next up previous
Next: About this document ...

GIS Project 2000: Soepele Generalisatie

Smooth Generalization for Zooming

Cartographic generalization is the process of transforming a map a certain scale to another, smaller scale. Automated cartographic generalization attempts to derive the map at the target scale from the source scale in a fully automated manner. The generalization process involves changes that are thought of as operators: selection, elimination, merge, displacement, aggregation, symbolization, and more.

To pursue the goal of fully interactive automated cartography on scaleless maps, cartographic generalization should be considered a continuous process of change. Zooming out on a map requires gradual changes in which cartographic generalization is performed. So, unlike in the usual automated cartographic generalization, the intermediate scales between the source scale and the target scale of the map are important too. Relevant research that has been done in this context is the topic of levels of detail (e.g. by van Oosterom, DeFloriani, and others).

The idea is to make a step towards a continuous visualization of cartographic generalization, which can be though of as cartographic animation of generalization. One can study the common cartographic generalization operators and what continuous, or smooth versions of it can be designed. For example, a smooth version of line simplification would be the morphing of a polygonal line to a straight line segment (the simplest respresentation on a very small scale map). Morphing is well known in the context of computer graphics (e.g. by Shapira and Rappoport, Gomes, Wolberg). Another example is elimination, in which a map feature can be faded slowly into the background, or shrunk to a point and vanish.

It appears that a distinction must be made in intermediate scales of generalization during zooming, and the final scale. It is required that the final scale gives a proper map without, e.g., partially faded map features, whereas fading could be used in the intermediate scales. Since the target scale during an interactive zoom is not known beforehand, special attention must be paid to assure a properly generalized map when the user stops zooming, or shortly thereafter.

Het project:

Het project kan beginnen na het college over kaartgeneralisatie van 14 september. De volgende fasen zijn er:

1.
Bestudeer kaartgeneralisatie, de redenen, manieren, operatoren in het algemeen. Kopieën van de sheets en het artikel van Weibel in de ordner. Voor 19 september.
2.
Bestudeer issues voor interactieve generalisatie: het artikel van Glover en Mackaness en de bovenstaande tekst over smoothe generalisatie voor zoomen. Voor 21 september.
3.
Bestudeer je eigen operator(en) in het bijzonder, bekijk hoe die statisch wordt geimplementeerd, maak schetsjes. Bestudeer daarvoor de opgegeven 3 of 4 artikelen bij de onderwerpen. Voor 26 september.
4.
Bedenk welke smoothe mogelijkheden er zijn voor je eigen operator, maak een afweging en kies de beste. Schrijf een tekstje hierover (2 a 4 pagina's A4). Tekstje inleveren om 12 uur op 2 oktober; bespreking 3 oktober.
5.
Verzin en maak eenvoudige doch goede testdata. Sla de simulatie gefaked op in de data. Bedenk op welke kaartschalen je simulatie typisch betrekking heeft. Voor 6 oktober; voortgangsbespreking 10 oktober.
6.
Implementeer als een Java applet. Beschrijf je ontwerpkeuzen (1 a 2 pagina's A4). Inleveren 19 oktober.

Bij het in te leveren tekstje op 2 oktober moet je aangeven welke operatoren van belang zijn bij je generalisatiecase, welke daarvan smooth geïmplementeerd kunnen worden en hoe. Geef ook aan welk bereik van kaartschalen je zal beschouwen. Bij de te implementeren operatoren (twee of drie per project; zie hieronder bij de onderwerpen) maak je een keuze over de precieze uitvoering daarvan. Deze uitvoering kan gebaseerd zijn op de artikelen die je gelezen hebt, maar je mag ook zelf iets verzinnen. Het lezen van de artikelen dient vooral om een gevoel voor het probleem te krijgen en strategieën te zien voor mogelijke oplossingen. Maak het jezelf niet te moeilijk; neem een simpele oplossing! Bijvoorbeeld een incrementele, greedy aanpak die steeds logische keuzen maakt. Je tekstje mag plaatjes bevatten, maar hoeft geen afgeronde scriptie met inleiding en zo te zijn.

Het in te leveren tekstje op 19 oktober is een aanvulling op de tekst van 2 oktober. Het bevat eventuele afwijkingen daarop die je om de een of andere reden hebt doorgevoerd. Het bevat ook een beschrijving van de testdataset en de wijze waarop je implementatie de operator een nabootsing is van het werkelijke algoritme. Waarom een nabootsing? Omdat het niet gaat om het implementeren van (meestal ingewikkelde) geometrische algoritmen; het zou waarschijnlijk teveel tijd kosten. Maar het mag wel, bijvoorbeeld omdat dat bij jouw keuzen ongeveer even makkelijk lijkt.

De user interface van de applet moet het volgende tonen: een kaart van 400 bij 400 pixels, en een kaart met een variabel aantal pixels waarbij 400 bij 400 het grootste is. Deze tweede kaart wordt gecentreerd getoond in een gebied van 400 bij 400 pixels naast de eerste kaart. De eerste kaart toont alleen de generalisaties die uitgevoerd worden zonder werkelijk de schaal aan te passen. De tweede kaart past wel werkelijk de schaal aan, en in feite is de eerste kaart rechtstreeks af te leiden door een vergroting uit de tweede kaart.

Verder moet de applet de volgende bedieningsmogelijkheden hebben. Een knoop ``zoom in'' waarbij als een ``play forward'' de kaart van de kleinste naar de grootste kaartschaal getransformeerd wordt. Een knop ``zoom out'' die ``play backward'' doet. Een knop ``stop'' die het inzoomen of uitzoomen doet stoppen bij de huidige kaartschaal. Een knop ``largest scale'' en een knop ``smallest scale'' die de kaart zet op de grootste en de kleinste kaartschaal, respectievelijk. De kaart moet dan nog verder veranderen tot een kaart die toegestaan is als statische kaart bij die schaal.

De onderwerpen:

In tweetallen wordt aan één van de volgende onderwerpen gewerkt:

1.
(Casper en Jaco) Settlement selectie en wegenselectie samen. Invoer: een verzameling polygonen met inwoneraantal, en een wegennetwerk met wegclassificatie (snelwegen, provinciale wegen, lokale doorgaande wegen, overige verharde wegen).

De volgende operatoren moeten in combinatie verzorgd worden:

Verdere eisen: naast het tonen van een stad als polygoon moeten er verschillende puntsymbolen gebruikt worden voor het tonen van steden met verschillende inwonertallen. Steden getoond als polygoon hebben het grootste inwonertal. De wegen moeten ook per wegklasse verschillend getoond worden. De wegdikte moet aangepast worden bij het uitzoomen (de dikte moet gelijk blijven).

De volgende artikelen moeten bestudeerd worden:
Töpfer and Pillewizer, The principles of selection.
Van Oostrum, Settlement selection.
Thomson and Richardson, A graph theory approach to road network generalization.

2.
(Janine en Roland) Natuurlijke subdivisie simplificatie, zoals op grondsoortenkaarten, geologische kaarten en landgebruikkaarten. Invoer: een subdivisie waarop elk gebied een klasse heeft volgens een nominale (niet-hiërarchische) classificatie.

De volgende operatoren moeten in combinatie verzorgd worden:

De volgende artikelen moeten bestudeerd worden:
Ware, Jones, and Bundy, A triangulated spatial model for cartographic generalisation of areal objects.
Edwardes and Mackaness, Modelling knowledge for automated generalisation of categorial maps - a constraint based approach.
Bader and Weibel, Detecting and resolving size and proximity conflicts in the generalization of polygonal maps.

3.
(Dirk en Oscar) Gebouwen generalisatie, waarbij zowel de gebouwen individueel vereenvoudigd moeten worden, als de gebouwen onderling een juiste afstand tot elkaar hebben. De invoer: een verzameling polygonen die de gebouwen voorstellen.

De volgende operatoren moeten in combinatie verzorgd worden:

De volgende artikelen moeten bestudeerd worden:
Regnault, Contextual building generalization in automated map generalisation.
Regnault, Edwardes, Barrault, Strategies in building generalisation: modelling the sequence, constraining the choice.
Lee, Practical solutions to specific generalization tasks.

4.
(Jan en Dennis) Rivieren generalisatie, waarbij zowel collapse (line conversion) als selectie op basis van Strahler order gedaan moet worden. De invoer is een verzameling rivieren in één of meerdere systemen (gelijke uitstroom). Bij elk riviersegment kan je een capaciteit of grootte denken.

De volgende operatoren moeten in combinatie verzorgd worden:

Er is niet veel geschreven over dit onderwerp. De volgende artikelen helpen misschien een beetje voor een algemeen idee:
Weibel, An adaptive methodology for automated relief generalization.
Bader and Weibel, Detecting and resolving size and proximity conflicts in the generalization of polygonal maps.
Michell, Catchment classification -- Types of classification, sectie 19.4.1 in Terrain Evaluation.

5.
(Robin) Samensmelting in een verzameling polygonen. De invoer bestaat uit een verzameling polygonen met hetzelfde nominale thema, bijvoorbeeld bos, tegen een enkele neutrale achtergrond. De polygonen samensmelten of krimpen en verdwijnen, zodal steeds minder polygonen overblijven.

De volgende operatoren moeten in combinatie verzorgd worden:

De volgende artikelen moeten bestudeerd worden:
Ware, Jones, and Bundy, A triangulated spatial model for cartographic generalisation of areal objects.
Müller and Zeshen, Area-patch generalisation: a competitive approach.



 
next up previous
Next: About this document ...
Marc van Kreveld
2000-09-19