stadtinfoköln

AP 8: Georeferenzierung

Ausgangssituation

Geografische Informationssysteme arbeiten häufig mit Straßennetzen als Bezugssystem. Da diese Anwendungen oft für sehr verschiedene Aufgabenstellungen eingerichtet wurden, unterscheiden sie sich hinsichtlich Genauigkeit, Detailliertheit und Aktualität.

Es besteht zunehmend der Bedarf, straßenbezogene Daten anwendungsübergreifend auszutauschen. Durch Georeferenzierung können auf das Straßennetz referenzierte geografische Nutzdaten auf andere Bezugssysteme übertragen werden.

Hintergrund

Simulation zu Verkehrsmenge und Reisezeiten werden in der Regel auf stark vereinfachten Knoten-Kanten-Systemen berechnet, um die Rechenzeit gering zu halten.

Die Visualisierung und Weiterverarbeitung dieser Daten erfolgt jedoch in einem Straßenachsennetz, das primär für das Routing in Navigationssystemen entwickelt und mit entsprechend hoher Auflösung und großem Detailreichtum digitalisiert wurde.

Der übliche Ansatz bisher war, ein gemeinsames Straßenachsennetz zu definieren und zu versuchen, alle Daten dort zentral zu sammeln und zu verwalten.

Dies ist aber nicht ohne zum Teil massive Einschränkungen möglich:

• Die Anforderung (Auflösung, inhaltliche Abdeckung, Detaillierungsgrad) widersprechen sich häufig. Eine gemeinsame Basis zu finden wird dadurch unmöglich.
• Die Bezugssysteme sind "gewachsen" und lassen sich nicht einfach verändern. Dies gilt insbesondere für käuflich erworbene Netze.
• Oft fehlen die organisatorischen Strukturen: Wer sammelt die Daten? Wer schreibt sie fort und in welchen Zyklen? Wie werden die Daten verteilt? Wer bezahlt das alles?

Die Erfahrung zeigt, dass der Ansatz eines gemeinsamen Bezugssystems letztendlich scheitern muss, weil im Projektverlauf offene Fragen und Unvereinbarkeiten überhand nehmen:

Statt die Bezugssysteme zusammenzuführen, werden automatisiert Abbildungstabellen zwischen den Straßenachsennetzen erstellt. Mit Hilfe dieser Tabellen lassen sich die zu transportierenden Daten einfach übertragen, indem lediglich die Referenz zum Straßenachsennetz ersetzt wird.

Strukturelle und semantische Unterschiede der Netze stellen kein Hindernis dar, da die abzubildenden Daten entsprechend angepasst werden. Ziel ist ein dezentrales Vorgehen, bei dem jeder Partner seine Daten anderen zur Verfügung stellen kann, ohne sein Straßenachsennetz anpassen zu müssen.

Das Verfahren

Der Algorithmus nutzt die in jedem Netz enthaltene Redundanz, die sich aus der Kombination von Straßenname, Klassifizierung, Geografie, Topologie etc. ergibt.

Das System simuliert die visuelle und semantische Intelligenz des Menschen zur Erstellung einer Wahrscheinlichkeitsmatrix für "identische" Streckenabschnitte. Das System ist parametrisierbar und kann an unterschiedliche Anforderungen und die verschiedensten Straßenachsennetze angepasst werden.

Für die Prüfung der ermittelten Abbildungsmatrix steht eine leistungsfähige Benutzeroberfläche zur Verfügung. Das System "lernt" aus manuellen Eingriffen und berücksichtigt diese beim nächsten Abgleich.

Die Vorteile

• Dezentraler Austausch ermöglicht eine flexible Verteilung der Daten
• Spezialisierte Straßenachsennetze bleiben gültig
• Hohe Aktualität der Daten bei allen Beteiligten
• Keine zusätzlichen Organisationsstrukturen notwendig
• Einfacher Abgleich, da der Netzvergleich automatisiert abläuft
• Möglichkeit zur manuellen Korrektur mit "Lerneffekt": Korrekturen werden beim nächsten Abgleich automatisch berücksichtigt

Ergebnisse

Aus Ergebnissen des Projektes stadtinfoköln ist das Werkzeug NetMerge hervorgegangen, das das beschriebene Verfahren umsetzt und mit einer grafischen Benutzerschnittstelle versieht, so dass die Zuordnung sofort nach der automatischen Ermittlung am Bildschirm präsentiert und validiert werden kann.

Die Zuordnungsmatrix wird als XML-Datei ausgegeben und kann damit beliebig weiterverarbeitet werden.

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