Ugrás a tartalomhoz

Térinformatika 13., Térbeli döntések támogatása

Márkus Béla (2010)

Nyugat-magyarországi Egyetem

13.5 GIS megoldás

13.5 GIS megoldás

A hagyományos megoldás rövid áttekintése után nézzük meg, hogyan segíti a döntések meghozatalát a GIS: Hogyan tudnánk ezt a feladatot GIS segítségével végrehajtani?

Az első lépés mindenképpen a GIS adatbázis felépítése. Meg kell határoznunk milyen adatokat, milyen részletességgel kell megszereznünk. A hagyományos megoldás során megismertük a térképi adatokat. Az adatbázis feltöltése esetünkben az említett térképek úthálózatának, vízrajzának, növényzet- és talajkategória-határainak digitalizálásával már megtörtént. De történhetett volna már korábban felépített digitális adatbázisok felhasználásával is. Általában szükség van az adatok kiegészítésére is.

A következőkben egy GIS megoldást ismertetünk.

Az adatkezelési, adatlekérdezési és a megjelenítési funkciókon túlmenően a GIS lényege a térbeli integrációs, szerkesztési és elemző funkcióiban rejlik. Ezek komplex használatának szemléltetésére bemutatjuk a 4. pontban ismertetett térbeli döntéselőkészítés számítógéppel segített, azaz GIS változatát. A megoldáshoz vektoros rendszert alkalmazunk.

A vektoros GIS a hagyományos térképi elemzésből alakult ki a hetvenes években. A megoldás nagyon hasonlít az ember hagyományos szemléletéhez. Ebben az esetben a valós világot pontok, vonalak és foltok sorozatával és a hozzájuk kapcsolódó leíró adatokkal jellemezzük. Az elemzések során ezeknek a kapcsolatát vizsgáljuk, vagy egymásra vetítésükkel az azonos helyeken valamilyen feltételek teljesülését határozzuk meg. Itt az ArcGIS szoftver használatával levezetett megoldást ismertetjük.

A hagyományos megoldás fóliáit itt adatszintek helyettesítik, melyeket egy-egy-egy shapefájl ír le. Az adatszinteket pontok vagy vonalak vagy poligonok (foltok) alkotják. A digitalizálást az ArcMap modullal végeztük. A topográfiai térkép és a hidrogeológiai térkép eltérő vetületi rendszeréből adódó problémát koordináta-transzformációval oldottuk meg.

Sajnos a gyakorló feladat kialakításakor nem rendelkeztünk az ArcGIS-hez kapcsolódó domborzatmodellező modullal, ezért a láthatósági vizsgálatot a Map-for-the PC szoftver segítségével végeztük el, melynek eredményét raszter-vektor átalakítás után töltöttük át az adatbázisba.

Az adatbázist a tananyaghoz mellékelt demosz.zip állomány tartalmazza. Csomagoljuk ki az állományt. Töltsük fel a DEMOSZ könyvtárat, benne az alábbiakban leírt adatbázissal.

A DEMOSZ adatszintjei a következők:

OTAB

ORSZÁGHATÁR

Magyarország

MKH021 - FÖMI áttekintő adatok

MEGYE

Megyék

TELEP

Települések

VIZEK

Vízrajz

Örvényesi-Séd

örvsédúthálózat

A teljes vízgyűjtő úthálózata

kilométerháló

őrvonalak + a rendezési terv által adott határvonal

Örvényes (térképről)

határvonal

körzethatár, a rendezési terv alapján

utak

úthálózat (aszfalt, makadám, talaj)

patak

patak

szintvonal12

szintvonalak

szintvonal22

szintvonalak

növényzet

növényzet (CHEAP : rét, legelő)

talaj

talajtérkép (SUITSOL : BTYP>1 vízzáró)

lejtésviszonyok / DDM

lejtés, lejtésirány, lejtőkategória (PLAIN)

Örvényes (topográfiai térképről)

Vászoly_2layer

űrfelvétel (Google)

Örvényes (levezetett)

takart

láthatóság (GRID_CODE)

pataktól125

Víztől távol

utaktól250

Úthoz közel

Eredmények

környezetbarát

Környezetbarát

mind1

A szempontoknak tökéletesen megfelelő területek (0-1 skála)

minda6

Mind a 6 szempontot magába foglaló 0-6 skála

A határvonal egy területet határoz meg, tehát poligon típusú. A határvonalat az önkormányzat húzta meg, és a rendezési tervről digitalizáltuk. A határvonalon belüli terület ENGEDÉLYEZ oszlopában 1 (egy) jelzi az alkalmasságot. A határvonalon belül nincs forrás (pontszerű objektum), sem tó (foltszerű objektum – poligon), ezért a topográfiai térkép vízrajza (az élővizek) egy vonalszerű fedvénnyel leírhatók. Ennek az adatszintnek a patak nevet adtuk.

13.21. ábra. A határvonal és a patak

Környezetbarát elhelyezés

A patakhoz a 125 m-es védőövezet kialakítása az ArcMap ArcToolbox / Proximity / Buffer Wizard (övezet varázsló) parancsával történik. Ez a parancs az objektumtól (itt a vízfolyástól) adott (esetleg változó) távolságnál közelebb eső pontok határvonalát megszerkesztve egy új adatszintet hoz létre. Ennek a patak_Buffer1 nevet adta volna a program alapértelmezésben. Átnevezés után pataktól125 lett. A létrejövő leíró adatok táblázatában egy PATAKTÁVOL oszlopot alakítottam ki, és ennek a vízhez közel 0 (NULLA) értéket adtam. A későbbiekben is 1 mindig az alkalmas, 0 a nem alkalmas területeket jelenti.

13.22. ábra

Az övezet varázsló képes övezeteket szerkeszteni pontokhoz és poligonokhoz is. A gép pontosabb, és gyorsabb munkát végzett, mint a hagyományos körzős szerkesztésünk.

13.23. ábra. Övezet szerkesztése

13.24. ábra. UNION - pataktól125 és határvonal átlapolása

13.25. ábra. CLIP - a határon túleső részek levágására

Amint korábban említettük a láthatósági vizsgálatot egy másik szoftverrel végeztük el. Ennek bemenő adatait a főútvonal egy négyzethálós domborzatmodell és egy növényzet magasságokat tartalmazó fedvény képezték. A főútvonalat az úthálózat (utak) fedvényből ki lehet szelektálni, mert a főutakat megkülönböztettük a makadám és talajutaktól. A domborzatmodell által megadott terepmagassághoz hozzáadtuk a növényzet magasságát. Így megkaptuk azt a felszínt, ami láthatóságot befolyásolja.

Ezután a programnak meg kellett adni, hogy az út felett milyen magasságból néz körül a szemlélődő autós (1 métert adtunk). A program 1994-ben 30 percig számolt, mikorra elkészült a vizsgálattal. Most valószínűleg 3 másodperc is elég lenne. De a hagyományos megoldás térképésze valószínűleg 3 napig szerkesztené a láthatósági térképet, ami korántsem lenne ilyen megbízható! Azért ezt a képet is le kell ellenőrizni! Biztosan feltűnt, hogy a poligonok határvonala szögletes. Ez azért van, mert a szoftver raszteres modellt alkalmazott, 25x25 m-es felbontással. Komoly hibalehetőség adódik a növényzet magasságának meghatározásából! Itt nagy hasznát lehetne venni a légifelvételeknek. De mindenképpen hasznos egy helyszíni ellenőrzés.

Vetítsük össze a főútvonalról sehonnan sem látszó, takarásban lévő területeket tartalmazó fedvénnyel (takart) és a határvonal fedvényt az ArcMap Intersect (metszet) parancsával. Az eredmény a takart_Intersect fedvény lesz. A fedvény kiterjedése egyezik a határvonaléval. A leíró adattábla oszlopaiban mindkét fedvény adatai megjelennek. Nekünk a láthatósági vizsgálatból kijövő Grid_code érték a fontos, tudnunk kell, mely poligonok voltak takarásban (Grid_code = 1).

13.26. ábra. INTERSECT

Másoljuk át a kapott eredményt a környezetbarát fedvénybe. A leíró adattábla oszlopaiban mindhárom fedvény adatai megjelennek. Nekünk azok a poligonok kellenek, amelyek távol voltak a pataktól és takarásban voltak. Adjunk hozzá a leíró adattáblához egy körbarát oszlopot, és töltsük fel a Field Calculator (adattábla számológép) segítségével.

13.27. ábra. Field Calculator

Az eredmény a következő ábrán látható. A határvonalon belüli zöld területfoltok a környezetvédelmi szempontoknak megfelelő, potenciális telephelyek. Az új tematikus térkép azokat a foltokat mutatja, amelyek kielégítik a környezetbarát elhelyezés feltételeit; élővizektől távol vannak, és nem láthatók főútvonalakról, vagyis ahol a tájkép zavarása nélkül a hulladéklerakó elhelyezhető. Vegyük észre, hogy az eredmény nem egyszerűen kép, hanem egy új adatszint!

13.28. ábra. Környezetbarát helyek.

A költségek kímélése

A költségkímélő elhelyezés első szempontja, hogy a telephely legyen 250 m-nél közelebb a burkolt utakhoz. Ezt a feltételt ugyancsak a Buffer Wizard (övezet varázsló) paranccsal írhatjuk le. Amint említettük, az övezetgeneráló parancs lehetőséget ad változó szélességű övezetek kialakítására is. A utak úthálózati fedvényből most leválogattuk a burkolt utakat, ezekre nézve egy BUFDIST oszlopba “250”-et írtunk. A talajutak esetén ez az érték “0”. A létrehozott, változó (0/250 m) szélességű övezetbe eső poligonokra SUITROAD = 1 (alkalmas) értéket adtunk.

13.29. ábra. Utakhoz közel

Az ábrán látszik, hogy a 250 m széles övezetek túlnyúlnak a határvonalon. Ez zavaró, ezért a CLIP paranccsal a határvonal mentén körbevágjuk.

A területről rendelkezésünkre állt egy talaj-adatbázis, amelyben a vízzáró talajfoltokhoz SUITSOIL = 1 értéket rendeltünk. Látható, hogy az adatbázis sokkal több (69) poligont tartalmaz, mint a 0/1 fedvény (5). A DISSOLVE paranccsal a felesleges határvonalak törölhetők, ezzel poligonok száma lecsökkenthető. Ez hasznos lehet a megjelenítésben és az elemzés gyorsításában.

13.30. ábra. A talaj fedvény poligonjai számának csökkentése a DISSOLVE paranccsal

Tekintettel a domborzatmodellező alrendszer hiányára, egy morfológiai adatbázisból vezettük le a lejtésviszonyok fedvényt, és ebből a lejtőkategória térképet. A morfológiai adatokat nagy munkával, topográfiai térképek felhasználásával, terepi mérésekkel való pontosítás révén állították elő. A lejtésen kívül ebben szerepelnek a kitettség (lejtésirány), lejtőhossz, görbültség stb. adatai is. A számunkra fontos 12 %-osnál kisebb lejtésű területek leválogatása után PLAIN = 1 értékadást végeztünk az attribútum adatok táblázatában.

13.31. ábra. 12 %-nál kisebb lejtésű területek

A telephely ne kerüljön értékes művelési ágú területre! Az ingatlan szakértők szerint az alkalmas helyeket a rétek vagy legelők jelentik. A növényzet fedvényen a rét és legelő művelési ágra CHEAP = 1. Az átosztályozás eredményét mutatja az ábra.

13.32. ábra. Rét és legelő

Az UNION paranccsal elvégezhető az előbbiek szerint levezetett összes fedvény átlapolása, egymásra vetítése. A módszer hasonló a manuális megoldás fóliatechnikájához. Az eredmény helyzeti adatait mutatja a következő ábra. Az adatbázisban ezt a mind1 fedvény tartalmazza. Ebben már 1244 poligon található, és adattáblája tartalmazza az alapfedvények minden oszlopát. Ez egy bonyolultabb vizsgálatnál nagyon megnövelheti a tárigényt. Szorozzuk össze a költségtakarékos megvalósítás feltételeinek való megfelelést tartalmazó és a körbarát attribútumokat minden poligonra nézve, és tároljuk az eredményt a mind1 oszlopban.

Azok a poligonok lesznek megfelelők, ahol mind a 6 attribútum értéke 1, vagyis mind1 = 1.

13.33. ábra. A minden feltételt kielégítő eredmény

Amint korábban mutattuk, a DISSOLVE paranccsal a poligonok száma erősen csökkenthető. Eltöröltük mindazon határokat, ahol a Mind1 attribútum értéke 1. Zöld színnel látjuk azokat a helyeket, ahová a hulladékelhelyező telepíthető.

13.34. ábra. A minden feltételt kielégítő végeredmény

A poligonok területe a Measure paranccsal egyszerűen nyerhető. A potenciális foltok közül csupán egynek a területe nagyobb, mint 0.4 ha.

13.35. ábra. A terület meghatározása

Ezután a terepen végzett szemléléssel ellenőrizhető az alkalmassági vizsgálat. A felkereséshez azonban viszonyítási adatokat célszerű adni, ezért a következő ábrán a potenciális területek mellett feltüntettük az úthálózatot és a vízhálózatot is.

13.36. ábra. Potenciális telephelyek

Hogyan lehetne a potenciális területeket növelni? Például, ha a döntéshozók megelégszenek olyan területekkel is, ahol 5 vagy esetleg 4 feltétel teljesül.

A döntéselőkészítésben színesebb, árnyaltabb képet adunk például akkor, ha nem összeszorozzuk, hanem összeadjuk az attribútum táblázat alkalmasságra utaló oszlopait. Az így kapott eredményt szemlélve látható, hogy a döntési tér jelentősen kitágult, ami gondolkodásra késztetheti a döntéshozókat.

13.37. ábra. Szorzás helyett összeadás

A bemutatott példák vázlatos áttekintést adtak a GIS műveletekről. Nem esett szó a hálózatelemzésről, amellyel a hulladékgyűjtés folyamata tervezhető, így ebbe a vizsgálatba beépíthető lenne. Nem beszéltünk a modellezésről, amellyel például légszennyezési hatáselemzéseket végezhettünk volna. Ezek a GIS műveletek elég bonyolultak, ezért az elméleti órákon foglalkozunk velük.

Remélhetőleg sikerült láttatni, hogy a GIS révén a térbeli elemzés, döntéselőkészítés komplexebbé, teljesebbé válhat. A térinformatikai modell lehetőséget teremt további kritériumok hozzáadására vagy a feltételek dinamikus változtatására, pl. a védőzóna mértékének növelésére vagy csökkentésére, azaz választ kaphatunk a "Hogyan változik a hulladék-elhelyezésre alkalmas terület határa, ha...?" típusú kérdésre is.

Biztos vagyok benne, hogy sok ponton megkérdőjelezte a gondolatmenetet, változtatna az előzőekben felvázolt megoldáson. Igaza van! Az élet ennél sokkal bonyolultabb.