| HUNTER, Gary J. | VÚGTK 46 262 |
Vizualizování kvality prostorových dat : Výzkum vede k praktickým aplikacím GIS |
| [Visualising Spatial Data Quality : Research Leads to Practical GIS Application] |
|
| Přeložil Z. Wiedner (zkráceno). |
| Zdiby: VÚGTK, 2000. - 3 s. |
| In: GIM int. Geomat. Info Mag. - ISSN 0928-1436. - Roč.14, č.1 (2000), s.13-15 : 3 obr. |
Klíčová slova: informatika, GIS, výzkum, kvalita prostorových dat, DEM, vizualizace, sesuvy půdy, těžba dřeva, stavba silnic
Od uživatelů GIS existuje rostoucí poptávka po softwarových nástrojích, které mohou snadno a účinně přenášet kvalitu prostorových dat. Článek popisuje některé z vyvinutých technik. Tyto příklady ukazují, že výzkum kvality dat směřuje od akademických koncepcí k praktické realitě.
Už po několik let výzkumníci zkoumají předmět kvality dat v prostorových databázích. Dodnes výzkum pokryl spektrum témat, sahajících od modelování chyb a komunikace, k otázkám ručení za data a použití rizikového managementu v jednání s nejistotou při rozhodování. Ale komunita uživatelů se ptá, kdy výsledky tohoto akademického výzkumu povedou k použitelným prostředkům, které mohou být aplikovány v každodenní praxi. Článek, jako odpověď na tuto výzvu, předkládá několik příkladů výsledků současného výzkumu ve vizualizaci kvality prostorových dat, které byly převzaty do praktických aplikací.
Sledování prvkových úprav
Společnou klíčovou charakteristikou, s obecně rozšířeným zaváděním standardů pro přesun prostorových dat v osmdesátých letech, byl požadavek na povinné ohlašování komponent kvality dat, a to takových, jako je původ, polohová přesnost, přesnost atributu, logická konzistence, úplnost a životnost. Když se zaměříme zvláště na polohovou přesnost, - zatímco komponenta původu je určena věrně do kumentovat historii datového souboru a procesů, které vedly k jeho vzniku, - dodává se často málo detailů, pokud jde o různé prvkové souřadnicové úpravy, které mohly být aplikovány během procesu - jiné než psané poznámky, například že digitalizo vané mapové listy byly na svých krajích lícovány, nebo že určité datové vrstvy byly generalizovány. Zatímco takové globální ohlašování zůstává užitečné, vede se pře o tom, že ohlašování původu je stále ještě třeba obecně provádět na úrovni jednotlivého prvku. Naznačuje se, že nedostatek detailnějších informací, zvláště v digitální formě, schopné kvan tifikace a vizualizace, ochuzuje uživatele o cenná metadata, která by jim mohla pomoci lépe ocenit užitečnost jejich dat.
Metamapy
Vyvíjíme metodu zaznamenávání, měření a zobrazování výsledků prvkových souřadnicových úprav, která by mohla poskytovat užitečné doplnění dokumentace o původu dat. Vizualizace prostoro vých změn, vznikající z těchto úprav, má potenciál umožnit uživatelům získávat podrobnou lokalizovanou informaci o souřadnicových posunech, které vznikly v datovém souboru během zpracování. Metoda je založena na faktu, že čárové a polygonové soubory jsou tvořeny hlavně z bodových prvků, které mají souřadnice x, y. Velikost a směr výsledného polohového posunu, který byl způsoben v každém bodě během edičního procesu, mohou být vypočteny a zobrazeny. To se provádí ukládáním původních souřadnic každého bodu. Kdykoliv potom jsou tyto souřadnice porovnávány se souřadnicovým souborem, platným v té době.
Vizualizace může být zobrazena několika způsoby, třeba v podobě "metamapy" (mapa udávající data o datech), histogramů, znázorňující rozdělení velikostí posunů po celém datovém souboru, statistik součtových posunů a růžicových grafů.
Testování přesnosti prvků
V ideálním světě by byla všechna prostorová data poskytována uživatelům s podrobnými odhady přesnosti a zevrubnými zprávami o původu dat. Ale často tomu tak není a můžeme být nuceni sami si ověřit přesnost dat. Polohová přesnost může být definována změřením rozdílu mezi její zdánlivou lokací, zaznamenanou v databázi, a její skutečnou lokací. Bohužel, toto může být nepraktické vzhledem k časovým a ekonomickým omezením. Místo toho polohová přesnost jakéhokoliv prvkově digitálního znázornění může potřebovat ke svému určení změření rozdílu mezi jejím umístěním, zaznamenaném v databázi a umístěním o vyšší přesnosti, které bylo uznáno jako "skutečné". Takový příklad nastává u globální pobřežní čary, obsažené v populárním datovém souboru Digital Chart of the World (DCW - Digitální mapa světa). Řadě zemí se vrstva pobřeží DCW dostává bez jakéhokoliv odhadu polohové přesnosti, a proto pro testování její kvality byla navržena jednoduchá a spolehlivá metoda.
Jednoduchá metoda
Metoda je jednoduchá a zahrnuje odhadování celkového procenta úhrnné délky pobřežní čáry o nízké přesnosti, která leží v určité vzdálenosti o vyšší přesnosti znázornění, té samé části pobřeží. V tomto případě byla pobřežní čára DCW digita lizována v měřítku 1 : 1 000 000 nebo menším a sekce pobřežní čáry, digitalizované z jiných zdrojů o mnohem větších měřítkách, jako 1 : 25 000, byly použity, aby plnily úkol "skutečných", proti nimž by mohla být porovnána pobřežní čára DCW. Vyrovnávací pás o dané šíři (x) byl umístěn kolem "skutečného" datového souboru a jednoduchým procesem programu překryvného segmentu (overlay) bylo určeno celkové procento (y) pobřežní čáry DCW, které leží ve vyrovnávacím pásu. To poskytuje tvrzení, že "x % testovaného prvku leží do y metrů od jeho skutečné polohy".
Vizualizace výsledků
Tento přístup se přirozeně sám o sobě hodí pro vizualizaci. Uživatelé si mohou vybrat šíři vyrovnávacího pásu a obdrží výpis o celkovém procentu testované čáry, která leží v rozmezí té vzdálenosti od její skutečné polohy. Kromě toho je na obrazovce vidět, jak překryvné segmenty testovaného datového souboru se porovnávají se "skutečnými" daty. Graf na obrazovce ukazuje změnu vyrovnávacího pásu proti celkovému procentu testované čáry, ležící v rozmezí pásu. Uživatelé–nováčci mohou též číst doplňkové informace, aby lépe porozuměli významu poskytovaných hodnot.
Nejistota v DEM
Třetí příklad jedná o odhadování nejistoty, spojené s užitím DEM při kalkulování rizikových oblastí sesuvů půdy. Obvyklý přístup by byl vypočítat svahový gradient buněk v DEM a tuto informaci překrýt geologickými daty pro určení kombinací nejpříkřejších svahů s nejméně konzistentními půdami, což naznačuje vysokou citlivost k sesuvům půdy. Ve studijním příkladu byly použity techniky simulace k odvození druhu rušivých DEM, které sloužily k vytvoření sady výstupních rastrů (mřížek), ve kterých byly buňky oklasifikovány buď jako mající nízkou citlivost (hodnotou nula), nebo vysokou citlivost (hodnotou jedna). Po padesáti simulacích byly výstupní rastry spojeny dohromady a hodnoty pro každou buňku byly akumulovány k získání "skóre (výsledku)" z padesáti možných.
Užití nejistých informací
Tento příklad byl použit v citlivé oblasti životního prostředí Spojených států, která po léta těžce trpěla těžbou dřeva. Z vizualizace nejistoty v odhadovaném modelu sesuvů půdy jsou uživatelé schopni přijmout mnohem pravděpodobnější přístup k otázce, zda povolit či nepovolit takové činnosti, jako je lesní těžba a stavba silnic. Přínosem tohoto přístupu je, že některé míry nejistoty dat jsou zavedeny do odhadového modelu sesuvů půdy. Například oblasti, které mají vysoce pravděpodobnou náchylnost k sesuvům půdy, by měly být vyňaty z plánu těžby dřeva a stavby silnic.
Závěr
Výzkum vizualizace kvality prostorových dat se během poslední dekády stává produktivnější a orientovaný na uživatele. Další krok je, aby se tyto prostředky staly dostupnými v komerčních sadách programů GIS. To bude potřebovat mnohem užší spojení mezi výzkumníky, uživateli a vývojci systému. Dá se aspoň říci, že teoretický výzkum, podniknutý v minulosti, začíná vést k praktickým aplikacím, které mají možnost stát se částí sad programů GIS v každodenní praxi.
Životopis autora:
Dr. Gary J. Hunter je docent a zástupce vedoucího oddělení geomatiky na University of Melbourne, v Au strálii. Svůj doktorát obdržel na této univerzitě. Úzce spolupracoval s profesorem Michaelem Goodchildem z National Center for Geographic Information and Analysis (NCGIA) z University of California v Santa Barbaře. V uplynulých deseti letech dr. Hunter vedl výzkum kvality dat a nejistoty v prostorových databázích.
Naposledy aktualizováno:15.6.2000
Dotazy a připomínky k této WWW stránce na webmaster@vugtk.cz
