Entwicklung von Webprozessierungsdiensten für die automatische Generalisierung von isolierten Polygongruppen (WPS-PolyGen)
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Schwerpunkt des Forschungsprojektes lag auf der Entwicklung von Methoden zur Erkennung von Gebäudegruppen sowie deren automatischer kartographischer Generalisierung. Als eines der wichtigsten Merkmale in der Karte decken Gebäude einen großen Kartenbereich ab. Auf Grund ihrer komplexen Form und räumlichen Verteilung ist deren Generalisierung eine wichtige und herausfordernde Aufgabe. Aus sozialen, architektonischen und geografischen Gründen werden die Gebäude nach bestimmten Regeln gebaut, die bestimmte Muster bilden. Gebäudemuster sind entscheidende Strukturen, die bei der graphischen Darstellung und kartographischen Generalisierung sorgfältig berücksichtigt werden müssen. Obwohl Benutzer diese Muster mühelos erkennen können, werden Gebäudemuster in Gebäudedatensätzen nicht explizit beschrieben. Um den nachfolgenden Generalisierungsprozess besser zu unterstützen, ist es daher wichtig, Gebäudemuster automatisch zu erkennen. Im Forschungsprojekt erfolgte die Modellierung struktureller Beziehungen für Gebäudegruppen unter Nutzung von „strokes“ (dt. „Striche“) und „meshes“ (dt. „Maschen“). Basierend auf den identifizierten Mustern wurden verschiedene Generalisierungsalgorithmen zur Typisierung von Gebäudegruppen realisiert. Lineare Gebäudegruppen werden mittels „stroke simplification“ vereinfacht und gitterartige Gebäudegruppen mittels maschen-basierter Typisierung generalisiert. Folgende fünf Hauptergebnisse des Projektes wurden erzielt: (1) Eine detaillierte Typologie zur Modellierung struktureller Beziehung von Gebäudegruppen wurde vorgeschlagen. (2) Es wurde eine linien- und gitterbasierte ("stroke-mesh") Methode entwickelt, um Gebäude zu gruppieren und verschiedene Muster von Gebäudegruppen zu erkennen. (3) In Analogie zur Linienvereinfachung wurde eine Typisierungsmethode entwickelt, welche die Generalisierung von Gebäudegruppen mit linearen Mustern realisiert. (4) Für die Generalisierung der Gebäudegruppen in Gitteranordnung wurde eine maschen-basierte Typisierungsmethode entwickelt. (5) Ein Verfahren zum Extrahieren hierarchischer Skelette aus diskreten Gebäuden wurde vorgeschlagen. Die extrahierten hierarchischen Skelette sind Ausdruck der strukturellen Beziehungen, welche zur Steuerung des Generalisierungsprozesses verwendet werden können. Die Methoden zur Extraktion hierarchischer Skelettstrukturen funktionieren sehr gut für Vororte oder ländlichen Gebiete. Für die Gebäudegruppen im Stadtzentrum ist das Verfahren aufgrund ihrer dichten und zusammenhängenden Verteilung nur bedingt anwendbar. Des Weiteren benötigen die vorgeschlagenen Mustererkennungs- und Generalisierungsverfahren eine Reihe von Parametern, die vor der Ausführung des Prozesses spezifiziert werden müssen. Zukünftige Forschung könnte sich auf die automatische Kalibrierung der Parameter und Schwellenwerte konzentrieren, die an den vorgeschlagenen Methoden beteiligt sind u.a. durch Methoden des maschinellen Lernens.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
-
(2016). A Supervised Approach to Delineate Built-Up Areas for Monitoring and Analysis of Settlements. International Journal of Geo-Information, 5(8), 137
Harig, O.; Burghardt, D. and Hecht, R.
-
(2016). Automatic delineation of built-up area at urban block level from topographic maps. Computers, Environment and Urban Systems, 58:71-84
Muhs, S.; Herold, H.; Meinel, G.; Burghardt, D. and Kretschmer, O.
-
(2017). Map Generalization. The International Encyclopedia of Geography: People, the Earth, Environment, and Technology. John Wiley & Sons, Ltd. The Association of American Geographers
Mackaness, W. A., Burghardt, D. and Duchene, C.
-
(2019). A Mesh-Based Typification Method for Building Groups with Grid Patterns. ISPRS International Journal of Geo-Information, 8(4), 168
Wang, X. and Burghardt, D.
-
(2019). A typification method for linear building groups based on stroke simplification, Geocarto International, 26(15):1732-1751
Wang, X. and Burghardt, D.
-
(2019). Using stroke and mesh to recognize building group patterns. International Journal of Cartography, 6:71-98
Wang, X. and Burghardt, D.
-
(2021). Hierarchical Extraction of Skeleton Structures from Discrete Buildings, The Cartographic Journal
Wang, X. and Burghardt, D.
-
Automatic Delineation of Urban Growth Boundaries Based on Topographic Data Using Germany as a Case Study. ISPRS Int. J. Geo-Inf. 2021, 10, 353
Harig, O.; Hecht, R.; Burghardt, D. and Meinel, G.
