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
2016. 05. 02. Téradatok | GeoForAll
http://geoforall.hu/ch2.html 2/13
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.
2016. 05. 02. Téradatok | GeoForAll
http://geoforall.hu/ch2.html 3/13
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
2016. 05. 02. Téradatok | GeoForAll
http://geoforall.hu/ch2.html 4/13
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)
2016. 05. 02. Téradatok | GeoForAll
http://geoforall.hu/ch2.html 5/13
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
2016. 05. 02. Téradatok | GeoForAll
http://geoforall.hu/ch2.html 6/13
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.
2016. 05. 02. Téradatok | GeoForAll
http://geoforall.hu/ch2.html 7/13
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
2016. 05. 02. Téradatok | GeoForAll
http://geoforall.hu/ch2.html 8/13
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
2016. 05. 02. Téradatok | GeoForAll
http://geoforall.hu/ch2.html 9/13
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
2016. 05. 02. Téradatok | GeoForAll
http://geoforall.hu/ch2.html 10/13
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
2016. 05. 02. Téradatok | GeoForAll
http://geoforall.hu/ch2.html 11/13
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)
2016. 05. 02. Téradatok | GeoForAll
http://geoforall.hu/ch2.html 12/13
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.
2016. 05. 02. Téradatok | GeoForAll
http://geoforall.hu/ch2.html 13/13
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