Η συμβολή της γενίκευσης στην ανάπτυξη και τη λειτουργία μιας Υποδομής Γεωχωρικών Δεδομένων Η περίπτωση της οδηγίας INSPIRE Δρ. Ανδριανή ΣΚΟΠΕΛΙΤΗ Εργαστήριο Χαρτογραφίας, Ε.Μ.Π. 12ο Εθνικό Συνέδριο Χαρτογραφίας Χαρτογραφική Επιστημονική Εταιρεία Ελλάδος Κοζάνη 10-12 Οκτωβρίου 2012 1
ΥΓΕΔ και Γενίκευση 1 2 ΥΓΕΔ Γενίκευση Παράγωγη Βάση Δεδομένων Χαρτογραφική Γενίκευση 3 ΥΓΕΔ 2
Υποδομή Γεωχωρικών Δεδομένων (ΥΓΕΔ) φιλοξενεί τα γεωχωρικά δεδομένα και την τεκμηρίωση τους προσφέρει τα μέσα για την πρόσβαση, την αναζήτηση, την οπτικοποίηση και την αξιολόγηση τους (π.χ. κατάλογοι και διαδικτυακοί χάρτες) πρόσθετες υπηρεσίες και λογισμικό που υποστηρίζουν εφαρμογές των δεδομένων συνολικό, εθνικό, τοπικό, υπερεθνικό επίπεδο συμπεριλαμβάνει πολιτικές, νομικές και διοικητικές συμφωνίες διαλειτουργικότητα τεχνολογία - διαδίκτυο 3
Οδηγία INSPIRE Η οδηγία INSPIRE (2007/2/EC) του Ευρωπαϊκού Κοινοβουλίου περιγράφει μια υποδομή για τα γεωχωρικά δεδομένα στην Ευρώπη, που υποστηρίζει την περιβαλλοντική πολιτική και άλλες δραστηριότητες που έχουν επίδραση στο περιβάλλον. Καλύπτει ένα ασυνήθιστα μεγάλο αριθμό από θεματικά επίπεδα και εμπλέκει τη συμμετοχή εκατοντάδων οργανισμών της Ευρωπαϊκής ένωσης Αποτελεί νόμο των κρατών μελών της Ευρωπαϊκής Ένωσης Δεν απαιτεί τη συλλογή νέων δεδομένων και δεν υποχρεώνει τους παραγωγούς γεωχωρικών δεδομένων π.χ. τους Εθνικούς Χαρτογραφικούς Οργανισμούς να τροποποιήσουν τις διαδικασίες που ήδη χρησιμοποιούν 4
ESDIN http://www.esdin.eu (European Spatial Data Infrastructure with a Best Practice Network) να βοηθήσει τους Εθνικούς Χαρτογραφικούς Οργανισμούς να προετοιμάσουν τα δεδομένα τους για τα θεματικά επίπεδα του Παραρτήματος Ι της οδηγίας INSPIRE και να εξοικειωθούν με την οδηγία. ολοκληρώθηκε τον Μάρτιο του 2011 συμμετείχαν Εθνικοί Χαρτογραφικοί Οργανισμοί από 11 διαφορετικές ευρωπαϊκές χώρες IGN Belgium EDINA, University Edinburgh 1Spatial EuroGeographics IGN France Statens kartverk Lantmäteriet National Technical University of Athens Helsinki University of Technology The Finnish Geodetic Institute National Land Survey of Finland Kadaster Geodan Software Development & Technology Interactive Instruments National Agency for Cadastre and Real Estate Publicity Romania Bundesamt für Eichund Vermessungswesen Institute of Geodesy, Cartography and Remote Sensing Kort & Matrikelstyrelsen Universität Münster Bundesamt für Kartographie und Geodäsie
EuroGeographics EuroBoundaryMap 1: 100 000 EuroRegionalMap 1: 250 000 EuroGlobalMap 1:1 000 000 Γεωχωρικά δεδομένα πανευρωπαϊκής κάλυψης με εναρμονισμένες προδιαγραφές Διοικητικά όρια, Μεταφορές, Υδρολογία, Οικισμοί, Ονόματα, Βλάστηση κ.α.
1. Δημιουργία της ΥΓΕΔ: μετασχηματισμός περιεχομένου Γενίκευση Δεδομένα Πηγής Μετασχηματισμός Περιεχομένου ΥΓΕΔ Μετασχ. Σχήματος 7
Δημιουργία της ΥΓΕΔ: βαθμός λεπτομέρειας Έλεγχος του βαθμού λεπτομέρειας των δεδομένων που διαφέρει από την ονομαστική κλίμακα αναφοράς Παρατηρούνται προβλήματα ετερογένειας του βαθμού λεπτομέρειας των δεδομένων Παράδειγμα: Ευρωπαϊκό πρόγραμμα GiMoDig είχε σκοπό την εναρμόνιση, τη γενίκευση και την οπτικοποίηση των εθνικών τοπογραφικών δεδομένων από την Δανία, τη Φινλανδία, τη Σουηδία και τη Γερμανία. Δεδομένα ERM (Eurogeographics): θεωρούνται γεωμετρικά και εννοιολογικά εναρμονισμένα, η ανάλυση και η χρήση τους αποκάλυψε διάφορα προβλήματα που αφορούν τη γεωμετρική εναρμόνιση. Καθώς οι προδιαγραφές της οδηγίας INSPIRE όσον αφορά τη γεωμετρική εναρμόνιση είναι λιγότερο απαιτητικές, το πρόβλημα εκτιμάται ότι θα γίνει πιο εμφανές. απαιτούνται διαδικασίες ελέγχου της ανάλυσης των δεδομένων και εξειδικευμένη γνώση για την γενίκευση 8
ESDIN INSPIRE: μετασχηματισμός περιεχομένου 9
ESDIN INSPIRE: κλίμακα και δεδομένα Διαπιστώθηκε μεγάλη διαφοροποίηση στο βαθμό λεπτομέρειας στις ίδιες οντότητες που προέρχονται από διαφορετικούς Εθνικούς Χαρτογραφικούς Οργανισμούς Προβλήματα λόγω των μεγάλων διαφορών στον όγκο των δεδομένων και στο χρόνο αναμονής Ο χρήστης διαπιστώνει ότι τα δεδομένα δεν μοιάζουν εναρμονισμένα, δεν υπάρχει συμβατότητα και αμφισβητεί την ποιότητα τους. Η παράλειψη της οδηγίας INSPIRE να περιλάβει την κλίμακα στα χαρακτηριστικά των δεδομένων Η έλλειψη περιγραφής του αναμενόμενου βαθμού λεπτομέρειας των δεδομένων στις προδιαγραφές Η αδυναμία των Εθνικών Χαρτογραφικών Οργανισμών να ελέγχουν την πραγματική ανάλυση των δεδομένων τορπιλίζουν την πιστοποιημένη εναρμόνιση και ποιότητα των δεδομένων 10
2. ΥΓΕΔ και διάθεση γεωχωρικών δεδομένων: πολλαπλές κλίμακες Βάση Δεδομένων ΥΓΕΔ Γενίκευση Νέα Βάση Δεδομένων Πλεονεκτήματα : Βελτίωση ποιότητας Πιο συχνή ενημέρωση Μη επαναλαμβανόμενη δουλειά ενημέρωσης Μείωση κόστους Εξασφάλιση συμβατότητας Κάθε φορά που η βάση δεδομένων της ΥΓΕΔ ενημερώνεται, η γενίκευση επιτρέπει την ενημέρωση και της παράγωγης βάσης 11
ESDIN INSPIRE: κλίμακα ExM Data Specification μεγάλη, μεσαία, μικρή κλίμακα EuroBoundaryMap EuroRegionalMap INSPIRE Data Specification EuroGlobalMap
ESDIN INSPIRE: Δημιουργία της μικρής κλίμακας από τη μεσαία μέσω γενίκευσης ERM Γενίκευση EGM 1: 250 000 1:1 000 000 Κανόνες γενίκευσης: παράθεση των προδιαγραφών του ERM και του EGM αλλά και σύγκριση των ιδίων των γεωχωρικών δεδομένων Οι κανόνες γενίκευσης περιλαμβάνουν: Εννοιολογική Γενίκευση και Γεωμετρική Γενίκευση Περιορισμοί: βάσει των προδιαγραφών των δεδομένων, τη διαδικαστική γνώση της γενίκευσης και την κοινή χαρτογραφική πρακτική Βοηθητικά εργαλεία και δομές: δομική γνώση που απαιτείται και δεν υποστηρίζεται από το σχήμα αποθήκευσης των δεδομένων
Σχέδιο γενίκευσης για τους Οικισμούς, τις Διοικητικές Περιοχές και το Υδρολογικό Δίκτυο
Εργαλείο Υλοποίησης Γενίκευσης ArcGIS & Python
Results
3. ΥΓΕΔ και οπτικοποίηση Ι Υπηρεσία απόδοσης (view service) ή γεωπύλη (geoportal) είναι το πρώτο στάδιο για την επαφή του χρήστη με τα γεωχωρικά δεδομένα μιας ΥΓΕΔ Ποιο είναι το πρόβλημα??? Υποτίμηση της οπτικής συνιστώσας των γεωχωρικών δεδομένων και της σημασίας της οπτικοποίησης, που δύναται να μετασχηματίσει τα γεωχωρικά δεδομένα σε γεωγραφική πληροφορία Η αποδοχή του χρήστη όσον αφορά την καταλληλότητα χρήσης των γεωχωρικών δεδομένων κυρίως εξαρτάται από μια επιτυχημένη γραφική απόδοση Η υπηρεσία πρόσβασης στα γεωχωρικά δεδομένα δεν θα πρέπει να περιορίζεται στις βασικές υπηρεσίες αναζήτησης, θέασης και λήψης αλλά να περιλαμβάνει δυνατότητες οπτικοποίησης που βοηθούν το χρήστη 17
ΥΓΕΔ και οπτικοποίηση ΙΙ Δημιουργία χαρτών με δεδομένα από μια ΥΓΕΔ: Μη καταλληλότητα των δεδομένων για την άμεση δημιουργία χαρτών Για να τύχουν μιας ορθής χαρτογραφικής αξιοποίησης θα πρέπει να περάσουν από ειδική επεξεργασία Η μετατροπή αυτή γίνεται μέσω ενός «γραφικού φίλτρου» Το «γραφικό φίλτρο» αποτελείται από μεθόδους και κανόνες που περιλαμβάνουν τη χαρτογραφική γενίκευση, την επιλογή του συμβολισμού, τη διαχείριση της ονοματολογίας, τη γραφική βελτιστοποίηση (περιορισμοί αναγνωσιμότητας, οπτική αντίθεση και ιεραρχική οργάνωση), την επίλυση γραφικών επικαλύψεων (περιορισμοί για «μάσκα» και σειρά σχεδίασης) κ.α. Οι παραπάνω χαρτογραφικές λειτουργίες πρέπει να προστεθούν στη πύλη (portal) ή στον εξυπηρετητή (client) Απαιτείται η παρέμβαση των ειδικών με την παροχή της γνώσης Το περιβάλλον της ΥΓΕΔ θα πρέπει να υποστηρίζει τις κατά παραγγελία χαρτογραφικές αποδόσεις των γεωχωρικών δεδομένων προτείνοντας λύσεις σχεδιασμού 18
ESDIN INSPIRE: υπηρεσία απόδοσης Ι Υπηρεσία απόδοσης: απεικόνιση, πλοήγηση, μεγέθυνση - σμίκρυνση και επίθεση των γεωχωρικών δεδομένων, απεικόνιση του υπομνήματος των συμβόλων και κάθε σχετικού στοιχείου των μεταδεδομένων Τα γεωχωρικά δεδομένα που ανήκουν στο ίδιο θεματικό επίπεδο αποδίδονται με κοινούς κανόνες οπτικοποίησης για όλη την Ευρώπη που περιγράφονται σε ένα προκαθορισμένο στυλ. Οι κανόνες απόδοσης και συμβολισμού θα καταγραφούν στο μητρώο (register) του INSPIRE, όπου φυλάσσονται πληροφορίες για τα δεδομένα όπως το σύστημα αναφοράς, ο κατάλογος των δεδομένων κ.α. και θα δημοσιευτούν στο διαδίκτυο ώστε να διατίθενται σε χρήστες και εξυπηρετητές. Για την περιγραφή του συμβολισμού προτείνεται η χρήση των προτύπων OGC OGC Styled Layer Descriptor Profile [OGC SLD] και the OGC Symbology Encoding Implementation Specification [OGC SEIS]). 19
ESDIN INSPIRE: υπηρεσία απόδοσης ΙΙ Επικεντρώθηκε κυρίως στο μετασχηματισμό των γεωχωρικών δεδομένων και στις υπηρεσίας λήψης και όχι στις υπηρεσίες απόδοσης. Όμως κάποιοι Εθνικοί Χαρτογραφικοί Οργανισμοί δημιούργησαν υπηρεσίες απόδοσης με διαφορετικά λογισμικά (degree, Bentley, GeoServer, MapServer κ.α.). Πρόβλημα: ο συμβολισμός που προτείνεται σε σχέση με αυτόν που χρησιμοποιείται από τους Εθνικούς Χαρτογραφικούς Οργανισμούς διαπιστώνεται ότι είναι «φτωχός» και υποβιβάζει τα δεδομένα. οδηγία INSPIRE Εθνικός Χαρτογραφικός Οργανισμός (IGN Spain) 20
Συμπεράσματα Ι Η εφαρμογή της γενίκευσης κατά το μετασχηματισμό του περιεχομένου οδηγεί σε πραγματική εναρμόνιση των δεδομένων, που δεν περιορίζεται στο σχήμα και τη εναρμόνιση του θεματικού χαρακτήρα των δεδομένων, αλλά καλύπτει και τη γεωμετρία. Η παράλειψη αξιολόγησης του βαθμού λεπτομέρειας των δεδομένων κάθε παροχεά και η έλλειψη συγκεκριμένης αναφοράς για τον αναμενόμενο βαθμό λεπτομέρειας για κάθε θεματικό επίπεδο από τις προδιαγραφές, οδηγεί σε προβλήματα ασυμβατότητας που εντοπίζονται κατά το συνδυασμό των δεδομένων. Ακόμα και αν οι Εθνικοί Χαρτογραφικοί Οργανισμοί δεν ενσωματώσουν τη γενίκευση στη διαδικασία μετασχηματισμού του περιεχομένου δίνοντας συγκεκριμένα στοιχεία για την πραγματική ανάλυση των δεδομένων, οφείλουν να παρέχουν δεδομένα μεγάλης, μεσαίας και μικρής κλίμακας όπως προτάθηκε στο πρόγραμμα ESDIN. 21
Συμπεράσματα ΙΙ Η εφαρμογή της γενίκευσης για την παραγωγή δεδομένων πολλαπλών κλιμάκων από αυτά της ΥΓΕΔ, ανοίγει νέους δρόμους για την αξιοποίηση των δεδομένων. Δημιουργεί δεδομένα κατάλληλης ανάλυσης για κάθε εφαρμογή, μειώνει το κόστος δημιουργίας τους λόγω της επαναχρησιμοποίησής τους και οδηγεί σε δεδομένα πολλαπλών κλιμάκων που είναι απολύτως συμβατά. Στα πλαίσια του προγράμματος ESDIN επιβεβαιώθηκε ότι η παραπάνω διαδικασία είναι εφικτή. Διαπιστώθηκε η αποτελεσματικότητα της εφαρμογής κανόνων και περιορισμών και η συμβολή των βοηθητικών δομών. Η συνεχής πρόοδος στην έρευνα για τη γενίκευση προσφέρει συνεχώς νέα εργαλεία. 22
Συμπεράσματα ΙΙΙ Διαπιστώθηκε η σημασία αναβάθμισης των υπηρεσιών απόδοσης όσον αφορά τον προτεινόμενο συμβολισμό Κάθε Εθνικός Χαρτογραφικός Οργανισμός θα μπορούσε να προτείνει προδιαγραφές απόδοσης για τους χάρτες οθόνης οι οποίες να τεθούν σε διαβούλευση υπό την εποπτεία της οδηγίας. Προς αυτή την κατεύθυνση μπορεί να συμβάλει και η πανευρωπαϊκή καταγραφή του συμβολισμού που χρησιμοποιείται στους χάρτες των Εθνικών Χαρτογραφικών Οργανισμών (Hopfstock 2010). Επισημάνθηκε η σημασία αξιοποίησης των δεδομένων μιας ΥΓΕΔ με τη σύνθεση χαρτών χαρτογραφική γνώση «γραφικό φίλτρο» - χαρτογραφικοί χειρισμοί: χαρτογραφική γενίκευση κ.α. 23
Προτάσεις Η αξιοποίηση λύσεων που έχουν διατυπωθεί από τους επιστήμονες για τα παραπάνω θέματα με την ενσωμάτωση τους στις προδιαγραφές των ΥΓΕΔ. Η πρόοδος της τεχνολογίας και η καθημερινή βελτίωση των προτύπων της διαδικτυακής επικοινωνίας υποστηρίζει την υλοποίηση «εξυπνότερων» οδηγιών για τις ΥΓΕΔ Σήμερα οι Εθνικοί Χαρτογραφικοί Οργανισμοί και οι χρήστες των γεωχωρικών δεδομένων εφαρμόζουν με επιτυχία και ζήλο τη νέα τεχνολογία, αλλά ήρθε ο καιρός να επιστρέψουν στη Χαρτογραφία Ο συνδιασμός της χαρτογραφικης γνώσης και της νέας τεχνολογίας θα οδηγήσει στην αναβάθμιση των ΥΓΕΔ. 24