A katonai digitális topográfiai térképszabvány és a NATO VMap Level 2

Verőci Anikó, GEOCOMP Kft.

 

Az MH Térképészeti Hivatal (MH TÉHI) 1997-ben pályázatot nyújtott be az Országos Műszaki Fejlesztési Bizottsághoz (OMFB) „NATO kompatíbilis katonaföldrajzi információs rendszer létrehozása” címen. A projekt célja az MH TÉHI már meglévő DTA-50 adatbázisán alapuló új termék létrehozása, amely megfelel a NATO követelményeknek, kielégíti a Magyar Honvédség katonaföldrajzi információk iránti igényét, ugyanakkor felhasználható a nemzetgazdaság különböző ágazatainál is. A pályázat elfogadásra került 1997-ben.

Az új termék a Vector Product Format (VPF) adatformátumon és a VMAP Level 2 szabványon alapuló rendszer lesz. Az MH TÉHI DTA-50 adatbázisának konvertálása a fenti rendszerekbe elvileg nem ütközik nehézségekbe, mivel az MSZ K 1066 szabvány „A katonai digitális topográfiai térképek általános követelményei” melyen a DTA-50 adatbázis alapul, a DIGEST ajánlások figyelembe vételével készült, mely ajánlások a VMAP Level 2 szabvány alapjait is képezik.

A projekt megvalósításához az MH TÉHI a GEOCOMP Kft.-vel kötött szerződést. A projektben a GEOCOMP részéről a konverziós tábla elkészítésében és az adatbázistervezési munkákban vettem részt, szakdolgozatom is ezen témaköröket dolgozza fel.

A konverzió sikeres végrehajtásához természetesen elkészült egy tanulmány, amely a konverzió segítése érdekében az MSZ K 1066 és VMAP Level 2 szabvány összehasonlítását tűzte ki céljául. Mivel a VMAP Level 2 szabvány mind termék szinten, mind szabvány szinten jelen van a projectben, ezért az összehasonlítás során a termék szintű összehasonlításra fektettük a fő hangsúlyt.

Mivel az MSZ K 1066 szabványhoz és a DTA-50 műszaki leírásához való hozzáférés nem ütközik különösebb nehézségekbe, ezért az ismertetésnél a VPF és a VMAP Level 2 leírására fektettük a nagyobb hangsúlyt. Indokolja ezt a döntésünket az is, hogy ezen termékekről nagyon kevés magyar nyelvű információ lelhető fel.

VPF - VMAP Level 2

A DMA azért bízta meg az ESRI-t a VPF kifejlesztésével, hogy lehetővé váljék felhasználóinak - az U.S. Department of Defense (DoD), a NATO tagállamok védelmi térképészeti szervezetei, az amerikai hírszerzési szolgálat és a nemzetközi vízrajzi közösségek - az, hogy közvetlenül, konverzió nélkül tudják a térbeli vektoros termékek adatait olvasni.

A VPF nagy földrajzi adatbázisok számára kifejlesztett szabvány formátum és adatszerkezet. Georelációs adatmodellen alapul, és támogatja a közvetlen használatú alkalmazásokat. Úgy tervezték, hogy igen sok alkalmazással és adattermékkel kompatibilis legyen. A VPF táblákat és indexeket használ, hogy térbeli elhelyezkedés és tematikus tartalom alapján közvetlen elérést biztosítson.

Ez a formátum egy belső adatbázis-menedzser összes szolgáltatását nyújtja egy integrált GIS szoftvercsomagban, beleértve a felépítést definiáló sématáblákat. A VPF „önmagát leíró”, azaz a felépítést definiáló táblák beleépülnek az adattartalomba. A felépítést definiáló táblák bármikor elérhetők a térbeli és tematikus indexeken keresztül és meghatározzák az adatbázis tervét. A sématáblák - vagy metaadatok - közvetlenül megjeleníthetők azért, hogy on-line adatszótár funkciókat, jelmagyarázatot, adatminőség-leírásokat vagy egyéb információkat mutathassunk be a felhasználóknak.

A VPF egy olyan, egyedülállóan általános modellen alapul, amely sokféle adatbázis koncepciót támogat, ideértve az integrált, a fedvényezett valamint az egyszerű vagy komplex megoldásokat is. A VPF egy semleges, gépfüggetlen formátum koncepció. Nem tartalmaz olyan információkat, mint például a tulajdonság kódolás vagy jellemzők közötti speciális kapcsolatok, amelyek adatbázisról adatbázisra különbözhetnek. Lehetővé teszi ezen információk kódolását és beágyazását, anélkül, hogy ezek a VPF részét képeznék. A VPF az ábrázolt földrajzi entitásokat és objektumokat sem definiálja: a termék specifikus entitásokat a termék leírásában kell definiálni.

A VPF erőssége, hogy georelációs modellt használ. A térbeli adatmodell objektumokból, operátorokból és szabályokból épül fel. A VPF egy olyan adatbázis-formátum, ami csak az objektumokat írja le; ezáltal struktúrát ad az adatbázisnak. Az adatbázissal használt GIS-től elvárják, hogy az objektumokkal és táblákkal ábrázolt topológiát, geometriát és attribútum jellegű információkat kezelő operátorokkal és szabályokkal rendelkezzen, és azokkal dolgozzon.

A VPF ugyanazon a georelációs adatmodellen alapul, mint számos más kereskedelmi GIS formátum és rendszer, ideértve az ARC/INFO-t. Ez a georelációs modell lehetővé teszi olyan operátorok definícióját, melyek képesek mind a térbeli (helyzeti), mind a tematikus információk kezelésére geometrián, topológián és attribútum táblákon keresztül. Például egy tematikus információt előállító művelet attribútum- és topológia táblákat használ együtt az eredmény eléréséhez. Egy térbeli kapcsolatot létrehozó művelet geometriát és topológiát kezel együtt. A VPF közeledik mégis számos kereskedelmi GIS formátumhoz, különösen azért, mert formai adatminőség modellező lehetőséget nyújt, megengedi a komplex és passzív adatszótárak használatát.

A georelációs adatmodellt a VPF olyan adatobjektumain keresztül implementálják, amely tartalmazza a szerkezeti információk egy kombinációját (directories) és az adatokat (metaadatokat és attribútumokat).

A VPF adatminőségi információkat nyújt az adatbázis minden szerkezeti szintjén, bár adott adatbázis adatminőségi információinak tartalma a termék specifikációjától függ. A VPF adatbázisok a minőségi információk hét típusát tartalmazhatják, ezek a következők: forrás, helyzeti pontosság, az attribútumok pontossága, az adat keletkezésének ideje (elavultság), logikai konzisztencia, az entitások és az attribútumok teljessége.

A VPF-nek három alaptopológiai szintje van: pont-, vonal- és területjellegű topológiák. Ezeket a szinteket topológiai információs táblákban tároljuk, melyekhez az egyes - csomópontokra, élekre, felszínekre vonatkozó – attribútum táblák is hozzáfűzhetők.

A VMap Level 2 termékek tematikus réteg-szervezésűek. Minden VMap tematikus réteget úgy tárolnak, mint egy különálló fedvényt a VPF fedvény szintjén.

Minden VMap adatbázis VPF formátumban implementált vektor alapú termék. Az adatok tíz tematikus rétegbe vannak osztva, minden réteg tematikusan konzisztens adatokat tartalmaz. A VMap tematikus réteg fedvényekbe szervezett, a VPF fedvény struktúra szintjén. A VMap adatbázis referencia könyvtárakat is tartalmaz, amikben generalizált adat fedvények vannak, amik a felhasználókat tájékoztatják az adatbázisról. Minden fedvény file-ok halmazát tartalmazza, amik a tematikus rétegben lévő elemeket írják le.

A VMap Level 2 szabvány a DIGEST FACC kódolási sémáját implementálja. Ezen séma alkalmazásával lehetővé válik mind az egyes elemek, mind a hozzájuk tartozó attribútumok egyértelmű azonosítása, egyedi azonosító kód segítségével.

Az FACC sémában minden elem ötjegyű egyedi azonosítóval rendelkezik. Az első karakter az elem kategóriájára utal. A szabvány tíz kategóriát különböztet meg, ebből egy adatkör specifikus elemek azonosítására fenntartott. Minden egyes kategória további alkategóriákra van felosztva. A kód utolsó három karaktere numerikus, értékük 000 és 999 között lehet. Ez ad lehetőséget az azonos kategóriába sorolható elemek közötti azonosításra.

A kategóriák a következők:

Első karakter

Kategória

A

Culture (Művelődés)

B

Hydrography (Vízrajz)

C

Hypsography (Vízi létesítmények)

D

Physiography (Domborzat)

E

Vegetation (Növényzet)

F

Demarcation (Határvonalak)

G

Aeronautical Information (Légi információ)

I

Cadastral (Kataszter)

S

Special Use (Speciális használatra)

Z

General (Általános adatok)

1. Táblázat: FACC elemkódok fő kategóriái.

Minden attribútum, attribútum kódból és attribútum értékből épül fel. Minden attribútumot egy háromjegyű karakterlánc azonosít, például a „Building Function Code” attribútum kódja BFC.

Kétféle attribútum értéket különböztet meg a séma: kódolt és valós értéket. A kódolt értékek 0-999-ig numerikus, egész értékek (I) lehetnek, míg a valós értékek lehetnek alfanumerikusak (A), egész számok (I), szókészletek (L), valós számok (R) vagy struktúrált szövegek (S).

Minden VMap2 állomány és tábla rendszerszintű hierarchikus könyvtárakban tárolódik a VPF szabványnak megfelelően. A VMap2 adatbázis minden könyvtárában VPF táblák találhatók. A VPF táblák két részből állnak: fejlécből (header) és adatrekordokból.

A VPF táblák fejléce a táblák tartalmát definiálja beleértve az oszlopok nevét, formátumát és leíró információkat. Mivel minden VPF tábla gyakorlatilag attribútumtábla, további attributív adatokat tartalmazó oszlopok kerülhetnek a táblákhoz az adatbázis karakterisztikájának leírásához.

Minden táblafejléc négy szakaszra osztható, ezek az alábbiak: fejléc hossz, tábla leírás dokumentáció (vagy leíró) állomány név, és az oszlop információk, ami a táblázatban szereplő minden oszlopról tartalmaz információkat.

Minden VPF táblában legalább egy adatrekord vagy sor van. Minden sor mezők vagy oszlopok halmazát tartalmaz a tábla fejlécben meghatározott oszlopdefiníciók szerint. A sor azonosító vagy ID a rekord első mezője és 1-el kezdődően folyamatosan növekvő egész számokat tartalmaz. Az oszlop értékek az oszlop definíciókban meghatározott értékeket, információkat tartalmazzák minden sorban. Az oszlop nevek egyediek minden VMap táblában és a mező típus, az elemek száma és a kulcs típus által definiáltak.

A VMap Level 2 szabványnak megfelelő termékek három fajta index állományt tartalmaznak, ezek a következők: térbeli index file, tematikus index file és változó hosszúságú index file, a geometriai, illetve tematikus keresések, lekérdezések gyorsítására, illetve változó hosszúságú rekord elemek elérésére.

A konverziós tábla kidolgozásának tapasztalatai

A DTA-50 elemeinek megnevezését az MH TÉHI-ben lefordították, majd szóegyezések alapján elvégezték a DTA-50 és a VMap Level 2 elemeinek összevetését. Mivel – természetesen – nem lehetett a két elemtáblázatot teljes mértékben megfeleltetni, és számos hiba állt elő a nem egyértelmű megfeleltetés miatt, manuálisan el kellett végezni az eredmény javítását. Az előforduló hibák és javításuk az alábbiak szerint foglalhatók össze:

Probléma, hiba Megoldás, javítás
Fordításból eredő hiba A fordítás ellenőrzése, az egyes elemek pontos leírásának áttekintése és értelmezése a DIGEST és a VMap szabvány alapján.
Nem teljes elemnév egyezés a két szabványban Meg kellett vizsgálni a problémás elemeket, és manuálisan megfeleltetni őket.
Egyértelműen nem azonosítható elemek Előfordult, hogy egy elemet akár több VMap elemmel is meg lehetett volna feleltetni, ezen esetekre általános megoldást kellett kitalálni, hogy a hasonló jellegű elemeket mindig ugyanolyan elv szerint feleltessük meg.
Nem azonosítható elem az elemnév alapján A Vmap különböző attribútumai alapján megpróbáltuk a csak elemnév alapján meg nem feleltethető elemeket azonosítani.

2. Táblázat: A DTA-50 és VMap elemtáblázatainak összevetése során felmerült problémák és azok megoldása.

A konverziós tábla elkészítésének folyamata az alábbiak szerint foglalható össze:

A VMap szabvány tartalmaz számos olyan elemet, amelyeket az MSZ K 1066 és a DTA-50 elemtáblázatában nem szerepel. Ezek egy része a NATO-csatlakozás kapcsán fontos szerepet kaphat, más része pedig Magyarország területére nem értelmezhető (pl. gleccser, jéghegy, hágó). A VMap kompatibilitás megőrzés érdekében azonban minden, a DTA-50 elemtáblázatban nem szereplő elemhez el fog készülni az – egyelőre üres – elemtábla, így szükség esetén csak fel kell tölteni azokat.

Az előbbiekben felvázolt folyamat eredményeként három összefoglaló táblázat készült. Az első táblázat maga a konverziós tábla, ennek tartalmát az alábbiakban részletezem, valamint elkészült a nem megfeleltethető és a nem megfeleltetendő elemek listája.

A konverziós tábla az alábbi adatokat tartalmazza minden egyes elemre:

A megfeleltethető elemek a következő három csoportra oszthatók:

1. Ábra: Egyszerűen megfeleltethető elem.

2. Ábra: Több elemtípus egy elemmé való megfeleltetése.

 

3. Ábra: Több elemtípus egy elemmé való megfeleltetése, attribútumok megkülönböztetésével.

A lehetséges attribútumoknak általában csak kis részét lehetett felhasználni az elemek besorolásához, mivel bizonyos attribútumokat nem lehet az egész elemosztályra vonatkoztatni, hanem csak a konverzió után az egyes entitások megkülönböztetésére.

A nem megfeleltethető elemeknek két osztálya volt:

A nem megfeleltetendő elemek a DTA-50-ben a kartografált végtermék előállításhoz szükséges elemek (pl. eséstüske, folyásirány nyíl, vízszélesség jelző jel).

Ezeken túl a VMap szabvány tartalmaz olyan elemeket, amelyeknek nem feleltethető meg egyetlen DTA-50 elem sem. Ezek az elemek gyakorlatilag három csoportba sorolhatók, az alábbiak szerint:

A kompatibilitás biztosítása érdekében azonban az ezen elemekhez tartozó táblákat – értelemszerűen adattartalom nélkül, üresen – létre fogjuk hozni a konverziós eljárás során. A DTA-50 2.0-ás verzió elemkészletének elfogadása és érvénybe lépése után ezen elemek közül néhány feltöltésre kerül, illetve maradnak természetesen a későbbiekben feltöltendők is.

Az összehasonlítás során megállapítottuk, hogy az MSZ K 1066 szabványon alapuló termékek szabványos elemeinek több mint 90 százaléka automatikusan konvertálható a VMAP Level 2 szabványon alapuló adatbázisba. A maradék elemek jelentős része is átvihető manuális feldolgozással.