Téradatok megjelenítése

A fejezet során felhasználandó téradatok (elérhetők a Letöltéseknél):

  • CORINE Land Cover felszínborítás
  • Világtérkép - országok
  • Világvárosok

A téradatok némi általánosítással két fő csoportba sorolhatók, ezek a vektoros illetve raszteres típusú téradatok. Világunkat mindkét adatmodell révén modellezhetjük.

Raszter adatmodell

A 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 lehet egy színes kép zöld sávjához tartozó intenzitás; vagy a magasság méterben kifejezve; esetleg a felszínborítás valamilyen kódolást (nomenklatúrát) követő osztályokkal kifejezve (1:szántó, 2:vízfelszín, 3:erdő).

1. ábra: A felszínborítás raszteres modellje.
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 m
  • A raszter kezdőpontjának - pl. bal felső sarok - koordinátája: pl. 900000,5.5e+06
  • A raszter dimenziója - sor és oszlop pixelszáma és sávok száma, pl. X: 65000 Y: 46000 Bands: 1
  • Továbbá ezekből számítható a kép terjedelme (extent), pl. bal alsó és jobb felső sarok koordinátái 900000.00, 900000.00 : 7400000.00, 5500000.00

2. ábra: Ikonos műholdfelvétel 1 méteres (bal) és 5 méteres felbontásban. [2]
2. ábra: Ikonos műholdfelvétel 1 méteres (bal) és 5 méteres felbontásban. [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)

Felszínborítás raszter betöltése

Először töltsük le a Corine Land Cover Magyarországra adatokat, majd kicsomagolás után töltsük be őket a QGIS-be:

Réteg / Raszter réteg hozzáadás

A betöltést 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

Töltsük be hozzájuk a .qml kiterjesztésű stílus fájlt:

Tulajdonságok / Jelrendszer / Stílus betöltése

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

Vektor adatmodell

A vektoros modellnél a világ objektumait - jelenségeit - különféle geometriákkal: pontokkal, vonalláncokkal vagy poligonokkal reprezentáljuk. Valamennyi geometriai elem alapja a pont, amelyeket általában {x, y}, {lambda, fi} koordinátapárokkal adunk meg. A pontok közt lévő kapcsolatokat valamilyen zárt szintaxissal 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.

3. ábra: A valóság leírása vektorokkal. [2]
3. ábra: A valóság leírása vektorokkal. [2]

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

A vektoros adatmodellek közt a legelterjedtebb formátum a .shp (shapefile), mely fájl csupán a geometriai adatokat tartalmazza, ehhez még társul egy .shx gyorsító indexfájl, valamint a leíró adatokat (attribútumokat) tartalmazó .dbf adatbázis fájl. A terminológia sajnos egy kicsit félrevezető, 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)

Országok tematikus megjelenítése

Töltsük le, majd kicsomagolás után töltsük be a Világtérkép adatokat a QGIS-be:

Réteg / Réteg hozzáadás / Vektor réteg hozzáadás

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

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

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

Tekintsük meg a leíró adatokat (kétféleképpen lehetséges):

Réteg / Attribútum tábla megnyitása

Tulajdonságok / Attribútum tábla megnyitása

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

Színezzük véletlenszerűen az országokat:

Tulajdonságok / Jelrendszer

Kategorizált
Oszlop: NAME
Szín skála: Véletlen
Osztályoz

Ezt követően feliratozzuk az országok a neveikkel:

Tulajdonságok / Címkék

Címke megjelenítése erre a rétegre
Label with: NAME

5. ábra: Országok véletlen színekkel, címkékkel.
5. ábra: Országok véletlen színekkel, címkékkel.

Érdekesség, hogy a "Négyszín-tétel" alapján egy térképet ki lehet úgy színezni legfeljebb négy szín felhasználásával, hogy ne legyen két azonos színű szomszédos régió.

6. ábra: Négy színnel színezett világtérkép.
6. ábra: Négy színnel színezett világtérkép.

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

Tulajdonságok / Jelrendszer

Fokozatos
Oszlop: POP2005
Mód: Kvantilis (Egyenlő számú)
Osztályok: 5
Osztályoz

7. ábra: Színfokozásos megjelenítés népesség alapján.
7. ábra: Színfokozásos megjelenítés népesség alapján.

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

Tulajdonságok / Jelrendszer

Fokozatos
Mód: Kvantilis (Egyenlő számú)
Osztályok: 5
Oszlop mező mellett nyissuk meg a Kifejezés ablakot az epszilon-nal
Kifejezés: "POP2005" / "AREA"
Osztályoz

8. ábra: Országok színezése népsűrűség alapján, európai részlet.
8. ábra: Országok színezése népsűrűség alapján, európai részlet.

Új attribútum mező levezetése

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

Attribútum tábla megnyitása

Mező kalkulátor

Új mező létrehozása
Mező neve: DENSITY
Mező típus: Egész szám
Kifejezés: "POP2005" / "AREA"

Szerkesztés kikapcsolása

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

Világvárosok tematikus megjelenítése

Töltsük be a Világvárosok vektor réteget, és címkézzük meg a réteg elemeit a városok neveivel. Ezt követően jelenítsük meg csak a fővárosokat:

Tulajdonságok / Jelrendszer

Kategorizált
Oszlop: CAPITAL
Osztályoz
Csak az "Y" sort tartsuk meg, a többit távolítsuk el.
Szimbólumnak állítsuk a "capital" jelkulcsot.

A Címkék fülön állítsunk be övezetet a megírásokhoz, illetve az esztétikus megjelenítés érdekében toljuk ez a feliratokat a jelkulcstól, legalább 1 mm-el.

Tulajdonságok / Címkék

Övezet
Szöveg övezet készítése [x]
Elhelyezés
Pont körül
Távolság: 1 mm

9. ábra: Fővárosok Dél-Amerikában.
9. ábra: Fővárosok Dél-Amerikában.

Most jelenítsük meg az összes város, és használjunk olyan jelkulcsot, amelynek mérete a városhoz tartozó populáció függvénye:

Tulajdonságok / Jelrendszer

Fokozatos
Oszlop: POPULATION
Módszer: Size
Szimbólumméret: 1.00 - 4.00 mm
Mód: Kvantilis (Egyenlő számú)
Osztályoz

10. ábra: Dél-Amerikai városok tematikus megjelenítése a populáció alapján.
10. ábra: Dél-Amerikai városok tematikus megjelenítése a populáció alapján.

A kartográfiai jelkulcsok megjelenítésének sorrendjén változtatni tudunk, ha bekapcsoljuk a szimbólumszinteket. Jól látható, hogy a 10. ábrán a kisebb jelkulcsok lógnak bele a nagyobb városok jelkulcsába, ezt a jelenséget megfordíthatjuk a következő szimbólumszintek használatával:

![11. ábra: A szimbólumszintek használata fontos lehet a különféle tematikus térképekek készítésénél. Lásd pl. a "Topográfiai térkép készítése" c. fejezetet.](teradatok-megjelenitese/szimbolum-szintek-beallitasa-varosokhoz.png "11. ábra: A szimbólumszintek használata fontos lehet a különféle tematikus térképekek készítésénél. Lásd pl. a "Topográfiai térkép készítése" c. fejezetet.")

Összefoglaló

A bemutatott adatmodelleken kívül még számos létezik, azonban ezek a legelterjedtebbek. Mind a vektoros, mind a raszteres adatmodell hasznos a tér reprezentálásában, de az egyik általában megfelelőbb az adott problémakörben. A vektor modellt általában akkor használjuk, ha az objektumnak diszkrét, koordinátával rendelkező határai vannak, mint egy épületnek.

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

Természetesen lehetséges az épület raszteres megjelenítése is, ahogy azt a 12. ábra mutatja; de az pontosságvesztéssel 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 QGIS-ben lehetőség van a bemutatott vektoros és raszteres adatmodellek közti átalakításra.

Webes téradatok

A weben fellelhető tematikus adatok is szerves részét képezhetik projektünknek. Ekkor a téradatok egy távoli szerver merevlemezén (fájlokban vagy adatbázisban) tároltak, és ezeket a szolgáltató szerver különböző formákban különféle protokollokon, szabványokon keresztül bocsátja rendelkezésünkre.

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

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

Modulok / Modul kezelés és telepítés / Továbbiak / QuickMapServices Plugin – Modul telepítés

Mint látható a Web fül alatt már megjelenik a telepített modul. Adjunk hozzá két webes réteget a projektünkhöz:

Web / QuickMapServices / Bing Maps / Bing Aerial

Web / QuickMapServices / OSM / OSM Mapnik

13. ábra: Bing Aerial, DigitalGlobe, Margit-sziget, 2016.
13. ábra: Bing Aerial, DigitalGlobe, Margit-sziget, 2016.

14. ábra: OSM Mapnik, Margit-sziget, 2016.
14. ábra: OSM Mapnik, Margit-sziget, 2016.

Az egyik legelterjedtebb téradat-áramláshoz használt szabványos protokoll a WMS (Web Map Service) webes térképszolgáltatás, mely által a szervertől a téradatokat általában egy vagy több raszter kép formájában (pl.: .png, .gif, .jpg), georeferáltan (térben elhelyezetten) kapjuk meg. [5] Ennek részhalmazainak tekinthetjük a WMTS (Web Map Tile Service), illetve TMS (Tile Map Service) szolgáltatásokat. A webes csempeszolgáltatásokat a téradatok nagyszámú kérése és gyors elérése alakította ki. A csempeszolgáltatásnál a szerver a térkép-megjelenítő alkalmazás nagyítási szintjéből (méretarány) és a képernyőméretből határozza meg, hogy melyik és mennyi csempére van szükségünk. A szerver ekkor téradataiból kartográfiai eljárásokkal levezeti a csempéket, és elküldi nekünk. A gyors rendelkezésre állás érdekében bizonyos szerverek előre legenerálják ezeket a csempéket. Tehát a csempék nagy előnye, hogy szerver oldalon előre elkészíthetők, kliens oldalon pedig betölthetők a memóriába (cached). Végül a beérkezett csempék a képernyőn összeállnak. [6]

15. ábra: Csempék különböző nagyítási szinteken. [3]
15. ábra: Csempék különböző nagyítási szinteken. [3]

Egy WMS kérés a következőképp néz ki: [4]

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, befoglaló keretét, méretét, formátumát. A képi adatokon túl a szerver metaadatokkal (adat az adatról) is tud szolgálni: elérhető rétegek, szerver képességek, kapcsolati vagy közzétételi információk.

Egy TMS kérés (Slippy Map) ennél általában egyszerűbb:

``http://b.tile.stamen.com/toner/{z}/{x}/{y}.png``

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

A különféle térképszolgáltatások (WMS, WFS) a projekthez történő kézi hozzáadása a következőképp lehetséges:

Réteg / Réteg hozzáadás / WMS/WMTS réteg hozzáadása

Réteg / Réteg hozzáadás / WFS réteg hozzáadása

Hivatkozások

1: https://www.e-education.psu.edu/geog486/node/1879
2: http://www.geography.hunter.cuny.edu/~jochen/GTECH361/lectures/lecture05...
3: http://presentations.opengeo.org/2011_IMAK/Workshop_OpenSource_Stack/_im...
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

© Dr. Szabó György, Dr. Wirth Ervin