PUSH -- Automatische Kartographische Verdrängung mittels Optimierung

Das Programm PUSH ermöglicht die automatische Verdrängung von Geoobjekten aller Art. Die jeweiligen Objektcharakteristika, die die Verdrängung beeinflussen, lassen sich sehr flexibel parametrisieren. Die Ergebnisse erlauben eine automatische Qualitätskontrolle. Das Programm ist in der Lage, auch größere Datenbestände (z.B. Kartenblatt topographische Karte 1:50.000) zu bearbeiten.  

Mit diesem Ansatz lassen sich sowohl punktförmige, linienhafte, als auch flächenförmige Objekte bearbeiten. Als Unbekannte werden die Koordinaten der Objektpunkte eingeführt.

Im funktionalen Modell werden verschiedene Beobachtungen eingeführt:

• Eine Klasse von Beobachtungen charakterisiert die Objekte selbst und beschreibt die Form der Objekte über die einzelnen Objektseiten, die Objektwinkel, sowie die Objektorientierung.

• Die zweite wichtige Beobachtungsklasse sind die Abstände zwischen den Objekten. Liegen die Abstandswerte unterhalb der vorgegebenen Minimaldistanz, so wird als Sollwert die Minimaldistanz ein-gesetzt. Hierdurch entstehen dann die Zwänge, die ausgeglichen werden müssen

• Die Koordinatenunbekannten werden schließlich als zusätzliche Beobachtungen eingeführt.

Das stochastische Modell beschreibt die Genauigkeitssituation: die objektspezifischen Beobachtungen werden hoch gewichtet, die Abstände erhalten in Abhängigkeit ihrer Größe entweder hohe (falls Minimalabstand erzwungen werden muss) oder geringe Gewichte (falls genügend großer Abstand vorliegt). Die Koordinaten werden i.a. gering gewichtet, womit eine beliebige Verschiebung der Objekte erreicht wird. Wichtig ist jedoch die Möglichkeit, Objekte aufgrund ihres Typs zu gewichten und damit zu generalisieren. Auf diese Weise lassen sich Objekte als deformierbar oder steif (geringes bzw. hohes Gewicht der objektspezifischen Parameter), bzw. als verschiebbar oder fix (geringes bzw. hohes Gewicht der Objektkoordinaten) spezifizieren. Diese Festlegungen lassen sich bezüglich Objektklassen, aber auch auf der Objektebene durchführen.

Zur Bestimmung der Nachbarschaft der Objekte, wird eine Triangulierung aller Objekte gerechnet, wobei erzwungen wird, dass die Objektkanten gleichzeitig Dreieckskanten darstellen (Constrained Delaunay-Triangulation). Objekte sind benachbart, wenn sie ein gemeinsames Dreieck besitzen, womit die Nachbarschaft sehr leicht ermittelt werden kann. Wichtigster Steuerparameter im Gesamtprozess ist der minimale Objektabstand. Ferner kann zusätzlich angegeben werden, ob Objekte deformierbar oder fix sein sollen.

Ein Fluss, flankiert von Straßen und Eisenbahnen, soll in kleinerem Maßstab darstellt werden. Das Optimierungsverfahren erlaubt eine automatische Verdrängung der Objekte gegeneinander.    

Aufgrund der unterschiedlichen Maßstäbe der beiden Datenquellen (1:500 vs. 1:25.000) kann eine Integration nicht lediglich durch eine bloße Überlagerung erfolgen. Daher werden die Gebäude zunächst generalisiert. Anschließend erfolgt eine Verdrängung der Objekte gegeneinander, wobei das Straßennetz als fix angenommen wird. Untenstehende Abbildungen zeigen das Ergebnis der Generalisierung.      

Mit PUSH ist es möglich, die graphischen Konflikte in modellgeneralisierten DLM-Daten automatisch aufzulösen.