Automated urban modeling and crowdsourcing techniques for 3D Cadastre

Γκέλη, Μαρία; Gkeli, Maria

dc.contributor.author	Γκέλη, Μαρία	el
dc.contributor.author	Gkeli, Maria	en
dc.date.accessioned	2024-02-01T08:46:39Z
dc.date.available	2024-02-01T08:46:39Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/58742
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.26438
dc.rights	Default License
dc.subject	3D Cadastre	en
dc.subject	Crowdsourcing	el
dc.subject	3D modelling	el
dc.subject	Land Administration Domain Model (LADM)	el
dc.subject	Mobile services	el
dc.subject	3Δ Κτηματολόγιο	el
dc.subject	Πληθοπορισμός	el
dc.subject	3Δ μοντελοποίηση	el
dc.subject	Διεθνές Μοντέλο Διαχείρισης Γης	el
dc.subject	Υπηρεσίες κινητής τηλεφωνίας	el
dc.title	Automated urban modeling and crowdsourcing techniques for 3D Cadastre	en
dc.title	Αυτοματοποιημένες τεχνικές στη μοντελοποίηση του χώρου με δεδομένα πληθοπορισμού για το 3Δ Κτηματολόγιο	el
heal.type	doctoralThesis
heal.classification	Cadatre	en
heal.classification	Κτηματολόγιο	el
heal.classification	Photogrammetry	en
heal.classification	Φωτογραμμετρία	el
heal.language	en
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2023-09-25
heal.abstract	The ever-increasing prevalence of multidimensional infrastructures in the urban environment raises the complexity of land administration procedures and urban reforms, introducing new challenges to the recording, modeling, management and visualization of the spatial extent of vertically stratified man-made objects, and especially buildings. Three-dimensional (3D) city modeling appears to be a valuable tool for supporting the dynamic land management and governance of the multidimensional cities. The development and maintenance of an up-to-date semantically enriched 3D building models database, enhances these perspectives, while providing useful information for several applications such as urban planning, land administration, 3D Cadastre, Digital Twins (DT), security applications, navigation and risks management. With the rapid globalization of urbanization, great pressure is exerted on the existing urban structures and land uses, forcing the 3D spaces in cities to be optimized into multiple individual property units, with legal and physical subdivisions in both vertical and horizontal dimensions. Buildings with several uses referred to the same building footprint, present a complex equation of overlapping interests which must be properly managed. In most countries, 3D property units are registered utilizing two-dimensional (2D) documentation and textual description. This approach has several limitations as it is unable to represent the actual extent of complicated 3D property units in space. Incorrect registrations, mistaken declarations, misunderstandings and multiple disputes concerning these property rights, are only some of the consequences of the poor management of the increasing multidimensional property rights. The sustainable management of large and mega cities requires transparency and credibility in the determination of property rights at every level, bringing the 3D Cadastre into the spotlight. However, the considerable costs and required time, for traditional 2D and/or 3D cadastral surveys prevent the completion of property registration and the well-functioning of property markets in several countries. Especially for the less-developed regions time and costs for the 3D cadastral data collection are prohibitive. To combat the challenge of 3D Cadastre establishment and maintenance, both in the developed and the developing world, more innovative and automated methods are needed. To meet the 2030 United Nations (UN) Agenda Sustainable Development Goals (SDGs) a Fit-For-Purpose (FFP) implementation methodology for a 3D cadastral system should be designed using modern low-cost Information Technology (IT) tools, UAVs, mobile services and crowdsourcing techniques for the 3D cadastral data acquisition; adopting international standards, such as the Land Administration Domain Model (LADM) standard, for data modelling; and introducing automation in data management and 3D visualization. This research aims to develop methodologies and algorithms of photogrammetry and computer vision, for the automatic, affordable, fast and reliable generation of 3D semantically-enriched building models, focusing on the area of 3D Cadastres. This thesis tends to exploit the current research trends, innovative methods and modern technologies in order to develop a technical tool and a methodology for the initial data acquisition, management, maintenance, 3D modeling and visualization of cadastral objects, and establish a more generalized framework that is adjustable to the available geospatial infrastructure and financial situation of each country, including even regions that still lack a 2D land registry. This dissertation is in line with the global efforts aimed at developing 3D Cadastres and establishing a common standard for modeling cadastral information through LADM. This thesis presents the perspectives of the potential use of crowdsourcing techniques for the collection of 3D spatial and descriptive data through modern IT tools and technologies, while attempts to introduce automation into the spatial data processing procedures, aiming to produce reliable 3D models directly by non-experts, fast and affordably. The research unfolds following three main stages: (i) literature review, (ii) methodology and technical aspects development, and (iii) practical documentation. Initially, a literature review is conducted that examines the recent developments in 3D reconstruction techniques, methods and algorithms, as well as the experience gained from using crowdsourced data for 3D buildings reconstruction. Then, the potentials of using this experience to design a low-cost technical framework for the implementation of 3D cadastral surveys in urban and suburban areas is further examined. Finally, the developed methodologies, techniques, algorithms and software are presented followed by the main conclusions, findings and suggestions of the research. This thesis is structured in eight (8) chapters, which respond to the aim of the research. Chapter 1 provides the outline of the study along with some background information identifying the existing deficiencies and gaps that consisted the main motivation for the elaboration of this dissertation. Moreover, the research objectives as well as the main innovations of the research are given in separate keynotes. Chapter 2, delves into the topic of 3D Cadastre. Of the three development stages of 3D Cadastres, this dissertation mainly focuses on the technical stage. It examines several international efforts concerning the actual or experimental implementation of a 3D cadastral system; and, studies the findings and prospects of recent scientific meetings, academic studies and pilot projects related to 3D Cadastres. The main concept and features of the international standard of LADM are presented, with greater emphasis on its three-dimensional aspect, namely the definition of geometry and the visualization of the 3D spatial units. In addition, a number of international paradigms of country-level LADM-based profiles are selected and presented; and, several investigations trying to establish a link between LADM and commonly used technical data models, such as CityGML, IndoorGML, BIM/IFC, LandXML, are examined. The lack of connection to commonly accepted physical models is a significant shortcoming of LADM which should be addressed in a future upgrade of the international standard. Chapter 3, provides a classification of the current 3D data acquisition methods and their products, which are commonly used in 3D building reconstruction procedures, while then presents a literature review of the state-of-the-art 3D reconstruction methods, techniques and algorithms. The research indicated that 3D buildings reconstruction methods can be categorized into three main categories: (i) Model-driven methods, (ii) Data-driven methods, and (iii) Hybrid methods. Traditionally, remote sensing imagery and/or laser scanning data are preferred for 3D reconstruction. However, the latest technological advances in data acquisition and computing systems have created the right conditions for the utilization of images captured through low-cost devices and crowdsourcing techniques, reducing the costs of the overall procedure. The choice of the most appropriate reconstruction method depends on several parameters related to the scale, the type of studied object or scene, the type of initial data, the required accuracy of the final product, the available funding, etc.; proving that there are several alternatives to proceed with 3D modeling, depending on the requirements of the application. Furthermore, two different methodologies for the automatic detection, extraction and/or reconstruction of buildings are developed and presented. First, a methodology for the detection and reconstruction of noisy buildings’ roof tops from geo-referenced point clouds, using photogrammetric techniques is presented. Then, a methodology for the detection, extraction and vectorization of buildings outlines from geo-referenced aerial imagery using deep learning techniques, is introduced. The data produced through the developed methodologies, are valuable for a wide variety of applications, such as 3D Cadastre which is studied in the current research, providing reliable metric information in a short time frame. Nevertheless, the required time, the economic and computational costs as well as the generation of complex surfaces do not favor the immediate and cost-effective development of 3D Cadastres. To this end, the recording of 3D cadastral objects seems to be benefited from more structured/parametric solutions, as mentioned in Chapter 2, which can be linked to Geographic Information Systems (GIS), such as cadastral systems. Chapter 4 focuses on the contribution of Volunteer Geographic Information (VGI) and crowdsourcing in real-world 3D mapping applications. To evaluate the capabilities of the crowdsourced data in 3D modeling and specifically in 3D cadastral applications, the current approaches concerning the introduction of crowdsourcing in 2D cadastral surveys and 3D cadastral surveys are examined. Combining the findings of these approaches with the knowledge gained from Chapter 2, the advantages and disadvantages of 3D reconstruction methods when dealing with crowdsourced data are pointed out, concluding that parametric reconstruction methods consist the optimal choice. Following, the main parameters that influence: (i) the participation of citizens in crowdsourcing projects, (ii) the quality of crowdsourced data, emphasizing on accuracy; and, (iii) the usability of the data capturing applications, are discussed. In Chapter 5 the developed methodology for the future implementation of 3D cadastral surveys is described and presented. The methodology tends to integrate the current research findings, lessons and trends and provide a flexible, viable and efficient model for the initial implementation of 3D crowdsourced cadastral surveys. The key features of the developed methodology include: (i) the briefing, motivation and training of the participants/right holders, (ii) the utilization of modern IT tools, emphasizing on mobile services, (iii) the establishment of an active cooperation between participants/right holders and professionals, and (iv) the incorporation of innovative techniques in data capturing and 3D modeling. Moreover, the potential alternative types of geospatial data that can be integrated in the developed methodological framework are identified. In addition to the traditional cartographic registration basemaps (orthophotos, cadastral maps, architectural floor plans etc.), the integration of physical-technical models, mainly the BIM, but also of innovative machine learning techniques for the implementation of Indoor cadastral mapping, are proposed. In this Chapter, a Greek paradigm trying to adopt the developed crowdsourced workflow in the Greek reality, is presented. In Chapter 6 the overview of the architecture of the developed technical system is described and presented. The main parts of technical framework are composed from the server-side and the client-side. For the server-side a database schema introducing the specification of LADM ISO in the developed system, is realized. This venture aims to provide an integrated solution able to structure and manage different data types into the same platform. Moreover, for the client-side a mobile and a web application, with multiple functionalities are developed and presented. The developed cadastral applications aim to assist the implementation of 3D cadastral surveys, enabling the participation of the non-professionals into the cadastral registration and 3D modeling process. It is noted that the primary interest of this work focuses mainly on the geometry and representation of the physical 3D cadastral objects (spatial units), while the detailed study of legal issues is not within the objectives of this research. In Chapter 7 the developed 3D crowdsourced technical framework is tested on a practical level. During this research ten practical applications are implemented, following the proposed methodological steps and utilizing different types of registration background. The background types are divided into three broad categories, based on their 2D or 3D form: (i) Cartographic basemaps, and (ii) BIM data. However, the simultaneous exploitation of both categories is also considered. The experiments explore the utilization of both m-services and web-services, emphasizing to the usage of mobile applications. The test areas are mainly concern densely populated urban areas, including also areas with sparse constructions. Based on the results of the case studies and the views of the participants, some key conclusions are drawn regarding the prospects, effectiveness, usefulness, reliability and quality of the developed technical framework. Finally, Chapter 8 concludes this work by discussing the main findings concerning the previews Chapters, the developed 3D crowdsourced technical framework and the data quality, while also proposing some further thoughts and ideas for future research.	en
heal.abstract	Η ραγδαία ανάπτυξη και επικράτηση των πολυδιάστατων υποδομών στον αστικό χώρο, αυξάνει την πολυπλοκότητα των διαδικασιών διαχείρισης γης και των αστικών μεταρρυθμίσεων, εισάγοντας νέες προκλήσεις στις διαδικασίες καταγραφής, διαχείρισης, μοντελοποίησης και οπτικοποίησης των καθέτως στρωματοποιημένων κτιριακών δομών. Τα τρισδιάστατα μοντέλα πόλεων αποτελούν ένα πολύτιμο εργαλείο για την υποστήριξη των διαδικασιών διαχείρισης της γης και της διακυβέρνησης των αστικών περιοχών. Η ανάπτυξη και η συντήρηση μιας συνεχώς ενημερωμένης και σημασιολογικά εμπλουτισμένης βάσης τρισδιάστατων κτιριακών μοντέλων, ενισχύει αυτές τις προοπτικές, παρέχοντας παράλληλα χρήσιμες πληροφορίες για πολλές εφαρμογές, όπως εφαρμογές πολεοδομικού σχεδιασμού, διαχείριση γης, 3D Κτηματολογίου, Ψηφιακών διδύμων, εφαρμογών ασφάλειας, πλοήγησης, διαχείρισης κινδύνων κτλ. Η ταχεία αστικοποίηση ασκεί μεγάλη πίεση στις υπάρχουσες αστικές δομές και χρήσεις γης, επιφέροντας αλλαγές στο κτιριακό απόθεμα των πόλεων. Έτσι, πραγματοποιείται ανάπτυξη πολλαπλών ιδιοκτησιακών ενοτήτων, οι οποίες διαθέτουν νομικές και φυσικές υποδιαιρέσεις τόσο οριζοντίως όσο και καθέτως της επιφάνειας του εδάφους. Η αποτύπωση αυτής της νέας πραγματικότητας θα πρέπει να υλοποιηθεί με ιδιαίτερη προσοχή, καθώς κάθε κτίριο απαρτίζεται από πολλαπλά και συνήθως επικαλυπτόμενα ιδιοκτησιακά συμφέροντα. Στις περισσότερες χώρες, οι τρισδιάστατες (3D) ιδιοκτησιακές μονάδες καταγράφονται χρησιμοποιώντας δισδιάστατη (2D) γεωμετρική τεκμηρίωση και λεκτική περιγραφή. Αυτή η προσέγγιση όμως, έχει αρκετούς περιορισμούς καθώς δεν είναι ικανή να αναπαραστήσει την πραγματική κατάσταση των 3D ιδιοκτησιακών μονάδων στον χώρο. Η αδυναμία σωστής διαχείρισης των όλο και αυξανόμενων πολυδιάστατων δικαιωμάτων ιδιοκτησίας οδηγεί σε λανθασμένες καταχωρίσεις και δηλώσεις ιδιοκτησίας, με αποτέλεσμα τη δημιουργία πολλαπλών διαφωνιών μεταξύ των εμπλεκόμενων μελών. Η βιώσιμη διαχείριση των σύγχρονων πόλεων απαιτεί διαφάνεια και αξιοπιστία στον καθορισμό των δικαιωμάτων ιδιοκτησίας σε κάθε επίπεδο, φέρνοντας το 3D Κτηματολόγιο στο επίκεντρο. Παρόλα αυτά, το υψηλό κόστος και ο απαιτούμενος χρόνος για την υλοποίηση των δισδιάστατων ή/και τρισδιάστατων κτηματολογικών εργασιών ακολουθώντας παραδοσιακές τεχνικές και όργανα συλλογής δεδομένων, εμποδίζουν την ολοκλήρωση της καταγραφής των ακινήτων καθώς και την καλή λειτουργία των αγορών ακινήτων, σε πολλές χώρες. Ειδικότερα, στις λιγότερο ανεπτυγμένες χώρες, ο χρόνος και το κόστος συλλογής των 3D κτηματολογικών δεδομένων είναι απαγορευτικά. Προκειμένου να επιτευχθεί η υλοποίηση του 3D Κτηματολογίου, τόσο στον ανεπτυγμένο όσο και στον αναπτυσσόμενο κόσμο, χρειάζονται πιο καινοτόμες και αυτοματοποιημένες μέθοδοι. Για την επίτευξη των Στόχων Βιώσιμης Ανάπτυξης της Ατζέντας 2030 του ΟΗΕ, απαιτείται η σχεδίαση μιας εναλλακτικής μεθοδολογίας για την ανάπτυξη του 3D Κτηματολογίου, η οποία να προσαρμόζεται στον σκοπό της εκάστοτε εφαρμογής (Fit-For-Purpose), να χρησιμοποιεί σύγχρονα εργαλεία πληροφορικής και χαμηλού κόστους, να εκμεταλλεύεται τη διαθέσιμη χαρτογραφική υποδομή κάθε χώρας, τις κινητές υπηρεσίες και τεχνικές πληθοπορισμού για την απόκτηση 3D κτηματολογικών δεδομένων, να υιοθετεί διεθνή πρότυπα μοντελοποίησης δεδομένων, όπως το πρότυπο του Διεθνούς Μοντέλου Διαχείρισης Γης (LADM) και να ενσωματώνει την παράμετρο του αυτοματισμού στη διαχείριση δεδομένων και την τρισδιάστατη μοντελοποίηση των ιδιοκτησιακών μονάδων. Η παρούσα έρευνα στοχεύει στην ανάπτυξη μεθοδολογιών και αλγορίθμων για την αυτόματη, οικονομική, ταχεία και αξιόπιστη παραγωγή 3D σημασιολογικά εμπλουτισμένων μοντέλων κτιρίων, εστιάζοντας στην περιοχή του 3D Κτηματολογίου. Η διατριβή τείνει να αξιοποιήσει τις τρέχουσες ερευνητικές τάσεις, τις καινοτόμες τεχνικές πληθοπορισμού και τα σύγχρονα τεχνολογικά επιτεύγματα, προκειμένου να αναπτύξει ένα τεχνικό εργαλείο και μεθοδολογία για την αρχική συλλογή, διαχείριση, συντήρηση, 3D μοντελοποίηση και απεικόνιση κτηματολογικών πληροφοριών και, να δημιουργήσει ένα γενικευμένο και ευέλικτο πλαίσιο, ικανό να προσαρμόζεται στη διαθέσιμη γεωχωρική υποδομή και την οικονομική κατάσταση κάθε χώρας, συμπεριλαμβανομένων ακόμη και περιοχών που δεν έχουν ακόμη 2D Κτηματολόγιο. Η διατριβή ακολουθεί και ευθυγραμμίζεται με τις παγκόσμιες προσπάθειες που στοχεύουν στην ανάπτυξη του 3D Κτηματολογίου και στη θέσπιση ενός κοινού προτύπου για τη μοντελοποίηση κτηματολογικών πληροφοριών μέσω του LADM. Η διατριβή παρουσιάζει τις προοπτικές της χρήσης τεχνικών πληθοπορισμού για τη συλλογή 3D χωρικών και περιγραφικών δεδομένων, μέσω σύγχρονων εργαλείων και τεχνολογιών πληροφορικής, ενώ παράλληλα επιχειρεί να εισαγάγει την αυτοματοποίηση στις διαδικασίες επεξεργασίας χωρικών δεδομένων, με στόχο την παραγωγή αξιόπιστων τρισδιάστατων μοντέλων από μη ειδικούς, γρήγορα και οικονομικά. Η έρευνα ακολουθεί τρία κύρια στάδια: (i) ανασκόπηση της βιβλιογραφίας, (ii) ανάπτυξη μεθοδολογιών και τεχνικών, και (iii) πρακτική τεκμηρίωση, με υλοποίηση πρακτικών εφαρμογών. Αρχικά, διενεργείται επισκόπηση της υφιστάμενης βιβλιογραφίας σχετικά με τις πρόσφατες εξελίξεις στις τεχνικές, τις μεθόδους και τους αλγόριθμους 3D ανακατασκευής, καθώς και της χρήσης δεδομένων πληθοπορισμού στις διαδικασίες 3D ανακατασκευής κτιρίων. Στη συνέχεια, εξετάζονται οι δυνατότητες αξιοποίησης αυτών των γνώσεων για τον σχεδιασμό ενός τεχνικού πλαισίου για την υλοποίηση 3D κτηματολογικών εργασιών σε αστικές και περιαστικές περιοχές, διατηρώντας χαμηλό το κόστος των εργασιών. Τέλος, παρουσιάζονται οι αναπτυχθείσες μεθοδολογίες, τεχνικές, αλγόριθμοι και λογισμικά, συνοδευόμενα από τα κύρια συμπεράσματα, ευρήματα και προτάσεις της έρευνας. Η διδακτορική διατριβή (ΔΔ) διαρθρώνεται σε οκτώ (8) κεφάλαια, τα οποία ανταποκρίνονται στον σκοπό της έρευνας. Το Κεφάλαιο 1 παρέχει πληροφορίες σχετικά με το αντικείμενο της έρευνας, καθώς και τις υπάρχουσες ελλείψεις και τα κενά που στοχεύει να καλύψει η έρευνα της ΔΔ. Επιπλέον, περιγράφονται και αναλύονται οι κύριοι ερευνητικοί στόχοι και καινοτομίες της ΔΔ. Το 2ο Κεφάλαιο εμβαθύνει στο αντικείμενο του 3D Κτηματολογίου. Μεταξύ των τριών βασικών σταδίων ανάπτυξης του, η ΔΔ εστιάζει κυρίως στο τεχνικό/τεχνολογικό τμήμα. Εξετάζει διάφορες διεθνείς προσπάθειες σχετικά με την πραγματική ή πειραματική υλοποίηση τρισδιάστατων κτηματολογικών συστημάτων και μελετά τα ευρήματα και τις προοπτικές πρόσφατων επιστημονικών συνεδρίων, ακαδημαϊκών μελετών και πιλοτικών έργων, που σχετίζονται με τα 3D Κτηματολόγια. Εν συνεχεία, παρουσιάζονται τα χαρακτηριστικά του Διεθνούς Μοντέλου Διαχείρισης Γης (LADM), δίνοντας μεγαλύτερη έμφαση στην τρισδιάστατη πτυχή του, δηλαδή στον ορισμό της γεωμετρίας και την απεικόνιση των τρισδιάστατων χωρικών οντοτήτων. Επιπλέον, επιλέγονται και παρουσιάζονται ορισμένα διεθνή προφίλ χωρών βασιζόμενα στο πρότυπο LADM. Εξετάζονται αρκετές έρευνες που προσπαθούν να συνδέσουν το διεθνές πρότυπο του LADM με ευρέως διαδεδομένα φυσικά τεχνικά μοντέλα, όπως το CityGML, IndoorGML, BIM/IFC, LandXML κ.α. Η έλλειψη σύνδεσης με κοινά αποδεκτά φυσικά μοντέλα αποτελεί ένα σημαντικό μειονέκτημα του LADM, το οποίο θα πρέπει να αντιμετωπιστεί σε μελλοντική αναβάθμιση του διεθνούς προτύπου. Στο 3ο Κεφάλαιο παρέχεται μια ταξινόμηση των μεθόδων συλλογής 3D δεδομένων. Παρουσιάζεται η βιβλιογραφική ανασκόπηση των σύγχρονων μεθόδων, τεχνικών και αλγορίθμων 3D ανακατασκευής. Ακόμη, εξετάζεται η δυνατότητα συμβολή τους στην ανάπτυξη του 3D Κτηματολογίου. Συγκεκριμένα, πραγματοποιήθηκε κατηγοριοποίηση των υφιστάμενων μεθόδων ανακατασκευής, σε τρείς βασικές κατηγορίες: (α) Παραμετρικές μέθοδοι, (β) Μη-παραμετρικές μέθοδοι, και (γ) Υβριδικές μέθοδοι. Η επιλογή της καταλληλότερης μεθόδου ανακατασκευής εξαρτάται από πολλές παραμέτρους που σχετίζονται με την κλίμακα, τον τύπο του μελετημένου αντικειμένου ή σκηνής, τον τύπο των αρχικών δεδομένων, την απαιτούμενη ακρίβεια του τελικού προϊόντος, τη διαθέσιμη χρηματοδότηση κ.λπ., αποδεικνύοντας ότι υπάρχουν αρκετές εναλλακτικές για υλοποίηση 3D ανακατασκευών, ανάλογα με τις απαιτήσεις της εκάστοτε εφαρμογής. Τέλος, αναπτύσσονται και παρουσιάζονται δύο διαφορετικές μεθοδολογίες για την αυτόματη ανίχνευση, εξαγωγή και/ή 3D ανακατασκευή κτιρίων, και εξάγονται συμπεράσματα σχετικά με την πιθανή ένταξη τους στις διαδικασίες ανάπτυξης του 3D Κτηματολογίου. Αρχικά, παρουσιάζεται μια μεθοδολογία για τον εντοπισμό και την ανακατασκευή των οροφών κτιρίων πυκνοδομημένων αστικών περιοχών, αξιοποιώντας γεωαναφερμένα νέφη σημείων και χρησιμοποιώντας φωτογραμμετρικές τεχνικές. Στη συνέχεια, εισάγεται μια μεθοδολογία για την ανίχνευση, την εξαγωγή και διανυσματοποίηση των περιγραμμάτων των κτιρίων, από γεωαναφερμένες αεροφωτογραφίες, μέσω τεχνικών βαθιάς μηχανικής μάθησης. Τα δεδομένα που παράγονται μέσω των αναπτυχθέντων μεθοδολογιών, είναι πολύτιμα για μια μεγάλη ποικιλία εφαρμογών, παρέχοντας ταχύτατα αξιόπιστες μετρικές πληροφορίες σχετικά με τα κτίρια που βρίσκονται στην περιοχή μελέτης. Παρόλα αυτά, ο απαιτούμενος χρόνος, το οικονομικό και υπολογιστικό κόστος αυτών, καθώς και η παραγωγή σύνθετων επιφανειών δεν ευνοεί την άμεση και οικονομικά αποδοτική ανάπτυξη του 3D Κτηματολογίου. Για τον σκοπό αυτό, η καταγραφή των 3D κτηματολογικών αντικειμένων στρέφεται σε πιο δομημένες λύσεις, όπως αναφέρθηκαν στο 2ο Κεφάλαιο, οι οποίες μπορούν να συνδεθούν άμεσα με συστήματα γεωγραφικών πληροφοριών (GIS), όπως τα κτηματολογικά συστήματα. Το 4ο Κεφάλαιο εστιάζει στη συνεισφορά της Εθελοντικής Γεωγραφικής Πληροφορίας (VGI) και του Πληθοπορισμού, σε πραγματικές εφαρμογές 3D χαρτογράφησης του χώρου. Προκειμένου να αξιολογηθούν οι δυνατότητες των δεδομένων πληθοπορισμού στην 3D μοντελοποίηση του χώρου, και πιο συγκεκριμένα στην 3D μοντελοποίηση κτηματολογικών αντικειμένων, εξετάζονται οι υφιστάμενες προσεγγίσεις που αφορούν στην αξιοποίηση πληθοποριστικών δεδομένων σε 2D και 3D κτηματολογικές εργασίες. Συνδυάζοντας τα ευρήματα αυτών των προσεγγίσεων με τη γνώση που αποκτήθηκε από το 3ο Κεφάλαιο, αξιολογούνται οι μέθοδοι 3D ανακατασκευής και επισημαίνονται τα βασικά πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα αυτών, κατά την αντιμετώπιση δεδομένων πληθοπορισμού, καταλήγοντας στο συμπέρασμα ότι οι παραμετρικές μέθοδοι ανακατασκευής αποτελούν τη βέλτιστη επιλογή για αυτήν την περίπτωση. Εν συνεχεία, διερευνώνται και παρατίθενται οι βασικές παράμετροι που επηρεάζουν τη συμμετοχή των πολιτών σε πληθοποριστικά έργα και την ποιότητα των πληθοποριστικών δεδομένων, με έμφαση στην ακρίβεια, ενώ συζητείται και η χρηστικότητα των εφαρμογών συλλογής δεδομένων. Στο 5ο Κεφάλαιο περιγράφεται και παρουσιάζεται η αναπτυχθείσα μεθοδολογία για την υλοποίηση των 3D κτηματολογικών εργασιών. Η προτεινόμενη μεθοδολογία ενσωματώνει τα τρέχοντα ευρήματα, τα διδάγματα και τις τάσεις της τρέχουσας έρευνας και παρέχει ένα ευέλικτο, βιώσιμο και αποτελεσματικό μοντέλο για την αρχική υλοποίηση των 3D κτηματολογικών εργασιών μέσω τεχνικών πληθοπορισμού. Τα βασικά χαρακτηριστικά της αναπτυχθείσας μεθοδολογίας περιλαμβάνουν: (i) την ενημέρωση, την παρακίνηση και την εκπαίδευση των συμμετεχόντων/ιδιοκτητών, (ii) τη χρήση σύγχρονων εργαλείων πληροφορικής, με έμφαση στις κινητές υπηρεσίες/συσκευές, (iii) την καθιέρωση ενεργούς συνεργασίας μεταξύ των συμμετεχόντων/ιδιοκτητών και επαγγελματιών μηχανικών, και (iv) την ενσωμάτωση καινοτόμων τεχνικών στις διαδικασίες συλλογής δεδομένων και 3D μοντελοποίησης. Επιπλέον, προσδιορίζονται οι πιθανοί εναλλακτικοί τύποι γεωχωρικών δεδομένων που μπορούν να ενσωματωθούν στο αναπτυχθέν μεθοδολογικό πλαίσιο. Εκτός από τα κοινώς χρησιμοποιούμενα υπόβαθρα καταγραφής (π.χ. ορθοφωτογραφίες, κτηματολογικοί χάρτες, αρχιτεκτονικές κατόψεις κ.λπ.), προτείνεται η ενσωμάτωση φυσικών/τεχνικών μοντέλων, κυρίως από εφαρμογή BIM, αλλά και καινοτόμων τεχνικών μηχανικής μάθησης για την υλοποίηση κτηματολογικών εργασιών σε εσωτερικούς χώρους. Σε αυτό το Κεφάλαιο, παρουσιάζεται επίσης ένα παράδειγμα υιοθέτησης του αναπτυχθέντος μεθοδολογικού πλαισίου στην ελληνική πραγματικότητα. Στο 6ο Κεφάλαιο περιγράφεται και παρουσιάζεται η αρχιτεκτονική του αναπτυχθέντος τεχνικού συστήματος, που σκοπεύει να υποστηρίξει την προτεινόμενη μεθοδολογία. Τα κύρια τμήματά του αποτελούνται από: (α) την πλευρά του διακομιστή και (β) την πλευρά του πελάτη/χρήστη. Για την πλευρά του διακομιστή, αναπτύχθηκε ένα σχήμα βάσης δεδομένων βασιζόμενο στις προδιαγραφές του LADM, ικανό να δομεί και να διαχειρίζεται διαφορετικούς τύπους δεδομένων εντός της ίδιας πλατφόρμας. Για την πλευρά του πελάτη/χρήστη αναπτύχθηκε και παρουσιάζεται μια εφαρμογή για κινητές συσκευές και μια διαδικτυακή εφαρμογή, με πολλαπλές και διαφορετικές λειτουργίες. Οι αναπτυχθείσες κτηματολογικές εφαρμογές στοχεύουν να βοηθήσουν στην υλοποίηση 3D κτηματολογικών εργασιών, επιτρέποντας την συμμετοχή μη επαγγελματιών στη διαδικασία κτηματογράφησης και 3D μοντελοποίησης των κτηματολογικών αντικειμένων. Σημειώνεται ότι το πρωταρχικό ενδιαφέρον της παρούσας έρευνας εστιάζεται στη γεωμετρία και την αναπαράσταση των φυσικών τρισδιάστατων κτηματολογικών αντικειμένων (χωρικές οντότητες), ενώ η λεπτομερής μελέτη των νομικών θεμάτων δεν εμπίπτει στους στόχους της. Στο 7ο Κεφάλαιο το αναπτυχθέν τεχνικό πλαίσιο υλοποίησης 3D κτηματολογικών εργασιών, ελέγχεται σε πρακτικό επίπεδο. Στο πλαίσιο της διδακτορικής διατριβής υλοποιήθηκαν δέκα (10) πρακτικές εφαρμογές, ακολουθώντας το προτεινόμενο μεθοδολογικό πλαίσιο και αξιοποιώντας διαφορετικούς τύπους υποβάθρου καταγραφής. Οι τύποι υποβάθρου καταγραφής που εξετάστηκαν, ανήκουν σε τρείς ευρείες κατηγορίες ανάλογα με τη δισδιάστατη ή τρισδιάστατη μορφή τους: (α) χαρτογραφικά υπόβαθρα και (β) δεδομένα BIM. Πέρα από την εξέταση των επιμέρους κατηγοριών, εξετάζεται και η ταυτόχρονη αξιοποίηση των δύο κατηγοριών. Οι πρακτικές εφαρμογές διερευνούν τόσο την χρήση των κινητών υπηρεσιών όσο και των διαδικτυακών εφαρμογών, δίνοντας μεγαλύτερη έμφαση στη χρήση των κινητών υπηρεσιών και συγκεκριμένα στην αξιοποίηση εφαρμογών για κινητές συσκευές. Οι περιοχές μελέτης αφορούν κυρίως πυκνοκατοικημένες αστικές περιοχές, αλλά και περιοχές με αραιή δόμηση. Με βάση τα αποτελέσματα των πρακτικών εφαρμογών και τις απόψεις των συμμετεχόντων, εξήχθησαν και παρατίθενται ορισμένα βασικά συμπεράσματα σχετικά με τις προοπτικές, την αποτελεσματικότητα, τη χρησιμότητα, την αξιοπιστία και την ποιότητα του αναπτυχθέντος τεχνικού πλαισίου. Τέλος, το 8ο Κεφάλαιο παρέχει τα συνολικά συμπεράσματα της ΔΔ, παραθέτοντας τα κύρια ευρήματα των προηγούμενων Κεφαλαίων, του αναπτυχθέντος τεχνικού πλαισίου υλοποίησης 3D κτηματολογικών εργασιών μέσω τεχνικών πληθοπορισμού; και της ποιότητας των πληθοποριστικών δεδομένων. Επίσης, περιλαμβάνονται περαιτέρω σκέψεις και ιδέες για μελλοντική έρευνα.	el
heal.sponsor	The research was funded by a scholarship awarded by the Onassis Foundation, and the Hellenic Foundation for Research and Innovation.	en
heal.sponsor	Η Διδακτορική Διατριβή χρηματοδοτήθηκε με υποτροφία του Ιδρύματος Ωνάση καθώς και του Ελληνικού Ιδρύματος Έρευνας και Καινοτομίας.	el
heal.advisorName	Ιωαννίδης, Χαράλαμπος	el
heal.advisorName	Ioannidis, Charalabos	en
heal.committeeMemberName	Ioannidis, Charalabos	en
heal.committeeMemberName	Potsiou, Chryssy	en
heal.committeeMemberName	Doulamis, Nikolaos	en
heal.committeeMemberName	Antoniou, Vyron	en
heal.committeeMemberName	Arvanitis, Apostolos	en
heal.committeeMemberName	Dimopoulou, Efi	en
heal.committeeMemberName	Georgoula, Olga	en
heal.committeeMemberName	Ιωαννίδης, Χαράλαμπος	el
heal.committeeMemberName	Πότσιου, Χρυσή	el
heal.committeeMemberName	Δουλάμης, Νικόλαος	el
heal.committeeMemberName	Αντωνίου, Βύρων	el
heal.committeeMemberName	Αρβανίτης, Απόστολος	el
heal.committeeMemberName	Γεωργούλα, Όλγα	el
heal.committeeMemberName	Δημοπούλου, Έφη	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Αγρονόμων και Τοπογράφων Μηχανικών. Τομέας Τοπογραφίας	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	254 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false