Kraków, 19.05.2006

Kraków, 19.05.2006 Aporia generalizacji kartograficznej Robert Olszewski

Aporia 1.(z greckiego "aporema" - wątpliwość), w filozofii trudność związana z równoważnością argumentów przemawiających za daną tezą i za jej zaprzeczeniem. 2.termin z dziedziny logiki i filozofii oznaczający trudność w rozumowaniu logicznym, pozornie niemożliwą do przezwyciężenia, oferującą sprzeczne albo przeciwstawne rozwiązania. 3.kwestia sporna, dopuszczająca dwa przeciwstawne rozstrzygnięcia. Etym. - gr. apórema 'jw.' i aporía 'bezdroże;

Model 1 a three-dimensional representation of a person or thing, typically on a smaller scale. 2 (in sculpture) a figure made in clay or wax which is then reproduced in a more durable material. 3 something used as an example. 4a simplified mathematical description of a system or process, used to assist calculations and predictions. 5 an excellent example of a quality. 6... Oxford English Dictionary

Modelowanie a Kartografia • model kartograficzny - specyficzne odwzorowanie bytów rzeczywistych z pominięciem nieistotnych cech związków. Służy on ukazaniu charakterystycznych aspektów badanego fragmentu rzeczywistości w stopniu umożliwiającym jego poznanie(R. Weibel, 1991) • kartografia jest zatem nauką metodyczną o modelowaniu i obrazowaniu czasoprzestrzennych struktur informacyjnych(..)(A. Makowski, 2005)

Modelowanie a Kartografia • model kartograficzny, uwzględniający cel i przeznaczenie opracowania, może być abstrahowany na dowolnie zdefiniowanym poziomie uogólnienia pojęciowego, • opracowanie modelu kartograficznego może być zatem utożsamiane z procesem generalizacji rozumianej jako adekwatne do celu i przeznaczenia opracowania uogólnienie danych przestrzennych oddające istotę zamierzonego celu.

Model danych a generalizacja • model krajobrazowy (DLM)-zasilanie danymi systemów informacji przestrzennej, • model kartograficzny (DCM) • -zasilanie danymi systemów produkcji map • generalizacja modelu-„analysis-oriented”, • generalizacja kartograficzna • -„display-oriented”

Swiss Society of Cartography

Aporia generalizacji • Rozróżnienie: • model generalisation (analysis-oriented), • cartographic generalisation (display-oriented) • Rozróżnienie: • topographic generalisation (analysis-oriented), • cartographic generalisation (display-oriented) • Rozróżnienie: • DTM (digital topographic model), • DCM (digital cartographic model)

Aporia generalizacji • generalizacja modelu (topograficzna):- selekcja obiektów,- klasyfikacja obiektów,- hierarchiczna agregacja obiektów i klas obiektów,- uproszczenie - redukcja liczby węzłów (simplification),- zmiana reprezentacji geometrycznej • resymbolizacja graficzna • generalizacja graficzna:- wygładzenie kształtów (smoothing),- przewiększenie,- przesunięcie,- obrót,- resubstytucja,- ... wierność reprezentacji eliminacja konfliktów graficznych !!!

Aporia generalizacji • Rozróżnienie: • tryb wsadowy, • tryb interaktywny (strategia „wzmocnionej inteligencji”) strategia „przetwarzania wsadowego wzmocnionego inteligencją obliczeniową”?

Aporia generalizacji • dominująca tendencja w zakresie generalizacji - podejście algorytmiczne, polegające na stosowaniu ściśle określonych, sparametryzowanych procedur wykorzystania elementarnych operatorów generalizacji: upraszczania, agregacji, filtracji ... • zastosowania metod inteligencji obliczeniowej(computational intelligence - CI) i modelowania poznawczego (cognitive modeling) w procesie uogólniania danych przestrzennych

Zdefiniowanie problemu Jak można pogodzić subiektywność procesu modelowania kartograficznego z jego automatyzacją?

Inteligencja obliczeniowa Istota tego podejścia związana jest z wykorzystaniem tzw. procesów uczenia maszynowego (machine learning – ML) i inteligencji obliczeniowej wiedza ekspercka + techniki CI systemy modelujące

Inteligencja obliczeniowa (L. Meng, 1998)

CI i AI • CI jest działem informatyki zajmującym się automatyzacją procesów akwizycji wiedzy. • AI to część CI posługująca się symboliczną reprezentacją wiedzy, zajmuje się rozumowaniem, tworzeniem systemów ekspertowych.

Baza wiedzy systemu • zdefiniowana explicite – poprzez określenie jawnych reguł np. w systemie wnioskowania rozmytego (fuzzy inference system - FIS), • zdefiniowana implicite – np. poprzez podanie poprawnych przykładów rozwiązań jako źródła wiedzy dla sztucznej sieci neuronowej (neural network - NN).

MRDB • (multiresolution/multirepresentation data base) wieloreprezentacyjna baza danych przestrzennych umożliwiająca przechowywanie reprezentacji obiektów geograficznych na różnym poziomie uogólnienia (dokładności, precyzji, skali lub rozdzielczości),

„gwiazda” - star approach „drabina” - ladder approach podejście mieszane Customer definedoutput 1:250 000 output 1:1 000 000 output Master-database 1:50 000 1:10 000 output 1:50 000 output „drabina” i „gwiazda”

Badania naukowe Problemy z praktyczna implementacją: • Problem „skalowy” – rozmiar baz danych • Trudności ze zdefiniowaniem: - hierarchii, topologii, więzów integralności przestrzennej, .. • Problem formalizacji reguł generalizacyjnych: - Definiowanie pojęć !!! - Relacje pomiędzy operatorami generalizacji - Sekwencja stosowanie reguł - Sztuczna inteligencja? - „Rozmyte” reguły IF-THEN?

Kierunki badań • Wszechstronne systemy generalizacji uwzględniające kontekstowość, hierarchię i relacje przestrzenne • Ogólne modele adoptowalne do konkretnych rozwiązań: - „data enrichment”: przekształcenie wiedzy implicitedo postaci regułowej explicite - nacisk na określenie i zachowanie topologii, - formalizacja wiedzy kartograficznej w postaci regułowej bazy wiedzy, • Bazy typu MRDB • Generalizacja rzeźby terenu • Generalizacja nazw geograficznych • Obiektywne metody ewaluacji wyników generalizacji

Wnioski • Dualizm rozwoju? • Nie istnieje w pełni zautomatyzowany proces generalizacji danych przestrzennych (jak dotąd ..), • Definiowanie pojęć (generalizacja modelu, generalizacja topograficzna, kartograficzna, pojęciowa, graficzna, ilościowa, ...) • Bazy MRDB - tendencjaświatowa. Zmiana nazwy Komisji ds. Generalizacji Międzynarodowej Asocjacji Kartograficznej na COMMISSION ON GENERALIZATION AND MULTIPLE REPRESENTATION ICA

Kraków, 19.05.2006