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. 4 a 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

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.

Modelowanie a Kartografia

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

Swiss Society of Cartography

Rozróżnienie:

model generalisation (analysis-oriented), cartographic generalisation (display-oriented)

Aporia generalizacji

Rozróżnienie:

DTM (digital topographic model), DCM (digital cartographic model)

Rozróżnienie:

topographic generalisation (analysis-oriented), cartographic generalisation (display-oriented)

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,- ...

eliminacja konfliktów graficznych !!!

wierność reprezentacji

Aporia generalizacji

Rozróżnienie:

tryb wsadowy, tryb interaktywny (strategia „wzmocnionej

inteligencji”)

Aporia generalizacji

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),

„drabina” i „gwiazda”

„gwiazda” - star approach

„drabina” - ladder approach

1:1 000 000 output

Customer defined output

1:10 000 output1:50 000 output

1:250 000 output

1:50 000

Master-database

podejście mieszane

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

implicite do 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 - tendencja światowa. Zmiana nazwy Komisji ds. Generalizacji Międzynarodowej Asocjacji Kartograficznej na COMMISSION ON GENERALIZATION AND MULTIPLE REPRESENTATION ICA