Szenzorok hálójában. Hétköznapi eszközeink a térinformatika szolgálatában

A BME központi épület és könyvtár együttesét térben ábrázoló modell is készül az Építőmérnöki Kar Fotogrammetria és Térinformatika Tanszékén.

„A térinformatika a földmérő mérnöki képzés és az informatika keresztezéseként született meg, ezért a térinformatikusokat elsősorban a térképészeti és geodéziai adatok érdeklik. Vagyis az, hogy egy adott természetes vagy mesterséges tereptárgy a valóságban pontosan hol van” – magyarázza az Építőmérnöki Kar Fotogrammetria és Térinformatika Tanszék tanszékvezetője. Barsi Árpád hangsúlyozza, egy-egy kutatáshoz szükséges eszköz vásárlása még tíz évvel ezelőtt is gyakran komoly anyagi megterhelést jelentett a tanszék számára. Napjainkban a megoldás azonban sokszor a „zsebünkben lapul.” „A szenzorok világában élünk” – fűzi hozzá Lovas Tamás. A mobiltelefonjaink giroszkópja és gyorsulásmérője például a helymeghatározás alternatív eszköze lehet” – magyarázza a Fotogrammetria és Térinformatika Tanszék egyetemi docense.

Giroszkóp: a fizikából ismert pörgettyű a perdület megmaradás törvényét demonstráló mechanikus eszköz. Három egymásra merőleges tengely körül szabadon elforduló, gyorsan forgó tömeg stabil egyensúlyi állapotba törekszik. Régebben a tengelyek körüli elfordulást mérték, a mai modern megoldásokban a mechanika helyett miniatűr elektromos megoldásokkal érzékelik a parányi tömeg elfordulását. Ezek az elektromechanikai megoldások jóval kisebb méretűek, akár a mobiltelefonjainkban is elférnek és lehetővé teszik a telefonnal együtt a kijelző képének elforgatását.

„Egyik kutatásunkban kiderítettük, hogy a forgalom alakulásáról a forgalomfigyelő kamerák helyett az autósok mobiltelefonját „követve” is nyerhetünk információt” – tudjuk meg. Lovas Tamás szerint ez akár a GPS-nél is pontosabb módszer lehet, hiszen „GPS nincs minden autóban, addig mobiltelefon gyakorlatilag az összesben megtalálható.” Elterjedése azonban személyiségi jogi akadályokba ütközik amellett, hogy nem minden felhasználó osztja meg a pozícióját. „Az adatok könnyen visszafejthetők (ki volt az információt szolgáltató személy), ezért jelenleg kutatási célra is csak nehezen hozzáférhetők” – nyomatékosítja.

„Egy másik hallgatói projektünkben a mobiltelefon mikrofonját használtuk egy vizsgált útszakasz forgalmának a méréséhez. Egy másik alkalommal a telefon beépített gyorsulásmérőjét rögzítettük egy autóra; a különböző burkolatokon a telefon eltérő mozgásából vált utólagosan levezethetővé a vizsgált út minősége (kockakő, jó illetve rossz minőségű aszfalt stb.)” – győznek meg a szakemberek arról, hogy a telefonáláson kívül mennyi mindenre használható a mobilunk. „Ha mindenki megosztaná a GPS adatait, illetve a cella információit, akkor pl. a járművek ablaktörlőinek működése alapján azt is sokkal pontosabban meg tudnánk mondani, hogy hol esik az eső” – tudatosítják.

Szenzorok azonban nem csak a mobiltelefonunkban vannak, gondoljunk akár az autók beépített jelzőrendszerére, a munkahelyek beléptető kapuira, vagy akár a wifi hálózatokra. Barsi Árpád szerint a wifi a helymeghatározás egyik alternatívája lehetne. „A wifi antenna adó- és egyben vevő funkciójával képes érzékelni, ha a hatósugarába kerültünk” – magyarázza. A tanszékvezető a helymeghatározás egy másik lehetséges opciójaként az RFID-t említi (Radio Frequency IDentification). Az állandó helyre felszerelt eszközbe helyadatok (koordináták) rögzíthetők, így a sugárzási zónájába belépő autóról meg lehet mondani, hogy hol tartózkodik. „Hatótávolsága néhány tíz, illetve száz méter, ezért telepítése elsősorban zárt területeken lenne hasznos” – fejti ki Lovas Tamás. Az egyetemi docens ideális felhasználási területekként az alagutak mellett korunk „labirintusait”, a plázákat  és reptereket említi.

„Az RFID-nek azonban számos más alkalmazási területe is ismert” – nyomatékosítja Barsi Árpád. „Az úthálózatok tervezésekor kiválóan alkalmazható a forgalom alakulásának mérésére. A tanszék egy nemzetközi vizsgálat keretében az RFID-t használva detektálta az autópályára rossz irányból felhajtó járműveket” – tudjuk meg. „Az autóba épített eszköz képes figyelmeztetni a különböző közúti korlátozó táblákra, memóriával rendelkező változata pedig alkalmas a jármű valamennyi műszaki adatának rögzítésére. Elektronikus rendszámtáblaként való bevezetésével megváltozhatna az igazoltatás folyamata. Indokolatlanná válna az autó rutinellenőrzés miatti megállítása (lejárt-e a forgalmija, vagy van-e rajta kötelező biztosítás stb.), és használatával a lopott autók kiszűrése is könnyebbé válhat” – hangsúlyozzák a szakemberek.

A térinformatikusok a helymeghatározó eszközök legismertebbikét, a GPS vevőt is megemlítik. „Segítségével tanszékünk a Budapesti Közlekedési Központ (BKK) elődjének fejlesztett egy útállapot-felmérő rendszert. A kapott eredmények alapján fény derült az utak minőségére, a kátyúk és a szükséges beavatkozások helyére” – ismertetik a részleteket. „A vizsgálat során a GPS-sel határoztuk meg a felmérő autóból készített fotók pontos helyét, majd a fotókból levezethető útjellemzőket” – tudjuk meg a szakemberektől.

Gyorsulásmérő: a ma már szintén mikroelektronikai megoldás apró tömeg elmozdulásának méréséből vezeti le a tömegpont időtől függő sebességváltozását, azaz a gyorsulását. Ennek a műszernek a segítségével gyorsan meg lehet határozni a helyi függőleges irányát, de alkalmas számítási megoldással a pillanatnyi helyzet is becsülhető. Szokás a három koordináta-tengely mentén elhelyezett gyorsulásmérőt három giroszkóppal egybeépíteni. Ilyen inerciális mérőberendezéseket használnak mobil térképező platformokon.

A gyorsulásmérő kompakt változata egy kisméretű lapka, amely „pontosságát tekintve másodpercenként száz mérést is végez” – ecsetelik a tanszék kutatói, akik a legújabb „büszkeségükben”, az oktokopterben is használnak egyet annak stabilizálására, hogy „a szélben se billegjen.” Az oktokopter nyolc rotoros, méretét tekintve mindössze 75 cm hosszú „drón”, amellyel a normál légi fényképezéssel szemben (ez utóbbi átlagosan ezer méter magasságból történik) akár 40-50 méterre is megközelíthetővé válik a vizsgálat tárgya. „Végrelehetőségünk nyílik kisebb, gyakran nehezen elérhető területek részletes felmérésére” – hangsúlyozza Barsi Árpád. Ilyenek „például a kémények, hidak vizsgálata,régészeti feltárások támogatása és dokumentálása, illetve a forgalom megfigyelése” – tudjuk meg. „A kopterre a vizsgálat típusától függően, különböző eszközök szerelhetők (fényképezőgép, kamera, hőkamera, lézerszkenner). „Az eszköz annyira új, hogy még nem is használtuk, egyelőre csak a komponenseit teszteljük” – vallja be a tanszékvezető. „Első igazi műegyetemi feladata” a BME központi épület és könyvtár együttesét ábrázoló háromdimenziós modell elkészítéséhez szükséges légi fotózás lesz.”

A tanszéken megismert szerkezetek vezérlését egy mini számítógép, a mikrokontroller látja el. Az elsősorban adatgyűjtésre szolgáló eszköz egyszerűen telepíthető, kis áramigényű és viszonylag jól bírja a mostoha körülményeket is. „Használatával az eszközök távoli vezérlése, illetve autonóm működése is megvalósítható. Vagyis adott esetben az eszköz a vizsgálni kívánt területet önjáróan térképezi fel, nem kell mellette lenni” – magyarázzák a kutatók. A vizsgálat céljától függően az alapszerkezetre itt is különböző eszközök (fényképezőgép, videókamera, lézerszkenner) telepíthetők, valamint az igényektől függően a felvételek valós időben és utólagosan is hozzáférhetők.

A Fotogrammetria és Térinformatika Tanszék munkatársaitól megismert „kütyük” csupán egy szeletét jelentik a kutatásaikban használt eszközöknek, mégis jól példázzák, hogy a világ az egyre olcsóbb eszközök felé halad. „Nem az a célunk, hogy minél drágább felszerelést vásároljunk, hanem hogy a már rendelkezésre álló eszközök további felhasználási területeit térképezzük fel” – nyomatékosítják.

- MA -

Fotó: Pintér Erik