1 Implementierung des Konzepts zur Modellgeneralisierung in ein objektorientiertes GIS Seminar Geoinformationssysteme WS 2000 / 2001 Barbara Nagel Einleitung

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Implementierung des Konzepts zur

Modellgeneralisierung in ein objektorientiertes GIS

Seminar Geoinformationssysteme

WS 2000 / 2001

Barbara Nagel

Einleitung

Aufstellungeines DLM

semantische Generalisierung

geometrischeGeneralisierung

Datenmodell

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ATKIS® ist ein Basisinformationssystem der Landes- vermessungsämter

Es besteht aus drei unterschiedlichen Strukturierungsgeraden, bzw. Auflösungen:

• Basis - DLM [früher: DLM25]

• DLM250 [früher: DLM200]

• DLM1000

ATKIS und DLMEinleitung




Datenmodell

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Unterscheidung zwischen DLM und DKM

• DLM: Digitales Landschaftsmodell alphanumerische Beschreibung der Landschaft

• DKM: Digitales kartographisches Modell bildhafte und maßstabsbezogene Beschreibung der Landschaft

Einleitung




Datenmodell

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Arten der Generalisierung

Lan

dsc

haf

t (O

rigi

nal

)

DLM

DLM

OS KG

OS KG

DKM

DKM

GG

SGGG

SG

KG

Prä

sent

atio

n (a

nalo

g /

digi

tal)

OK = Objektgeneralisierung nach OK

OS = Objektgeneralisierung nach SK

KG = Kartographische Generalisierung

SG = Semantische Generalisierung

GG = Geometrische Generalisierung

OK

OK

Modellorientierte Generalisierung

Modell- u. kartog. Generalisierung

Kartographische Generalisierung

Einleitung




Datenmodell

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Modellgeneralisierung

Landschaft (Original)

GGSG

OK

DLMhohe

Auflösung

DLMniedrige

Auflösung

OK

OK = Objektgeneralisierung nach OK

SG = Semantische Generalisierung

GG = Geometrische Generalisierung

Einleitung




Datenmodell

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Die 2 Möglichkeiten zur Aufstellung eines DLM

• Ersterfassung aus der Landschaft

- zur Zeit der Weg zur Erzeugung eines DLM

• Modellgeneralisierung

- Vereinfachung der bereits erfolgten

Ersterfassung

Einleitung




Datenmodell

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Anforderungen an die automatische Generalisierung

• Eindeutigkeit

• Reproduzierbarkeit

• Nachvollziehbarkeit

Steuerungstool

[wichtigster Bestandteil: Bearbeitungsreihenfolge]

Zur Umsetzung der Generalisierung:

Einleitung




Datenmodell

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Berarbeitungsreihenfolge

DLMhohe

Auflösung

DLMniedrige

Auflösung

Typisierung, bzw. Klassifizierung

Selektion der Objekte über die Erfassungskriterien

Überführung der Attribute

Semantische Generalisierung

Geometrische Generalisierung

Geometrietypwechsel

Vereinfachung der geometrischen Strukturen

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Einleitung




Datenmodell

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Semantische Generalisierung

• Veränderung der inhaltlichen Beschreibung

• Ziel ist die Reduzierung der detailreichen

Landschaftsbeschreibung

• Eindeutige Zuordnung der Objektarten in beiden DLM

• der Rahmen wird durch das Ziel - DLM gegeben

1. Schritt: Typisierung und Klassifizierung

Einleitung




Datenmodell

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Basis - DLM DLM 250

• Verknüpfungsrelation 1:13101 Straße 3101 Straße

• Verknüpfungsrelation n:13203 Schienenbahn 3101 Schienenbahn (komplex)3204 Bahnkörper3206 Bahnstrecke

• Verknüpfungsrelation 1:0 (Datenreduktion) Keine Beispiele gefunden

1. Schritt: Typisierung und KlassifizierungEinleitung




Datenmodell

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Einleitung




Datenmodell

2. Schritt: Selektion der Objekte über die Erfassungskriterien

Selektion der Objekte über die ErfassungskriterienBeispiel für geometrische Kriterien

Basis - DLM DLM 250

Objektart : 5101 Kanal (Schiffahrt)

Erfassungskriterium : Erfassungskriterium :

vollständige Erfassung vollständige Erfassung

- linienförmig bis 12m Breite - linienförmig bis 42m Breite

- flächenförmig über 12m Breite - flächenförmig über 42m Breite

In diesem Schritt der Generalisierung findet die überwiegende Objektreduktion statt

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3. Schritt: Überführung der AttributeEinleitung




Datenmodell

Überführung der Attribute am Beispiel derObjektklasse „3102 Weg“ Attribut FKT = Funktion

Basis - DLM DLM 250

1701 Hauptwirtschaftsweg 1701 Hauptwirtschaftsweg

1702 Wirtschaftsweg 1702 Wirtschaftsweg

1703 Fußweg1705 Karren- und Ziehweg1708 Wattenweg

1703 Fußweg, Pfad, Karren- und Ziehweg, Wattenweg

1704 Park-, Friedhofsweg1707 Reitweg1710 Rad- und Fußweg9999 sonstige

nicht vorhanden !

1706 Radweg 1706 Radweg

1709 Steig im Gebirge 1709 Steig im Gebirge

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Geometrische Generalisierung

• Anpassung des Raumbezugs der Objekte an die geometrische Genauigkeit des Modells

• Nach dem Objektartenkatalog wird jedem Objekt ein entsprechender Geometrietyp zugeordnet

• Es gibt flächenhafte, linienhafte und punkthafte Geometrietypen

• Sind die Geometrietypen verschieden, dann muß für das Ziel–DLM ein neuer Typ gefunden werden und die Nachbarobjekte müssen angepaßt werden

1. Schritt: Geometrietypwechsel

Einleitung




Datenmodell

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1. Schritt: GeometrietypwechselEinleitung




Datenmodell

Folgende Übergänge sollten nur auftreten:

flächenhaft

flächenhaft

linienhaft

linienhaft

punkthaft

punkthaft

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2. Schritt: Anpassung an die Auflösung des DLMEinleitung




Datenmodell

...durch Vereinfachung der Objektgeometrie:

• Punktreduktion

• Linienvereinfachung

Algorithmen die eine Kombination aus beiden Möglichkeiten bilden:

z.B. DOUGLAS / PEUKER – Algorithmus

WEBER Algorithmus

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Abbildung des DLM in ein DatenmodellEinleitung




Datenmodell

Die Umsetzung einer Modellgeneralisierung soll nun aus datentechnischer Sicht betrachtet werden

Das Datenmodell enthält alle Elemente des DLM und generalisierungsspezifische Elemente

Eine strikte Unterteilung des Datenmodells in:

• Geometrie• Topologie• Semantik• Generalisierung

ermöglicht es die verschiedenen Prozesse der Modellgeneralisierung den bestimmten Teilen des Datenmodells zuzuordnen

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Einleitung




Datenmodell

Abbildung des DLM in ein Datenmodell

Semantische Ebene

Topologische Ebene

Geometrische Ebene

Punkt Strecke Fläche

Knoten Kante Masche

punkthaftes Objekt

linienhaftes Objekt

flächenhaftes Objekt

kompl. Obj.

Komplexes linienförmiges

Generalisierungs-objekt

Komplexes lokales General-isierungsgebiet

(Block)

punktförmig linienförmig flächenförmig

2

2

2

2

2+

2+

1+

1+ 1+

1+

Generalisier-ungsspezifische

Ebene

UML = Unified Modeling Language

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Einleitung




Datenmodell

Nähere Beschreibung zu den Ebenen

Semantische Ebene

Topologische Ebene

Geometrische Ebene


Knoten Kante Masche

punkthaftes Objekt

linienhaftes Objekt


kompl. Obj.




(Block)


2

2

2

2

2+

2+

1+

1+ 1+

1+

Hier werden Position und Ausdehnung abgebildet

(Punkte enthalten z.B. als Wert die Koordinatenund Strecken enthalten Verbindungsinformationen)

Die zweidimensionalen Lagebeziehungen enthält die topologischen Ebene

Objekte werden zu größeren Einheiten zusammengefaßt

(z.B. Bundesstraßen, die in mehrere Modellobjekte aufgeteilt sind und deren

gesamter Verlauf zu betrachten ist)


Ebene

UML = Unified Modeling Language

Hier sind die Modellobjekte mit ihren attributiven Informationen enthalten

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Einleitung




Datenmodell

Abbildung des DLM in ein Datenmodell

Semantische Ebene

Topologische Ebene

Geometrische Ebene


Knoten Kante Masche

punkthaftes Objekt

linienhaftes Objekt


kompl. Obj.




(Block)


2

2

2

2

2+

2+

1+

1+ 1+

1+


Ebene

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• Eingabemodell: DLM mit höherer AuflösungQuell - DLM

• Ausgabemodell: DLM mit niedriger AuflösungZiel - DLM

Relationen ergeben sich zwischen den Objekten in den Ebenen:

Einleitung




Datenmodell

Verknüpfung zweier DLM

semantische Ebene semantische Ebene

topologische Ebene topologische Ebene

geometrische Ebene geometrische Ebene

Quell

DLM

Ziel

DLM

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Einleitung




Datenmodell

Verknüpfung zweier DLM

Relationen zwischen den Elementen des Quell- und Ziel-DLM sind dargestellt.

Die Reihenfolge der Generalisierung ergibt sich zu:

1. semantische Generalisiierung

2a. Geometrietypwechselwerden durchgeführt

2b. Vereinfachung der geometrischen Strukturen

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Sukzessive wird das anfangs leere Ziel-DLM mit Inhalten gefüllt, die aus dem Quell-DLM abgeleitet werden

Einleitung




Datenmodell

Ableitungsinformationen zwischen den DLM

Ableitungsinformationen

Diese Informationen sollten aus folgenden Gründen dauerhaft abgespeichert werden:

• Konsisztenz der Ableitungskette• Fortführung der DLM

Das Quell- , bzw. Ziel-DLM und die Ableitungs-informationen sollten in einer Datenbank dauerhaft abgespeichert werden.Z.B. bietet SupportGIS diese Option

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Es wurde ein Datenmodell entwickelt, das zum einen die Elemente des DLM enthält und zum anderen für die Modellgeneralisierung angepaßt wurde

Die Anpassung besteht vor allem in:

• eine Erweiterung um modellgeneralisierungs-spezifische Elemente

• Ableitungsinformationen zwischen den DLM• eine strikte Unterteilung zwischen Semantik,

Topologie und Geometrie

Einleitung




Datenmodell

Zusammenfassung

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