Methodology of evaluation and correction of geometric data topology in QGIS software

• Autorzy: Kukulska . , Salata T. , Cegielska K. , Szylar M.

Warianty tytułu

PL

Metodyka oceny i korekty topologii danych geometrycznych w oprogramowaniu QGIS

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Geographical Information Systems (GIS) has revolutionised the process of collecting and processing data, therefore, more and more data recorded in an analogue form are transformed into the digital format. However, the process of generating vector models poses a risk of appearing defects of different types. A methodology of correcting common geometric and topological errors that appear in the manual vectorization of a raster model was presented in the paper. The research material was the vector layer including the digitized version of several dozens of drawings of spatial development plans. The paper also presents a procedure for creating a vector model of spatial data with attention paid to potential sources of errors which could be incurred at the stage of its creation as well as indicates methods for their prevention. The tools and plug-ins for evaluation and revision of geometric and topological correctness of a vector model implemented in QGIS software were mainly used in the survey. Elaborated algorithms are aimed at acceleration of data processing to allow their usage during that process. Indeed, proper conducting of spatial analyses needs to administer a data set which is free of errors. Only then, is it possible to obtain proper results and draw appropriate conclusions.

PL

Systemy Informacji Geograficznej (ang. GIS – Geographical Information System) zrewolucjonizowały proces gromadzenia i przetwarzania informacji, w efekcie czego coraz więcej danych zapisanych w postaci analogowej transformuje się do postaci cyfrowej. Proces generowania modeli wektorowych obarczony jest jednak ryzykiem pojawienia się różnego rodzaju wadliwości. W pracy przedstawiono metodykę korekty popularnych błędów geometrycznych i topologicznych powstałych głównie podczas ręcznej wektoryzacji modelu rastrowego. Materiał badawczy stanowiła warstwa wektorowa zawierająca zdigitalizowaną wersję kilkudziesięciu rysunków miejscowych planów zagospodarowania przestrzennego. Artykuł przedstawia także procedurę tworzenia wektorowego modelu danych przestrzennych, zwracając uwagę na potencjalne źródła błędów mogących powstać na etapie jego tworzenia oraz wskazuje metody służące zapobieganiu im. W badaniu wykorzystano głównie zaimplementowane w oprogramowanie QGIS narzędzia i wtyczki oceny oraz korekty poprawności geometrycznej i topologicznej modelu wektorowego. Opracowane algorytmy mają na celu przyspieszenie procesu uzdatniania danych oraz umożliwienie ich wykorzystania w procesie przetwarzania. Prawidłowe wykonanie analiz przestrzennych wymaga bowiem dysponowania zbiorem danych wolnym od błędów. Tylko wówczas możliwe jest otrzymanie prawidłowych wyników i wyciągnięcie stosownych wniosków.

Słowa kluczowe

EN

QGIS software; data; geometric data; topology

• Wydawca: -
• Czasopismo: Acta Scientiarum Polonorum. Formatio Circumiectus
• Rocznik: 2018
• Tom: 17
• Numer: 1
• Opis fizyczny: p.125-138,fig.,ref.

Twórcy

autor

Kukulska .

• Department of Spatial Planning and Landscape Architecture, Faculty of Environmental Engineering and Land Surveying, University of Agriculture in Krakow, Balicka 253c, 30-149 Krakow, Poland

autor

Salata T.

• Department of Spatial Planning and Landscape Architecture, Faculty of Environmental Engineering and Land Surveying, University of Agriculture in Krakow, Balicka 253c, 30-149 Krakow, Poland

autor

Cegielska K.

• Department of Spatial Planning and Landscape Architecture, Faculty of Environmental Engineering and Land Surveying, University of Agriculture in Krakow, Balicka 253c, 30-149 Krakow, Poland

autor

Szylar M.

• Department of Spatial Planning and Landscape Architecture, Faculty of Environmental Engineering and Land Surveying, University of Agriculture in Krakow, Balicka 253c, 30-149 Krakow, Poland

Bibliografia

• Bouhadjar, M. (2014). Quality Assessment of Geospatial Data. In: B. Zagajewski, M. Kycko and R. Reuter, eds. European Association of Remote Sensing Laboratories Symposium Proceedings 34th EARSeL Symposium European remote sensing - new opportunities for science and practice. Warsaw 16–20 June 2014. EARSeL & Warsaw University Faculty of Geography and Regional Studies, Germany, 2.1–2.4.
• Burrough, P.A. (1986). Principles of geographical information systems for land resources assessment. Monograph on Soils and Resource Survey, 12. Oxford University Press, Oxford, 193.
• Chmaj, K. (2014). Tutorial QGIS: 7. Geoprocessing. Urbnews, http://urbnews.pl/tutorial-qgis-7-geoprocessing (Accessed 15.05.2017).
• Chrisman, N. R. (1991). The error component in spatial data. [In:] D.J. Maguire, M.F. Goodchild, D.W. Rhind (eds.). Geographical Information Systems. Longman, Harlow, 165–174.
• Chung, M., Cobb, M., Shaw, K., Arctur, D. (1995). An object-oriented approach for handling topology in VPF products. [In:] GIS/LIS ‘95 Annual Conference and Exposition Proceedings 1. Nashville 14–16 November 1995. American Society for Photogrammetry and Remote Sensing, Tenessee, 163–174.
• Cui, Z., Cohn, A. G., Randell, D. A. (1993). Qualitative and topological relationships in spatial databases. [In:] D.J. Abel, B.C. Ooi (eds.). Advances in Spatial Databases – Third International Symposium on Spatial Databases (SSD’93), Singapore 23–25 June. Springer, Berlin, Heidelberg, 296–315.
• Czapiewski, S. (2013). Rysowanie – czyli tworzenie obiektów na warstwie wektorowej cz. 2. Krajobraz – GIS – analiza przestrzenna, http://krajobraz.ukw.edu.pl/?p=630 (Accessed 14 May 2017).
• Derwisz, J., Zygmunt, M. (2011). Implementacja algorytmu korekty danych wektorowych (Implementation of algorithm of vector data correction). Infrastr. Ekol. Ter. Wiej., 4, 227–232.
• Egenhofer, M.J., Franzosa, R.D. (1991). Point-set topological spatial relations. Intern. J. Geographical Information System, 5(2), 161–174.
• Felcenloben, D. (2010). Niepewność danych przestrzennych w systemach informacji geograficznej (GIS) (Uncertainty of spatial data in geographic information systems GIS). Acta Sci. Pol., Geod. Descr. Terr., 9(3), 3–12.
• Feuchtwanger, M. (1989). Geographic logical database model requirements. Proceed. Auto Carto, 9, 599–609.
• Foody, G.M. (2001). GIS: the accurancy of spatial data revisited. Progress in Physical Geography, 25(3), 389–398.
• Gaździcki, J. (2001). Leksykon geomatyczny [Lexicon of geomatics]. Polskie Towarzystwo Informacji Przestrzennej, Warszawa, 24.
• Goodlich, M., Gopal, S. (1989). Accuracy of spatial databases. Taylor & Francis, London.
• Gotlib, D., Iwaniak, A., Olszewski, R. (2007). GIS – Obszary zastosowań. PWN, Warszawa.
• Grimshaw, D.J. (2000). Bringing geographical information systems into business. John Wiley & Sons, New York.
• Herring, J.R. (1989). A Fully Integrated Geographic Information System. Proceed. Auto Carto, 9, 828–837.
• Hodgson, M.E., Barrett, A.L., Plews, R.W. (1989). Cartographic data capture using CAD. Proceed. Auto Carto, 9, 406–415.
• Iwańczak, B. (2013). Quantum GIS: Tworzenie i analiza map. Helion, Gliwice.
• Izdebski, W. (2015). Wykłady z systemów informacji o terenie, http://www.izdebski.edu.pl/index.php?akcja=pokaz_kat&kat=18 (Accessed 1.02.2017).
• Jagielski, A. (2003). Geodezja II. Wydawnictwo P.W. Stabil, Kraków, 173 – 174.
• Jakubczyk, K. (2008). Interpolacja funkcjami sklejanymi, http://kaj.uniwersytetradom.pl/prace/Splines.pdf (Accessed 14.05.2017).
• Jaskulski, M., Łukasiewicz, G., Nalej, M. (2013). Porównanie metod transformacji map historycznych (Comparison of methods for historical map transformation). Roczniki Geomatyki, XI, 4(61), 41–57.
• Johanson, L.B. (1990). Analyzing spatial and temporal phenomena using geographical information systems. Landscape Ecology, 4(1), 31–43.
• Jucha, W. (2015). Tworzenie bazy danych do projektu GIS – źródła danych i założenia wstępne (Making of databases in GIS projects – data sources and preliminary assumptions). Prace Studenckiego Koła Naukowego Geografów Uniwersytetu Pedagogicznego w Krakowie, 4, 70–79.
• Kamocki, A. K. (1998). Technologia numerycznego opracowania przyrodniczych map tematycznych w oparciu o oprogramowanie Intergraph. [In:] M. Kistowski (ed.). Systemy Informacji Geograficznej w badaniach środowiska przyrodniczego. Gdańsk, 21–23 May 1998, DJ, Gdańsk, 157–162.
• Kendall, M.G., Buckland, W.R. (1986). Dictionary of statistical terms. Państwowe Wydawnictwo Ekonomiczne, Warszawa.
• Kienast, F. (1993). Analysis of historic landscape patterns with GIS – a methodological outline. Landscape Ecology, 8(2), 103–118.
• Kistowski, M. (1997). Systemy Informacji Geograficznej jako narzędzie informowania i wspomagania pracy w nauce i administracji na przykładzie „Cyfrowego atlasu środowiska przyrodniczego województwa gdańskiego” (Geographical Information Systems as a helpful tool of information for research and administration institutions (the case project: A Digital Atlas of Natural Environment of Gdańsk Voivodeship)). [In:] S. Żynda (ed.). Kartografia w ochronie środowiska przyrodniczego i zagospodarowaniu przestrzennym (Cartography in environmental protection and spatial development). Poznań 13–15 November 1997. Bogucki Wydawnictwo Naukowe, Poznań, 124–134.
• Laurini, R., Milleret-Raffort, F. (1994). Topological reorganization of inconsistent geographical databases: a step towards their certification. Computers & Graphics, 18(6), 803–813.
• Longley, P.A., Goodchild, M.F., Rhind, D.W. (2008). Geographic information systems and science. PWN, Warsaw.
• Ładysz, T. (2015). Technologia GIS w inżynierii bezpieczeństwa. Wyższa Szkoła Oficerska Wojsk Lądowych we Wrocławiu, Wrocław, 33–39.
• Mandel, A., Ferrero, V. O., Graser, A., Bruy, A. (2016). QGIS 2 Cookbook. Packt Publishing Ltd, Birmingham, 350–354.
• Maraş, H.H., Aktuğ, B., Maraş, E.E., Yildiz, F. (2010). Topological error correction of GIS vector data. Internat. J. Physical Sci., 5(5), 476–483.
• Medyńska-Gulij, B. (2015). Kartografia – zasady i zastosowania geowizualizacji. PWN, Warszawa.
• Moellering, H. (1985). Digital Cartographic Data Standards: An Interim Proposed Standard. National Comittee for Digital Cartographic Data Standards. Ohio, USA: Numerical Vartography Laboratory. The Ohio State University.
• Nowotarska, M. (2009). Wprowadzenie do Quantum GIS. QGIS Polska, http://qgis-polska.org/_media/czytelnia/wprowadzenie_do_quantum_gis.pdf (accessed: 15 May 2017).
• Panecki, T. (2015). Modelowanie obiektów topograficznych w bazach danych historycznych (Modelling of topographic objects in historical databases). Acta Univesitatis Lodzensis. Folia Geographica Socio-Oeconomica, 21, 37–51.
• Plümer, L., Gröger, G. (1997). Achieving integrity in geographic information systems – maps and nested maps. GeoInformatica, 1(4), 345–367.
• Prokop, P. (1998). Jakość danych a błąd i niepewność w systemach informacji geograficznej z punktu widzenia badań środowiska przyrodniczego (Data quality, error and uncertainty in the Geographical Information Systems from environmental research point of view). [In:] M. Kistowski (ed.). Systemy informacji geograficznej w badaniach środowiska przyrodniczego. Gdańsk, 21–23 May 1998, DJ, Gdańsk, 33–42.
• Próchnicki, P. (1998). Środowisko przyrodnicze gminy Narewka w postaci map numerycznych. [In:] M. Kistowski (ed.). Systemy Informacji Geograficznej w badaniach środowiska przyrodniczego, Gdańsk, 21–23 May 1998, DJ, Gdańsk,165–171.
• Przewłocki, S., Czochański, M., Kowalski, G. (1994). Geodezja i kartografia dla inżynierii środowiska i architektury. Wydawnictwo Politechniki Łódzkiej, Łódź.
• QGIS User Guide, https://docs.qgis.org [accessed 1 February 2017].
• Redman, T.C. (2001). Data Quality. The Field Guide. Digital Press, Boston, 73.
• Servigne, S., Ubeda, T., Puricelli, A., Laurini, R. (2000). A methodology for spatial consistency improvement of geographic databases. GeoInformatica, 4(1), 7–34.
• Shi, W. (1998). A generic statistical approach for modelling error of geometric features in GIS. Internat. J. Geographical Information Sci., 12(2), 131–143.
• Szukała, P. (2015). Poprawa topologii warstw wektorowych, http://www.pro-gis.pl (accessed: 1 April 2017).
• Ślusarski, M. (2012). Propozycja oceny geoportali internetowych poziomu lokalnego (The proposal of evaluation of web geoportals on local level). Infrastruktura i Ekologia Terenów Wiejskich, 1 (III), 109 – 115.
• Ubeda, T., Servigne , S. (1996). Capturing Spatial Object Characteristics for Correcting and Reasoning. [In:] M. Rumor, R. McMillan, H.F.L. Ottens (eds.). Geographical Information. From Researh to Application through Cooperation. Joint European Conference and Exhibition on Geographical Information. Barcelona, 27–29 May 1996, IOS Press, Amsterdam, 24–33.
• Ubeda, T., Egenhofer, M. J. (1997). Topological error correcting in GIS. [In:] M. Scholl, A. Voisard (eds.). Advances in Spatial Databases – Fifth International Symposium on Large Spatial Databases, July 1997 Springer, Berlin – Heidelberg, 281–297.
• Urbański, J. (2012). GIS w badaniach przyrodniczych, http://ocean.ug.edu.pl. (accessed: 1 February 2017).
• Wang, F. (2008). Handling Data Consistency through Spatial Data Integrity Rules in Constraint Decision Tables. Thesis (PhD). Universitätsbibliothek der Universität der Bundeswehr München.
• Werner, P. (2004). Wprowadzenie do systemów geoinformacyjnych. Uniwersytet Warszawski. Wydział Geografii i Studiów Regionalnych, Warszawa, 48–53.
• Wolski, J. (2012). Błędy i niepewność w procesie tworzenia map numerycznych (Errors and uncertainty in digital mapping). Prace Komisji Krajobrazu Kulturowego, 16, 15–32.
• Zygmunt, M., Siejka, M., Ślusarski, M. (2013). Correction of topological errors in geospatial databases. Internat. J. Physical Sci., 8(12), 498–507.

Identyfikatory

DOI

10.15576/ASP.FC/2018.17.1.125