Ανάπτυξη Συστήματος Εκτίμησης της
Ποιότητας των Χαρτών

Μπλάνα, Ναταλία; Blana, Natalia

dc.contributor.author	Μπλάνα, Ναταλία	el
dc.contributor.author	Blana, Natalia	en
dc.date.accessioned	2023-05-11T07:05:44Z
dc.date.available	2023-05-11T07:05:44Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/57670
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.25367
dc.rights	Default License
dc.subject	Γενίκευση	el
dc.subject	Ποιότητα	el
dc.subject	Μορφή	el
dc.subject	Μοντέλο	el
dc.subject	Generalization	el
dc.subject	Quality	el
dc.subject	Shape	el
dc.subject	Model	el
dc.title	Ανάπτυξη Συστήματος Εκτίμησης της Ποιότητας των Χαρτών	el
heal.type	doctoralThesis
heal.classification	Χαρτογραφία	el
heal.classification	Cartography	en
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2023-03-14
heal.abstract	ο χάρτης ως μέσο απόδοσης της γεωγραφικής πληροφορίας ενός τόπου στοχεύει στην αποθήκευση και στην απεικόνιση των γεωγραφικών φαινομένων του τόπου, στην κατάλληλη κλίμακα. τα γεωγραφικά φαινόμενα ως σχέσεις μεταξύ των γεωχωρικών οντοτήτων αποδίδονται επιλεκτικά μέσω της διάταξης των οντοτήτων στον χάρτη, στην κατάλληλη κλίμακα. η επιλογή των προς απεικόνιση γεωγραφικών φαινομένων, η ακέραιη απόδοσή τους σε συνδυασμό με την ακριβή και ευκρινή οπτικοποίησή τους με στόχο την απόδοση της γεωγραφικής πληροφορίας του τόπου στην κατάλληλη κλίμακα, αποτελούν το ζητούμενο του μετασχηματισμού της γενίκευσης. ο μετασχηματισμός της γενίκευσης, ο πλέον επεμβατικός μετασχηματισμός της χαρτογραφίας, προκαλεί μερική έως πλήρη συρρίκνωση της χωρικής πληροφορίας με τη μερική απόδοση ή και την εξαφάνιση των σχέσεων των γεωχωρικών οντοτήτων και την αλλοίωση της μορφής τους. η μοντελοποίησή του με στόχο την ελεγχόμενη γενίκευση των οντοτήτων αποτέλεσε πεδίο εκτενούς έρευνας από τη δεκαετία του 1990 με σημείο καμπής την ανάπτυξη του μοντέλου βάσει περιορισμών (constraint – based generalization), (beard, 1991) που προσέγγισε ολιστικά τον μετασχηματισμό της γενίκευσης ενσωματώνοντας κατά την εξέλιξή του μέτρα εκτίμησης και αξιολόγησης της κατάστασης των δεδομένων πριν, κατά τη διάρκεια και στο πέρας της γενίκευσης (weibel, 1995), (mackaness & ruas, 2007), (stoter, zhang, stigmar, harrie, 2014). στο συγκεκριμένο μοντέλο στηρίζεται επιπλέον η ανάπτυξη των σύγχρονων μοντέλων αυτοματοποιημένων διαδικασιών της γενίκευσης με τεχνικές εύρεσης της βέλτιστης λύσης (agent modelling, combinatorial optimization, continuous optimization), κάποια από τα οποία εφαρμόζονται στους εθνικούς οργανισμούς χαρτογραφίας (agent – ign, france, κ.ά.). η παρούσα διατριβή επιχειρώντας να συμβάλει στο συγκεκριμένο πεδίο έρευνας πραγματεύεται το ζήτημα της μοντελοποίησης και της αυτοματοποίησης της διαδικασίας της γενίκευσης (σημασιολογικής και χαρτογραφικής) με ενσωματωμένο τον μηχανισμό εκτίμησης της κατάστασης των δεδομένων και αξιολόγησης της ποιότητάς τους στο πέρας των μετασχηματισμών. το ερευνητικό έργο εντάσσεται στο πεδίο έρευνας της εξέλιξης της μοντελοποίησης βάσει περιορισμών (constraint – based modeling) διερευνώντας περιπτώσεις όπου η υφιστάμενη επιστημονική γνώση απαιτεί ενίσχυση (ειδικότερα και σχετικά με την εκτίμηση της κατάστασης της μορφής της οντότητας και την αξιολόγηση του βαθμού διατήρησής της στους μετασχηματισμούς της χαρτογραφικής γενίκευσης) αναπτύσσοντας παράλληλα τη μεθοδολογία επιλογής των προς απεικόνιση κατάλληλων οντοτήτων η οποία ενσωματώνεται στο προτεινόμενο μοντέλο γενίκευσης με μηχανισμούς ελέγχου της ποιότητας των παραγόμενων δεδομένων. συγκεκριμένα, η έρευνα της διατριβής εξελίσσεται σε δύο (2) επίπεδα: 1. διερεύνηση της επιστημονικής γνώσης σχετικά με τα μέτρα και τις τεχνικές συσχέτισης για την εκτίμηση της κατάστασης της μορφής των οντοτήτων, παραμετροποίηση της μορφής της οντότητας και επιλογή της κατάλληλης προς απεικόνιση μορφής. τα αποτελέσματα των εργασιών του συγκεκριμένου επιπέδου προκύπτουν βάσει: - του ελέγχου πενήντα (50) γραμμικών και πενήντα (50) πολυγωνικών οντοτήτων αρχικής κλίμακας 1:250.000 γενικευμένων με τον αλγόριθμο απλοποίησης point remove της esri (douglas & peucker, 1973) για κλίμακες 1: 500.000 και 1: 1.000.000 καθώς ο συγκεκριμένος αλγόριθμος επιφέρει έντονες μορφολογικές μεταβολές και - της εφαρμογής της προτεινόμενης μεθόδου εύρεσης της βέλτιστης προς απεικόνιση λύσης σε πενήντα (50) γραμμικές και πενήντα (50) πολυγωνικές οντότητες γενικευμένες με τους αλγόριθμους απλοποίησης point remove της esri (douglas; peucker, 1973) και bend simplify της esri (wang, 1996) για κλίμακες 1: 500.000 και 1: 1.000.000. οι εργασίες του επιπέδου περιλαμβάνουν τις ακόλουθες διαδικασίες: i. εφαρμογή επιλεγμένων μέτρων και τεχνικών συσχέτισης που εμπεριέχουν τη μεταβολή της μορφής για την εκτίμησή της βάσει της υφιστάμενης βιβλιογραφίας: - απόσταση hausdorff – hausdorff distance, - τροποποιημένη απόσταση hausdorff – modified hausdorff distance, - διακριτή απόσταση fréchet – discrete fréchet distance, - απόσταση μεταξύ των αναπαραστάσεων turning function υπολογισμένη ως εμβαδόν, - απόσταση μεταξύ των αναπαραστάσεων turning function ως διαφορά των σταθμισμένων μηκών των αναπαραστάσεων turning function, - απόσταση μεταξύ των διανυσμάτων αναπαράστασης των μορφών με συντελεστές fourier. ii. έλεγχο των παραπάνω μέτρων ως προς την καταλληλότητά τους στην περίπτωση της εκτίμησης του βαθμού διατήρησης της μορφής στο πέρας της εκτέλεσης του αλγορίθμου απλοποίησης με κριτήριο την αυξητική τάση του μέτρου σε συνδυασμό με τη μείωση της χωρικής πληροφορίας της οντότητας (κορυφές). επιλέχθηκαν το μέτρο της τροποποιημένης απόστασης hausdorff και η τεχνική συσχέτισης της απόστασης μεταξύ των αναπαραστάσεων turning function ως διαφορά των σταθμισμένων μηκών των αναπαραστάσεων turning function ως τα πλέον κατάλληλα για την παραμετροποίηση της μορφής των οντοτήτων. iii. ανάπτυξη επιπλέον τεχνικών που αφορούν στα μέτρα της αναγνωσιμότητας και της τοπολογικής συνέπειας μεταξύ των γεωμετρικών στοιχείων της οντότητας για την εξασφάλιση της ακεραιότητας και της ευκρίνειας στην απόδοση της οντότητας καθώς και της οριζοντιογραφικής ακρίβειας. iv. επιλογή των κατάλληλων μορφών οντοτήτων βάσει των περιορισμών της αναγνωσιμότητας, τοπολογικής συνέπειας και οριζοντιογραφικής ακρίβειας μεταξύ των ομάδων οντοτήτων που προέκυψαν με την εφαρμογή του αλγορίθμου σωρευτικής ταξινόμησης στις παραμέτρους μορφής των οντοτήτων (τροποποιημένη απόσταση hausdorff και απόσταση μεταξύ των αναπαραστάσεων turning function ως διαφορά των σταθμισμένων μηκών των αναπαραστάσεων turning function). 2. μοντελοποίηση της διαδικασίας της γενίκευσης με την ενσωμάτωση μοντέλων ποιότητας για την κάθε φάση της διαδικασίας της γενίκευσης (σημασιολογικής και χαρτογραφικής). το προτεινόμενο μοντέλο γενίκευσης αναπτύσσεται με αφορμή τον έλεγχο και τη διασφάλιση της ποιότητας των αποτελεσμάτων της μεθόδου επιλογής της κατάλληλης προς απεικόνιση μορφής οντότητας και σχεδιάζεται με βάση τους άξονες που διατύπωσαν οι william mackaness και anne ruas (2007) για την εκτίμηση και αξιολόγηση της ποιότητας των δεδομένων πριν, κατά τη διάρκεια και στο πέρας της γενίκευσης. οι εργασίες του συγκεκριμένου επιπέδου περιλαμβάνουν: i. εννοιολογικό προσδιορισμό των περιορισμών και της ποιότητας στη διαδικασία της γενίκευσης. ii. τυποποίηση των μετασχηματισμών της γενίκευσης για την κάθε φάση της γενίκευσης. iii. τυποποίηση των περιορισμών και των απαιτήσεων ποιότητας για την κάθε φάση της γενίκευσης και ποσοτικό προσδιορισμό των ορίων συμμόρφωσης. iv. τυποποίηση των μέτρων για την εκτίμηση της κατάστασης των δεδομένων και την αξιολόγηση της συμμόρφωσής τους στους περιορισμούς. ανάπτυξη τεχνικών υπολογισμού των μέτρων (πυκνότητας δικτύων, σχετικής θέσης, αναγνωσιμότητας – διάκρισης αντικειμένων, τοπολογικών ασυνεπειών – τομής/ επίθεσης, εννοιολογικών ασυνεπειών – κενών, πληρότητας και ακεραιότητας της πληροφορίας στη βάση κ.ά.). v. τυποποίηση των ελέγχων ποιότητας βάσει των μετασχηματισμών της γενίκευσης ανά φάση γενίκευσης. vi. σχεδιασμό των διαγραμμάτων ροής των διαδικασιών της κάθε φάσης της γενίκευσης. το προτεινόμενο μοντέλο εφαρμόστηκε για τη σύνταξη δύο χαρτών κλίμακας 1: 500.000 και 1: 1.000.000 προερχόμενων από τη βάση κλίμακας 1:250.000 του euroregional map και αφορούν στην περιοχή της βόρειας γερμανίας schleswig-holstein, έκτασης 15.143 km2. οι θεματικές κατηγορίες των χαρτών ανά γεωμετρικό τύπο είναι: κατοικημένες περιοχές (σημειακές οντότητες/ πολύγωνα), ακτογραμμή, οδικό, σιδηροδρομικό και υδρογραφικό δίκτυο (γραμμικές οντότητες), λίμνες και νησιά (πολύγωνα). τα αποτελέσματα στο πέρας της εφαρμογής καταδεικνύουν: i. την ικανότητα της μεθόδου επιλογής της κατάλληλης προς απεικόνιση λύσης να αποδώσει αποδεκτής ποιότητας δεδομένα. ii. την ικανότητα του προτεινόμενου μοντέλου να παρέχει μία ολοκληρωμένη λύση ελεγχόμενης γενίκευσης με την εφαρμογή απλών τεχνικών περιορισμού της θεματικής πληροφορίας και τεχνικών γεωμετρικής φύσης για τον περιορισμό της πυκνότητας του χάρτη. iii. τη δυνατότητα εφαρμογής του προτεινόμενου μοντέλου σε οποιοδήποτε εμπορικό σύστημα γεωγραφικών πληροφοριών.	el
heal.abstract	the map as a means of depicting the geographic information of a place aims to store and display the geographic phenomena of the place at the appropriate scale and in accordance with the map purpose. geographic phenomena as relationships between geographic entities are selectively depicted through the arrangement of the corresponding entities on the map, at the appropriate scale. the selection of the geographic phenomena to be depicted along with their integrity, accuracy and clarity in visualization are the goal of the generalization. generalization is the most invasive transformation of cartography, causes a partial to complete elimination of spatial information by rendering the relationships of geographic entities and altering their shape. generalization modeling aims to control the process of generalization and has been a field of extensive research since the 1990s. a turning point in generalization modeling was the development of the constraint-based generalization model (Beard, 1991) which approaches the generalization process in a holistic way by integrating an evaluation mechanism for assessing the state of the data before, during and after the generalization process (weibel, 1995), (mackaness & ruas, 2007), (stoter, zhang, stigmar, harry, 2014). the currently implemented generalization models by certain national mapping agencies (agent-ign, france, etc.) and research groups are based on the constraint – based generalization model. they aim to automate the generalization process by including in the process optimization techniques (agent modeling, combinatorial optimization, continuous optimization). this dissertation attempts to contribute to the specific field of research which deals with the issue of generalization modeling and automation, through the integration of quality measures and controls. a methodology for the selection of the appropriate entities to be displayed taking into account the description of their shape is developed in the framework of the proposed quality models for each phase of the generalization process. specifically, the research carried out in the dissertation is developed in two (2) levels: 1. investigation of shape measures and shape matching techniques towards the appropriate shape parameterization and the development of a methodology for the selection of the appropriate shape for portrayal. tasks include: i. implementation of the following shape measures and shape matching techniques: hausdorff distance, modified hausdorff distance, discrete fréchet distance, turning function distance as area, turning function distance as length difference, fourier descriptors distances. ii. evaluation of the measures and shape matching techniques suitability in the assessment of the resulting shape deformation. the modified hausdorff distance measure and the turning function distance as length difference, are considered the most appropriate ones. iii. development of additional techniques measuring legibility, topological consistency, and horizontal accuracy. 2. modeling the generalization process by incorporating quality models for each phase of the generalization process (semantic and cartographic). the proposed generalization model is developed based on the guidelines formulated by william mackaness and anne ruas (2007) for the assessment and evaluation of the data quality before, during and after generalization. tasks include: i. conceptual definition of constraints and quality in the generalization process. ii. typification of the generalization transformations for each phase of the generalization process. iii. typification of the constraints and the quality requirements for each phase of the generalization process and conformance levels quantification. iv. typification of the quality measures. development of techniques for measuring: network density, relative position, legibility - object separation, topological inconsistencies - intersection/overlay, conceptual inconsistencies - gaps, completeness and integrity of the information in the geodatabase, etc.. v. typification of the quality controls based on generalization transformations. vi. design flow charts of the processes for each phase of generalization. the proposed generalization model was implemented in the compilation of two maps at scales 1: 500.000 and 1: 1.000.000 derived from a geodatabase at scale 1:250.000 of the euroRegional map (the region of northern germany schleswig-holstein, area 15,143 km2). map layers include: populated areas (points/polygons), coastline, road, railway and hydrographic network (linear entities), lakes and islands (polygons). the results of the application demonstrate: i. the ability of the method to select the appropriate solution for portrayal. ii. the ability of the proposed model to control the generalization process and provide a complete solution by applying simple techniques for the reduction of thematic information and geometric techniques to balance map density. iii. the applicability of the proposed model in any commercial geographic information system.	en
heal.advisorName	Τσούλος, Λύσανδρος	el
heal.committeeMemberName	Τσούλος, Λύσανδρος	el
heal.committeeMemberName	Νάκος, Βύρωνας	el
heal.committeeMemberName	Παλληκάρης, Αθανάσιος	el
heal.committeeMemberName	Σκοπελίτη, Ανδριανή	el
heal.committeeMemberName	Κόκλα, Μαργαρίτα	el
heal.committeeMemberName	Κρασανάκης, Βασίλειος	el
heal.committeeMemberName	Σουκαλέλλης, Νικόλαος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Αγρονόμων και Τοπογράφων Μηχανικών. Τομέας Τοπογραφίας	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.fullTextAvailability	false
heal.fullTextAvailability	false