiegészítésre szolgáló XML-alapú nyelv, a GML eleme. A nyelv elnevezése (keyhole = kulcslyuk) is tükrözi azt a már említett tényt, hogy a nyelv elsődleges célja a megjelenítés.

• CityGML. Ez a leíró nyelv a 3D-városmodellek reprezentációjának közös informatikai modellje. Az XML-gyökerű, s a GML 3.1.1 verzióján alapuló leírónyelvet az OGC elfogadta. A CityGML a 3D-városmodellek szemantikáját, geometriáját, topológiáját és az objektumok megjelenési módját egyaránt tartalmazza. Ebből következően a megjelenítés mellett elemzések elvégzésére is alkalmas (Kolbe et al., 2009).

A geoinformációk felértékelődésének okai

A geoinformációk jelentőségének növekedése az elmúlt évtizedben világszerte érzékelhető. Egyes források szerint ebben a növekedésben fordulópontot jelentett a 2005-ös év. Ekkor jelent meg a Google Earth, s ekkor történt az ázsiai cunami, s a róla készített felvételeket emberek milliárdjai nézték az interneten.

A gyors növekedés okai közül a következő hármat emeljük ki:

• a technológia fejlődése,

• jelentős projektek,

• a felhasználás tömegessé válása.

A technológiai fejlődésben alapvető szerepet játszik az, hogy a geoinformációk előállítása összefügg a következő három, önmagában is gyorsan fejlődő szakterülettel:

• informatika,

• hírközlés,

• űrtechnika.

A felsorolt szakterületek fejlődési tényezői közül a következők feltétlenül hatnak a geoinformációk elterjedésére:

Az informatikában (Dömölki, 2008):

• a számítógépek és az adatátviteli vonalak teljesítményének növekedése,

• az internet és felhasználási módjának fejlődése (például a web 2.0 terjedése),

• a virtuális valóság felhasználásának térnyerése.
A hírközlésben:

• a mobileszközök egyre újabb generációinak megjelenése,

• a hírközlési hálózatok helymeghatározásra történő tömeges alkalmazása,

• az új generációs hálózatok (Next Generation

Network – NGN) kialakulása.

Az űrtechnikában:

• a mesterséges holdakon alapuló globális navigációs rendszerek (Global Navigation System – GNSS) térhódítása. Példaként az amerikai GPS-t, az orosz GLONASS-t, az európai Galileót, a kínai Beidout említjük.

• a távérzékelési rendszerek teljesítményének gyors növekedése. Példaként a Geo Eye távérzékelési rendszer jelenlegi 50 centiméteres felbontását, s a 2012-re ígért 25 centiméteres felbontását hozzuk fel.

A fejlődésben fontos szerepet játszanak különböző nagyívű nemzetközi projektek; ezek közül hármat emelünk ki.

Az egyik, Bill Clinton amerikai elnökhöz (Clinton, 1994) köthető kezdeményezés a térbeli adatok infrastruktúrájának (Spatial Data Infrastucture) létrehozását szolgálja nemzetközi, európai, nemzeti, regionális és vállalati szinten. Ennek a kezdeményezésnek fontos európai eleme az INSPIRE (Infrastructure for Spatial Information in Europe), amelyhez Magyarország is csatlakozott.

A másik kezdeményezés az Al Gore amerikai alelnök által 1998-ban meghirdetett Digitális Föld (Digital Earth) vízió, amely a Föld egészére a térbeli adatok interneten keresztül történő 3D-megjelenítését tűzte ki célul. A vízió tényleges megvalósulásai a virtuális földgömbök és az azok részeinek tekinthető 3D-városmodellek. A legismertebb virtuális földgömbök keletkezésük sorrendjében a következők:

2004 - NASA World Wind,

2005 - Google Earth,

2006 - Windows Live Search Maps, mai neve: Bing Maps.

A felsoroltakon kívül még számos virtuális földgömb létezik (Detrekői, 2010). Az angol Wikipedia Virtual Globe címszava (WEBCÍM >) 24 virtuális földgömböt sorol fel, köztük India saját virtuális földgömbjét, a Bhuvant.

A harmadik projekt a GEOSS (The Global Earth Observation System of Systems), amely a földtudományok széles körének szolgáltat – az űrtechnika felhasználásával – adatokat (a GEOSS részletes ismertetését lásd a Magyar Tudomány 2007. májusi számában megjelent cikkgyűjteményben).

A geoinformációk terjedésének fontos tényezője (kiváltó okként és egyúttal következményként) a geoinformációk felhasználásának tömegessé válása. Példaként a GPS alkalmazását, az interneten történő útvonalkeresést, a geoinformációval összefüggő eljárások, játékok terjedését (például GeoCaching, GeoTagging) említhetjük meg.

A geoinformációkkal foglalkozó szakterület

A geoinformációk létrehozása, felhasználása sajátos ismereteket kíván. Ezek az ismeretek a helyhez kapcsolódó adatokkal, a geoinformációk térbeli elemzésekre történő felhasználásával, a Föld ábrázolásával és a felhasznált informatikával is összefüggnek. Az ismeretek bővülése következtében sajátos, a témával foglalkozó tudományterület jött létre.

A számítógépek elterjedését követően a geoinformációkkal foglalkozó tudományterület fokozatosan alakult ki. Felhasználta a helymeghatározással és a Föld ábrázolásával foglalkozó „klasszikus tudományterületek” (geodézia, kartográfia) értékeit. Támaszkodott a térbeli elemzést hagyományosan művelő tudományterületek (földrajz, urbanisztika) eredményeire, merített a kialakuló informatika szemléletmódjából.

A geoinformációk számítógéppel történő felhasználása Észak-Amerikában kezdődött meg. Angol nyelvterületen hosszú ideig nem tettek különbséget a számítógépes rendszerek és a szakterület elnevezése között. Mindkettőt a GIS (Geographical Information System) névvel jellemezték. Bizonyos idő elteltével megjelent a ’geographia’ és az ’informatics’ szavakat is magában foglaló ’Geomatics’. Napjainkban egyre gyakrabban találkozhatunk a GIScience elnevezéssel.

Európában viszonylag korán különbséget tettek a felhasznált rendszerek és az elméleti alapokat biztosító tudományterület között. A különbségtétel több nyelven (francia, német) nyomon követhető. Ezzel a különbségtétellel hazánkban is találkozhatunk. Több mint húsz éve, az új tudományterület megjelenésekor, annak elnevezésére kialakult – lényegében egy időben – a térinformatika és a geoinformatika fogalma, amelyeket gyakorlatilag párhuzamosan használunk. Szakemberek gyakran a GIS kifejezést alkalmazzák.

A kialakult szakterület jellemzője, hogy szorosan kapcsolódik a helymeghatározáshoz, a térbeli elemzéssel foglalkozó tudományokhoz, s nevéből adódóan az informatikához. Eredményes művelése ezért feltétlenül megkívánja különböző alapképzettségű szakemberek együttműködését.
 

Kulcsszavak: helyhez kapcsolódó információk (GI), hely alapú szolgáltatások (LBS), geoinformatika (GIS), térbeli modellezés, térleíró nyelvek
 

IRODALOM

Brimicombe, Allan – Li, Chao (2009): Location-Based Services and Geo-Information Engineering. Wiley-Backwell, Chichester

Clinton, William (1994): Coordinating Geographic Data Acquisition and Access: The National Spatial Data Infrastructure. Executive Order 12906, April 13.

Detrekői Ákos (2010): Virtuális földgömbök – 3D városmodellek. Geodézia és Kartográfia. LXII, 1, 6–9.

Detrekői Ákos – Szabó György (2002): Térinformatika, Nemzeti Tankönyvkiadó Rt., Bp., pp. 1–380.

Detrekői Ákos – Szabó György (2008): Helymeghatározási technológiák. In: Dömölki Bálint (szerk.): Égen-földön informatika. Typotex, Bp., 614–630.

Dömölki Bálint (szerk.) (2008): Égen-földön informatika. Typotex, Budapest

EC (2007): Az Európai Parlament és a Tanács 2007. március 14-én kelt 2007/2/EC direktívája az Európai Közösség Térbeli Információs Infrastruktúrájának (INSPIRE) létrehozásáról.

Kolbe, Thomas H. – Nagel, C. – Stadler, A. (2009): CityGML-OGC Standard for Photogrammetry? In: Fritsch, Dieter (ed.): Photogrammetry Week 2009. Wichmann Verlag, Heidelberg, 265-277.

Krauth Péter – Kömlődi Ferenc (2008): A Web 2.0 jelenség (és ami mögötte van). In: Dömölki Bálint (szerk.) (2008): Égen-földön informatika. Typotex, Budapest, 631–660.

Kresse, Wolfgang – Fadaie, Kian (2004): ISO Standards for Geographic Information. Springer Verlag, Berlin–Heidelberg–New York

Maguire, David J. (1991): An Overview and Definition of GIS. In: Geographical Information Systems. Longman, London
Seifert, Markus (2008): Wissenschaftlicher Beitrag für den Aufbau einer Geodateninfrastruktur zur Lösung von Aufgaben des E-Government, IGP Mitteilungen Nr. 99., Zürich, WEBCÍM >