477 komisja ii isprs podstawy i koncepcje przetwarzania

Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji, Vol. 18, 2008
ISBN 978-83-61576-08-2
KOMISJA II ISPRS
PODSTAWY I KONCEPCJE PRZETWARZANIA INFORMACJI I DANYCH
CZASOPRZESTRZENNYCH W LATACH 2004-2008
ISPRS TECHNICAL COMMISSION II
THEORY AND CONCEPTS OF SPATIO-TEMPORAL DATA HANDLING AND
INFORMATION IN 2004-2008
Zygmunt Paszotta
Uniwersytet WarmiĔsko-Mazurski w Olsztynie, Zakáad Fotogrametrii i Teledetekcji
Gáównymi celami ISPRS (International Society for Photogrammetry and Remote
Sensing) jest rozwój wspóápracy miĊdzynarodowej w zakresie fotogrametrii, teledetekcji
i systemów informacji przestrzennej. Stąd dwie komisje, II i IV, które nie zajmują siĊ
bezpoĞrednio zagadnieniami fotogrametrii lub teledetekcji, lecz teoretycznymi
i praktycznymi aspektami informacji przestrzennej. DziaáalnoĞü Komisji II dotyczy
przede wszystkim teorii oraz koncepcji przetwarzania danych i informacji zmieniających
siĊ w czasie i przestrzeni. Dlatego w zakresie dziaáalnoĞci mieĞci siĊ: budowa ogólnego
modelu badanych zjawisk, analiza i prezentacja danych dla celów wspomagania
podejmowania decyzji, budowa odpowiednich systemów informatycznych i ich
integracja. Takie podejĞcie wynika z przekonania, Īe modele te pozwolą budowaü lepsze
systemy, bardziej zbliĪone do rzeczywistoĞci, a co za tym idzie mające lepsze
zastosowanie w praktyce. Prezydentem komisji II w latach 2004-2008, byá Wolfgang
Kaintz z Uniwersytetu w Wiedniu. Sekretarzem Christoph Aubrecht z Austrian Research
Centers GmbH. Na XXI Kongresie ISPRS prezydentem Komisji II na lata 2008-2012
zostaá Wenzhong Shi z Politechniki w Honk Kongu.
W minionej kadencji, w ramach tej komisji dziaáaáo siedem grup roboczych:
WG 1. Modelowanie czasoprzestrzenne (Spatio-temporal modeling).
WG 2. Przestrzenne wnioskowanie, analiza i pozyskiwanie danych (Spatial
reasoning, analysis, and data mining).
WG 3. RóĪnorodne reprezentacje danych obrazowych i wektorowych (Multiple
representations of image and vector data).
WG 4. Planowanie przestrzenne oraz systemy wspomagania decyzji (Spatial
planning and decision support systems).
WG 5. Przesyáanie oraz wizualizacja danych przestrzennych. (Communication and
visualization of spatial data).
WG 6. Integracja oraz wspóádziaáanie systemów (System integration and
interoperability).
WG 7. JakoĞü czasoprzestrzennych danych i modeli (Quality of spatio-temporal
data and models).
477
Komisja II ISPRS podstawy i koncepcje przetwarzania informacji i danych czasoprzestrzennych
w latach 2004-2008
Ponadto dziaáaáa wspólna, skáadająca siĊ z czáonków Komisji II i IV grupa robocza pod
nazwą: „Dynamiczne i wielowymiarowe systemy i aplikacje” (Dynamic and multidimensional systems and applications).
Przedmiotem zainteresowania grupy WG 1 są nastĊpujące zagadnienia:
1. Przestrzenne i czasoprzestrzenne modele i struktury danych.
2. Modelowanie ruchu obiektów.
3. Relacje miĊdzy obiektami w czasoprzestrzeni.
4. Topologia w czasoprzestrzeni.
Gáówny problem badawczy dotyczy reprezentacji czasoprzestrzennych informacji
oraz praktycznego ich wykorzystania. NaleĪy zaznaczyü, Īe jest to czasoprzestrzeĔ
euklidesowa a nie relatywistyczna, bĊdąca podstawą ogólnej teorii wzglĊdnoĞci.
Gromadzone dane dotyczą zjawisk i zdarzeĔ o charakterze gospodarczym,
ekonomicznym lub przyrodniczym w czasie i przestrzeni. Dodanie jednej wspóárzĊdnej
do modelu zbudowanego dla trzech przestrzennych wymiarów nie daje
satysfakcjonującego modelu w czasoprzestrzeni. Stąd badanie relacji oraz wáasnoĞci
topologicznych w tych przestrzeniach. Mimo tak waĪnych zagadnieĔ, WG 1
prezentowaáa siĊ na stronie internetowej nader skromnie. Na Kongres przygotowano 27
publikacji w tym 12 dotyczyáo analiz informacji czasoprzestrzennych.
Prace grupy WG 2. skupiają siĊ wokóá zagadnieĔ tworzenia algorytmów i modeli
pozwalających przeprowadzaü analizĊ zjawisk na duĪym poziomie ogólnoĞci. W tym
celu stosowane są metody statystyczne, analizy przestrzenne, metody sztucznej
inteligencji, teoria zbiorów rozmytych. Autorzy programu badaĔ idą dalej w kierunku
rozpoznawania obiektów i analiz w róĪnych Ğrodowiskach. Taki opis badaĔ
przedstawiony na podstawie raportu z 2006 roku trudno uznaü za wiarygodny, gdyĪ
krótka strona internetowa zredagowana byáa w jĊzyku chiĔskim. Na Kongresie
przedstawiono 36 prac w tym ponad 10 dotyczyáo modelowania zmian i zjawisk
przyrodniczych.
Zakres prac grupy roboczej WG 3 zostaá okreĞlony nastĊpująco:
1. Generalizacja oraz wydobywanie danych wektorowych i rastrowych.
2. Reprezentacja obiektów w róĪnych rozdzielczoĞciach, wraz z relacjami
do innych obiektów w bazach danych. Opracowanie struktury danych.
3. Spasowanie obiektów wektorowych i rastrowych w róĪnych skalach i przy
wykorzystaniu róĪnych cech.
4. Rozwijanie odpowiednich narzĊdzi do analiz i prezentacji danych.
Opracowanie tych zagadnieĔ pociąga za sobą etap wprowadzenia uzyskanych rozwiązaĔ
do praktyki. Stąd potrzeba integracji systemów, wymiany danych, opisu danych
za pomocą metadanych. Deklarowana jest wspóápraca z innymi komisjami ISPRS
oraz z WG 6 w ramach Komisji II. Na Kongresie przedstawiono 22 prace o szerokim
zakresie tematycznym.
Kolejna grupa robocza, WG 4 okreĞliáa swój zakres tematyczny w sposób
nastĊpujący:
1. Podstawy teoretyczne, koncepcja budowy i rozwoju systemu wspomagania
planowania przestrzennego. Jako problemy szczegóáowe okreĞlono:
x modelowanie procesu planowania przestrzennego,
x okreĞlenie kosztów i miejsca budowy systemu oraz sposobu gromadzenia
zasobów,
x integracja biofizycznego i socjoekonomicznego modelu,
478
Zygmunt Paszotta
x budowa i rozwój systemu wspomagania planowania przestrzennego.
Podstawy teoretyczne, koncepcja, budowa i rozwój systemu wspomagania
podejmowania decyzji o przestrzeni. Jako problemy szczegóáowe okreĞlono:
x teoria, koncepcje i aplikacje przestrzennej wielokryterialnej analizy
decyzyjnej
w róĪnych Ğrodowiskach,
x teorie i koncepcje wspomagania decyzji przy wykorzystaniu informacji
niepewnych,
x teorie i aplikacje systemów opartych na wiedzy,
x budowa i rozwój systemów wspomagających podejmowanie decyzji
o przestrzeni,
x budowa i rozwój wspóápracujących ze sobą systemów wspomagających
podejmowanie decyzji o przestrzeni.
3. Teoria, koncepcje, budowa i rozwój zintegrowanych systemów planowania
i wspomagania decyzji.
Systemy te oraz decyzje mają gáównie za zadanie:
x uáatwiü interakcjĊ miĊdzy dostawcą a odbiorcą informacji,
x uáatwiü zrozumienie problemu i pomóc w sformuáowaniu alternatywnych
rozwiązaĔ.
Tak szeroko zakreĞlony zakres tematyczny poparty jest duĪą aktywnoĞcią grupy
zarówno w organizowaniu seminariów jak i w publikowaniu. Na Kongresie
przedstawiono 17 prac w tym kilka o tworzeniu systemów wspomagania decyzji.
Na uwagĊ zasáuguje fakt, Īe kilka artykuáów dotyczyáo wykorzystania obrazów
satelitarnych.
2.
Grupa WG 5 zajmuje siĊ problemami przesyáania oraz wizualizacji danych
przestrzennych. Oba te zagadnienia nie są rozwaĪane w aspekcie technicznym. Istotą
prac jest budowa metod i narzĊdzi informatycznych dla wizualizacji danych
geograficznych. Omawiana grupa robocza zajmuje siĊ równieĪ wizualizacją i analizą
danych niepewnych. Do obszaru zainteresowaĔ wáączono równieĪ metody przesyáania
i wizualizacji danych przez Internet. Chodzi o wizualizacjĊ i interaktywną pracĊ
z mapami, zdjĊciami i ortofotomapami. Zajmuje siĊ tym równieĪ WG 5 w Komisji IV
oraz wiele oĞrodków na Ğwiecie. Na Kongresie opublikowano 13 prac w tym 5 dotyczyáo
metod i algorytmów wizualizacji.
Niezwykle waĪne zadania przyjĊáa na siebie grupa WG 6. Integracja systemów
to zadanie niezwykle trudne do zrealizowania. Dziaáają tu siáy integracyjne, które sáuĪą
interesowi uĪytkowników. Wprowadzenie standaryzacji danych, umoĪliwienie wymiany
danych miĊdzy systemami obniĪa koszty pracy, czyniąc tĊ pracĊ áatwiejszą
i wydajniejszą. JednakĪe integracja ta nie zawsze jest na rĊkĊ producentom systemów.
W materiaáach z Kongresu znajduje siĊ 16 publikacji, jednak z powodu wyĪej opisanych
trudno tam znaleĨü ogólniejsze publikacje na temat integracji systemów.
Prace grupy WG 7, dotyczą badania jakoĞci danych oraz tworzonych modeli. Jest to
zagadnienie niedoceniane w nauce, a skutkujące brakiem wartoĞciowych efektów badaĔ.
Zakres zainteresowaĔ tej grupy dotyczy nastĊpujących zagadnieĔ:
x kontrola jakoĞci danych czasoprzestrzennych,
x przedstawienie niepewnoĞci danych w analizach przestrzennych,
x przedstawienie jakoĞci danych w metadanych,
x jakoĞü modeli czasoprzestrzennych,
479
Komisja II ISPRS podstawy i koncepcje przetwarzania informacji i danych czasoprzestrzennych
w latach 2004-2008
x modele jakoĞci danych czasoprzestrzennych.
Kontrola jakoĞci danych dotyczy zarówno danych przestrzennych, np. dla
numerycznego modelu terenu, jak równieĪ danych tekstowych, czasowych itp.
Na Kongresie przedstawiono 18 prac w tym 5 dotyczyáo jakoĞci numerycznego modelu
terenu.
W latach 2004-2008 powoáano teĪ wspólną grupĊ roboczą WG II/IV, której prace
dotyczą dynamicznych i wielowymiarowych systemów i aplikacji. Dane przestrzenne są
zmienne w czasie i przestrzeni, a obecne systemy budowane są do statycznej
dwuwymiarowej wizualizacji na ekranie komputera. W celu lepszej prezentacji
zmieniającej siĊ rzeczywistoĞci w róĪnych dziedzinach gospodarki, naleĪy stworzyü
odpowiednie struktury danych, modele i aplikacje. Stąd zakres tematyczny:
x trójwymiarowa wizualizacja geoinformacji,
x dynamiczne struktury danych przestrzennych i topologia,
x GIS dla gospodarki morskiej,
x statyczny i dynamiczny GIS w peánych trzech wymiarach,
x algorytmy geometrii trójwymiarowej i aplikacje.
Na Kongresie przedstawiono 13 prac o szerokim zakresie tematycznym.
PODSUMOWANIE I REZOLUCJE
Komisja II ISPRS zajmuje siĊ teoretycznymi postawami przetwarzania informacji
o charakterze czasowym i przestrzennym. Takie informacje moĪna pozyskaü metodami
fotogrametrycznymi i teledetekcyjnymi stąd jej waĪne miejsce w ISPRS. Zakres badaĔ
deklarowany w programach prac jest ogromny. Rezultaty prezentowane na stronach
internetowych są raczej skromne. Na uwagĊ zasáuguje jednak wiele z okoáo 150
publikacji przedstawionych w ramach grup roboczych, na XXI Kongresie ISPRS
w Chinach. Podczas jego trwania, w trakcie ostatniego posiedzenia Ogólnego
Zgromadzenia Kongresu (General Assembly), 9 lipca 2008 roku, zostaáo zatwierdzonych
szereg rezolucji i postanowieĔ, dotyczących wszystkich technicznych Komisji ISPRS.
Zawieraáy one zarówno ogólne spostrzeĪenia, jak i okreĞlenia zakresów koniecznych,
dalszych badaĔ oraz rekomendacje. W odniesieniu do Komisji II, zostaáy one
zgrupowane w czterech nastĊpujących tematach:
1.
Multi-przestrzenna, multi-tematyczna, multi-rozdzielcza przestrzenna informacja
dla Systemów Wspierania Przestrzennych Decyzji (Spatial Decision Support
Systems).
SpostrzeĪenia:
x
zwiĊkszenie dostĊpnoĞci danych przestrzennych w róĪnych czasowych,
tematycznych i geometrycznych rozdzielczoĞciach,
x wiele pilnych kwestii dotyczących ludzkoĞci wymaga szczegóáowych
danych przestrzennych,
x rozwój technologii web pozwala sensorom, mierzyü i komunikowaü siĊ
lokalnie
w zakresie informacji geoprzestrzennej.
Rozpoznanie koniecznych badaĔ:
x
krytyczna rola okreĞlonych
geoprzestrzennych danych,
480
semantycznych
i
ontologicznych
Zygmunt Paszotta
x
x
potencjaá takich danych dla wsparcia decyzji,
potrzeba integracji danych w celu wykorzystania bogactwa
indywidualnych zbiorów danych,
x potrzeba identyfikacji wáaĞciwej informacji przestrzennej dla wybranych
zastosowaĔ poprzez Internet.
Rekomendacje:
x
x
x
x
2.
rozwój metod i narzĊdzi do mieszania multi-rozdzielczych i multiczasowych danych oraz ich semantyczna i geometryczna integracja
i analiza,
utworzenie i rozwój technik do inteligentnej integracji danych
sensorowych,
rozwój wydajnych metod przechowywania multi-rozdzielczych i multiczasowych danych,
utworzenie zestawów testowych danych do testowania proponowanych
rozwiązaĔ w zakresie opracowania danych przestrzennych i kontroli
jakoĞci.
Geo-obliczenia i usáugi.
SpostrzeĪenia:
x
x
ogólne trendy w kierunku miniaturyzacji i wyczerpującym obliczeniom,
nowe aplikacje z wykorzystaniem danych przestrzennych, np. w drogowej
i personalnej nawigacji,
x szybka potrzeba Web 2.0,
x ogromna rola Internetu i ‘location-based services’ oraz ‘virtual globes’.
Rozpoznanie koniecznych badaĔ:
x
zwiĊkszony potencjaá WEB dla rozprzestrzenienia informacji
przestrzennej,
x wirtualne globusy (‘virtual globes’) oferują bardziej intuicyjne spojrzenie
na przestrzenne zjawiska niĪ konwencjonalne mapy,
x potrzeba wydajnego przechowywania i przetwarzania bardzo duĪej iloĞci
danych przestrzennych.
Rekomendacje:
x
x
x
3.
popieranie badaĔ w zakresie geo-obliczeĔ,
rozwój technik przetwarzania geoprzestrzennych danych z wykorzystaniem
rozdzielnych usáug i gridowych obliczeĔ,
rozwój badawczych urządzeĔ Web dla czasoprzestrzennych danych.
Zintegrowana analiza danych obrazowych i pozycyjnych (‘range’).
SpostrzeĪenia:
x
zwiĊkszone wymaganie spoáeczeĔstwa na wizualizacjĊ danych
przestrzennych,
x szeroka dostĊpnoĞü on-line i Web-based wizualizowanych produktów
x dostĊpnoĞü ogromych, kompleksowych, multi-wymiarowych zbiorów
danych geoprzestrzennych, oraz rozwój nowych urządzeĔ do wizualizacji.
Rozpoznanie koniecznych badaĔ:
481
Komisja II ISPRS podstawy i koncepcje przetwarzania informacji i danych czasoprzestrzennych
w latach 2004-2008
x
zauwaĪono, Īe zintegrowana wizualizacja wielowymiarowych (3D++)
danych oferuje duĪe moĪliwoĞci,
x wizualizacja odgrywa waĪną rolĊ w dyscyplinach ISPRS,
x potrzeba zintegrowanej wizualizacji przy uĪyciu róĪnych urządzeĔ.
Rekomendacje:
x
x
x
4.
wspieranie badaĔ w zakresie nowych technologii dla wizualizacji danych
przestrzennych,
rozwój strategii i metod dla wspóápracy geo-wizualizacji dynamicznych
zjawisk w kooperacji z Komisją IV,
rozwój zaawansowanych metod wizualizacji.
Kooperacja z organizacjami
geoinformacyjnych.
SpostrzeĪenia:
i
grupami
dziaáającymi
w
zakresie
nauk
x
róĪne organizacje i grupy dziaáają w zakresie nauk geoinformacyjnych
(IGU, ICA, GIScience, AGILE, etc)
x zwiĊkszona liczba warsztatów, sympozjów i konferencji w tej dyscyplinie,
x identyfikacja nauk geoinformacyjnych jako tematów ISPRS i utworzenie
Komisji w tym zakresie,
x sympozja ISPRS nie zachĊciáy dotąd wystarczająco naukowego Ğrodowiska
dziaáającego w zakresie nauk geoinformacyjnych,
x ranga sympozjów organizowanych przez inne organizacje jest obecnie
wyĪsza.
Rozpoznanie koniecznych badaĔ:
x
x
wzmocnienie pozycji ISPRS w zakresie nauk geoinformacyjnych,
waĪnoĞü geoinformacji obrazowej, a takĪe szybkie pozyskanie danych i ich
aktualizacja poprzez róĪne sensory,
x potrzeba rozpowszechnienia badaĔ w zakresie geoinformacji do innych
grup ISPRS.
Rekomendacje:
x
x
x
zwiĊkszenie kooperacji z innymi organizacjami w celu identyfikacji
problemów badawczych,
wspólne sympozja i warsztaty,
zwiĊkszenie atrakcyjnoĞci organizowanych kongresów i sympozjów,
poprzez recenzowane publikacje i interaktywne warsztaty.
dr hab. Zygmunt Paszotta, prof. UWM
e-mail: [email protected]
tel. 089 523 47 12
fax: 089 523 32 10
482