Problematyka generalizacji informacji geograficznej w kontekście opracowania i wdrażania Dyrektywy INSPIRE

Transkrypt

1 Problematyka generalizacji informacji geograficznej w kontekście opracowania i wdrażania Dyrektywy INSPIRE Intergraph Corporation, Security, Government & Infrastructure Division (SG&I) Wydział Geodezji i Kartografii Zakład Kartografii Bartłomiej Bielawski

2 Kontekst zagadnienia Idea INSPIRE Rozdzielczość danych przestrzennych Generalizacja Implementacja usług generalizacji Wielorozdzielcze/wieloreprezentacyjne bazy danych 2

3 INSPIRE INSPIRE jest dyrektywą zaproponowaną przez Komisję Europejską w czerwcu 2004 ustanawiającą legalne ramy dla ustanowienia i działania Infrastruktury Informacji Przestrzennej w Europie. Celem dyrektywy jest wspieranie działań dotyczących polityk wspólnotowych w zakresie ochrony środowiska oraz polityk lub działań mogących oddziaływać na środowisko. W szczególności działania te wiążą się z implementacją, monitorowaniem aktywności i oceną strategii zaangażowanych społeczności na różnych poziomach, od poziomu lokalnego, przez krajowy aż po poziom europejski. W swoich założeniach INSPIRE łączy infrastruktury informacji przestrzennej tworzone w różnych krajach członkowskich w jeden spójny system. Elementami tej infrastruktury są: metadane, zbiory danych przestrzennych oraz usługi danych przestrzennych, usługi i technologie sieciowe, porozumienia w sprawie wspólnego korzystania, dostępu i użytkowania oraz mechanizmy kontroli i monitorowania, procesy i procedury ustanowione, stosowane lub udostępniane zgodnie z dyrektywą. Jej zakres tematyczny określono w załącznikach nr I, II i III dyrektywy. 3

4 INSPIRE krajowe specyfikacje danych Mapowanie europejskie specyfikacje danych 4

5 INSPIRE value description A autostrada G głowna GP głownaruchuprzyspieszonego L lokalna S ekspresowa D dojazdowa Z zbiorcza I inna droga lub ulica value description Br bruk Bt beton Kk kostkakamienna Kl klinkier Kp kostkaprefabrykowana Mb masabitumiczna Pb plytybetonowe Tl tluczen Zw zwir Gz stabilizacjazwiremzuzlem Gr gruntnaturalny In inny 2012 Intergraph Corporation 5

6 INSPIRE Źródło: A conceptual Model for Developing Interoperability specifications in spatial data infrastructures, JRC Reference Report

7 Rozdzielczość danych przestrzennych Rozdzielczość przestrzenna określa poziom szczegółowości danych (Level of Details. LoD) Local, Regional, National, European, Global Mianownik skali GSD (ground sample distance) Siatka referencyjna 7

8 Rozdzielczość danych przestrzennych Źródło: 8

9 Rozdzielczość danych przestrzennych Które dane są lepsze? 9

10 Generalizacja Termin generalizacja pochodzi od łacińskiego słowa generalis, oznaczającego uogólnienie. Generalizacja jest mechanizmem, który umożliwia abstrahowanie i kompresowanie danych rzeczywistych zarówno w sensie graficznym jak i znaczeniowym. Abstrahowanie jest przy tym rozumiane jako proces wyodrębniania istotnych cech przestrzeni geograficznej, oraz łączących ich relacji. D.E Richardson (1999) Proces abstrahowania przedstawienia informacji geograficznej podczas zmiany skali przedstawienia. M.Moelenaar (1996) wyróżnia dwie fazy generalizacji: generalizację pojęciową, która obejmuje abstrahowanie informacji oraz ustalenie reguł, generalizację graficzną, tj. zastosowanie algorytmów geometrycznych upraszczania kształtów oraz symbolizację graficzną Według Brassela i Weibla (1988) można wyróżnić dwa procesy generalizacji zorientowany na analizy danych (analysis-oriented) zorientowany na opracowanie map (display-oriented). 10

11 Generalizacja Wybór odpowiedniego modelu generalizacji musi być poprzedzony analizą celu generalizacji. Jeśli wynikiem generalizacji ma być BAZA DANYCH, służąca do analiz przestrzennych, należy wykorzystać generalizację modelu Jeśli wynikiem generalizacji ma być MAPA, służąca do analiz przestrzennych, należy wykorzystać generalizację modelu 2012 Intergraph Corporation 11

12 Generalizacja Cel Stopień skomplikowania Topologia Generalizacja modelu Wytworzenie danych o mniejszej szczegółowości do analiz GIS Zależny od celu generalizacji Zachowana - zgodnie z modelem pojęciowym Generalizacja redakcyjna Wytworzenie reprezentacji graficznej czytelnej w określonej skali duży (rafa kartografii wg. Sydowa) Brak konieczności zachowania topologii (topologia interpretowana) Wizualizacja brak Priorytet, z uwzględnieniem resymbolizacji 12

13 Rozdzielczość danych przestrzennych Które dane są lepsze? 13

14 Generalizacja Wybrane elementy jakości zbioru danych mające związek z rozdzielczością danych 1 PN-EN-ISO dokładność pozycyjna (spatial data positional accuracy) właściwość danych przestrzennych dotycząca ich jakości, właściwość ta wiąże się z położeniem obiektów przestrzennych, wyrażona jest przez dokładność współrzędnych punktów, czyli pozycji, tych obiektów i jest m.in. przedmiotem zainteresowania geodezji dokładność atrybutowa (spatial data attribute accuracy) właściwość danych przestrzennych dotycząca ich jakości, wyrażająca prawidłowość określenia wartości atrybutów, które mogą należeć do różnych typów danych ( 2 INSPIRE Metadata Implementing Rules Powiązanie rozdzielczości przestrzennej (Spatial Resolution, wyrażonej mianownikiem skali lub współczynnikiem rozdzielczości resolution distance) z opisem jakości danych 14

15 Generalizacja 15

16 Generalizacja vs rozdzielczość Dane GESUT/BDOT500/EMUiA rozdzielczość wynika wyłącznie z metod pomiaru pojęcie generalizacji modelu nie dotyczy tego rodzaju danych Zastosowanie: szczegółowa ewidencja obiektów i prezentacja kartograficzna w skalach 1:500 do 1:5 000 Dane topograficzne GENERALIZACJA rozdzielczość uzależniona od potrzeb/zastosowania danych Generalizacja modelu wynika z założeń modelu pojęciowego (głównie) oraz metod pomiaru) Zastosowanie: dostarczanie danych GIS do prowadzenia szczegółowych analiz przestrzennych i prezentacji kartograficznej w skalach 1: do 1: Dane ogólnogeograficzne GENERALIZACJA rozdzielczość wynika wyłącznie z modelu pojęciowego Generalizacja wynika z założeń modelu pojęciowego Zastosowanie: dostarczenie danych GIS do prowadzenia ogólnych analiz przestrzennych do prezentacji kartograficznej danych 16

17 Generalizacja Generalizacja: Obiektu (pierwotna) Modelu Kartograficzna (redakcyjna) 17

18 Generalizacja 18

19 Implementacja usług generalizacji modelu Eksperci z zespołu roboczego INSPIRE ds. usług sieciowych (Network Services Drafting Team), rozważali możliwość wprowadzenia usług generalizacji jako część usług przetwarzania. Zespół nie rekomendował wprowadzenia tego rodzaju usług, z powodu braku dojrzałości praktycznych rozwiązań z zakresu automatycznej generalizacji. Źródło: Model Generalisation in the Context of National Infrastructure for Spatial Information, Marrakech, Morocco, May

20 Implementacja usług generalizacji modelu Zamiast usługi generalizacji automatycznej, rekomendowane jest wykorzystanie koncepcji wielorozdzielczych baz danych (do utworzenia których również niezbędny jest proces generalizacji informacji geograficznej), ze szczególnym uwzględnieniem: powiązań pomiędzy różnymi reprezentacjami obiektów w różnych poziomach LoD, w celu propagacji zmian oraz utrzymywania spójności danych (Data Consistency) różnych aspektów budowy MRDB (generalizacja lub wtórne wiązanie obiektów pomiędzy poziomami LoD) narzędzi do uspójniania danych (data matching tools), czyli dopasowywania poszczególnych poziomów LoD w bazie MRDB Ontologii i formalnych specyfikacji danych Źródło: Model Generalisation in the Context of National Infrastructure for Spatial Information, Marrakech, Morocco, May

21 Implementacja usług generalizacji kartograficznej Automatyczna generalizacja dla potrzeb internetowej prezentacji danych przestrzennych z wykorzystaniem GeoMedia Web Map (WMS - SVG). Zoptymalizowane wizualizacja danych topograficznych o poziomie szczegółowości 1: Źródło: 21

22 Wielorozdzielcze/wieloreprezentacyjne bazy danych Idea budowy wielorozdzielczej bazy danych została zaproponowana w opracowaniu Budowa krajowej infrastruktury danych przestrzennych w Polsce harmonizacja baz danych referencyjnych, red. Gotlib D, Olszewski R, Iwaniak A. Po przeanalizowaniu krajowych baz danych referencyjnych zarekomendowano budowę wielorozdzielczej bazy danych po zharmonizowaniu modeli pojęciowych TBD VMAP oraz BDO. Autorzy wskazali, iż najlepszym rozwiązaniem byłoby zaprojektowanie nowego modelu danych referencyjnych, bez konsekwencji jakie niesie za sobą uwspójnianie modeli wspomnianych zasobów. 22

23 Wielorozdzielcze/wieloreprezentacyjne bazy danych Podstawowe warunki powstania MRDB (wielorozdzielcza) 1) Różne poziomy szczegółowości 2) Powiązanie obiektów reprezentujących te same obiekty świata rzeczywistego pomiędzy różnymi poziomami szczegółowości Podstawowe warunki powstania MRDB (wieloreprezentacyjna) 1) Różne reprezentacje obiektu w tej samej skali, np. reprezentacja kartograficzna obiektu BDOT10k 2) Powiązanie reprezentacji obiektu, z obiektem właściwym (powiązanie obiektu z jego reprezentacją kartograficzną). W szczególnym przypadku obiekt bazy danych może być obiektem abstrakcyjnym, w którym dane geometria powoływana jest na żądanie. 23

24 Podsumowanie Zagadnienie generalizacji pozostaje rafą od 1866 roku (Sydow) W związku z brakiem dojrzałych rozwiązań koncepcji generalizacji modelu, a w szczególności brakiem otwartych standardów generalizacji, kontekstowością generalizacji, subiektywnością generalizacji, złożonością algorytmów generalizacji, wysokimi wymaganiami użytkowników w stosunku do efektów generalizacji, wolumenem generalizowanych danych (większość prac badawczych skupia się na pojedynczych klasach obiektów w ograniczonym zasięgu przestrzennym) często brakiem określenia jasnego celu generalizacji Nie jest możliwe utworzenie usługi generalizacji działającej w sposób kompleksowy i efektywny Zaleca się tworzenie wielorozdzielczych baz danych, gdzie generalizacja jest elementem systemu zarządzania. Należy prowadzić dalsze prace badawcze mające na celu wypracowanie efektywnych usług generalizacji. 24

25 QUESTIONS