Açık kaynaklı coğrafi bilgi sistemi ortamında orta ölçekli topografik harita genelleştirmesi için yeni bir bina öteleme yaklaşımı
A new building displacement approach for medium scale topographic map generalization in an open source geographic information system environment
Yazar: KADİR ŞAHBAZ
Danışman: PROF. DR. ALİ MELİH BAŞARANER
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Harita Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Uzaktan Algılama ve Coğrafi Bilgi Sistemleri Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Jeodezi ve Fotogrametri = Geodesy and Photogrammetry

Özet:
Haritalar, coğrafi bilgileri görsel olarak kullanıcılara iletmek amacıyla üretilirler. Farklı mekânsal uygulama alanları için farklı ölçek ve içerikte haritalara gereksinim duyulmaktadır. Bu bağlamda, mevcut mekânsal veri setlerinden çeşitli kartografik genelleştirme işlemleri yardımıyla amaca uygun haritalar türetilir. Kartografik genelleştirme, tek nesnelere (bağımsız genelleştirme) ve mekânsal olarak ilişkili bir grup nesneye (bağlamsal genelleştirme) olmak üzere iki ana aşamada uygulanır. Hedef ölçeğe geçerken nesneler kartografik ilkelere göre yeniden düzenlenir ve bunun sonucunda aralarında mekânsal uyuşmazlıklar ortaya çıkabilir. Bu uyuşmazlıklar çözülürken hem görselleştirme açısından grafik limitlere uyulmalı hem de nesnelerin mekânsal karakteristikleri ve ilişkilerinin ortaya çıkardığı farklı coğrafi örüntüler mümkün olduğunca korunmalıdır. Bu kapsamda uygulanan en karmaşık bağlamsal genelleştirme işlemlerinden biri ötelemedir. Şimdiye kadar birçok öteleme yöntemi geliştirilmiş olmasına rağmen, bunlar çoğunlukla uygulaması güç niteliktedir. Bu nedenle, bu çalışmada pratik bir öteleme yaklaşımı önerilmiş ve gerçekleştirilmiştir. Bu bağlamda, yollar yardımıyla oluşturulan bloklar içinde tampon alan analizleri ile bina grupları elde edilmektedir. Sonrasında Voronoi çokgenleri ve tampon alanlar kullanılarak bu bina grupları için genelleştirme bölgeleri oluşturulmaktadır. Daha sonra en yaygın bina örüntü türlerinden biri olan doğrusal dizilim gösteren binalar çoklu tampon alan analizleri yoluyla belirlenmekte ve bu binaların içinde yer aldığı bölgeler, örüntülerin korunmasına yönelik olarak yeniden düzenlenmektedir. Sonrasında bölge için düzenli nokta ağı üretilmekte ve bu noktaların bulundukları konumların öteleme için ne kadar uygun olduğu, çekirdek yoğunluk kestirimi ve çoklu tampon alan analizleri ile elde edilen ağırlıklar kullanılarak hesaplanmaktadır. Buna göre binalar, uyuşmazlıkları gidermek veya azaltmak için iteratif oturumlar içinde uygun konumlara ötelenmektedir. Mekânsal ilişkilerin fazla bozulmaması için her oturumda öteleme miktarı küçük tutulmaktadır. Önerilen yaklaşımda, minimum mesafe ve konumsal doğruluk kısıtları doğrudan uygulanırken, mekânsal örüntü ve ilişkiler, bölgesel ve toplu öteleme aracılığıyla dolaylı olarak korunmaya çalışılmaktadır. Öteleme kalite değerlendirmesi, minimum mesafe ve konumsal doğruluk analizine ek olarak, öteleme öncesi ve sonrası binaların ağırlık merkezlerinden oluşturulan (Delaunay) üçgenlerinin açı, uzunluk ve şekil ölçülerine ilişkin değerlerin veya iki bina arasındaki çizginin açıklık açısının karşılaştırmalı analiziyle gerçekleştirilir. Bulgular, önerilen yaklaşımın bölgesel bina ötelemesi için oldukça etkili ve pratik olduğunu göstermektedir.

Abstract:
Maps are made to visually convey geographic information to users. Maps of different scale and content are needed for different spatial application domains. In this context, intended maps are derived from existing spatial data sets by means of various cartographic generalization operations. Cartographic generalization is applied in two main stages: generalization of single objects (independent) and generalization of a group of spatially related objects (contextual). When transition to the target scale, objects are rearranged according to cartographic principles, and as a result, spatial conflicts can arise between them. While resolving these conflicts, both the graphical limits in terms of visualization should be obeyed and the different geographical patterns revealed by the spatial characteristics and relations of the objects should be preserved as much as possible. One of the most complex contextual generalization operations applied in this context is displacement. Although many displacement methods have been developed so far, they are usually difficult to apply in practice. Therefore, a practical displacement approach is proposed and implemented in this study. In this context, building groups are obtained by buffering within the blocks created through the roads. Then, generalization zones are created for these building groups using Voronoi polygons and buffers. Then, buildings exhibiting linear alignments, being one of the most common building pattern types, are determined through multiple buffer analyses and the zones in which those buildings are located are rearranged in order to preserve the patterns. Afterwards, a regular grid of points is generated for the zones and how suitable the locations of those points are for displacement is computed using the weights obtained by kernel density estimation and multiple buffering. Accordingly, the buildings are displaced to appropriate locations within iterative sessions to resolve or reduce the conflicts. In order not to deteriorate the spatial relations too much, the amount of displacement is kept small in each session. In the proposed approach, while the minimum distance and positional accuracy constraints are applied directly, spatial patterns and relations are tried to be preserved indirectly through zonal and collective displacement. In addition to the analysis of minimum distance and positional accuracy, the displacement quality assessment is performed by a comparative analysis of the values of the angle, length and shape measures of the (Delaunay) triangles formed from the centroids of the buildings, or the bearings of the line between two buildings, before and after the displacement. The findings show that the proposed approach is highly effective and practical for the zonal building displacement.