56 research outputs found

    Geospatial Data Management Research: Progress and Future Directions

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    Without geospatial data management, today´s challenges in big data applications such as earth observation, geographic information system/building information modeling (GIS/BIM) integration, and 3D/4D city planning cannot be solved. Furthermore, geospatial data management plays a connecting role between data acquisition, data modelling, data visualization, and data analysis. It enables the continuous availability of geospatial data and the replicability of geospatial data analysis. In the first part of this article, five milestones of geospatial data management research are presented that were achieved during the last decade. The first one reflects advancements in BIM/GIS integration at data, process, and application levels. The second milestone presents theoretical progress by introducing topology as a key concept of geospatial data management. In the third milestone, 3D/4D geospatial data management is described as a key concept for city modelling, including subsurface models. Progress in modelling and visualization of massive geospatial features on web platforms is the fourth milestone which includes discrete global grid systems as an alternative geospatial reference framework. The intensive use of geosensor data sources is the fifth milestone which opens the way to parallel data storage platforms supporting data analysis on geosensors. In the second part of this article, five future directions of geospatial data management research are presented that have the potential to become key research fields of geospatial data management in the next decade. Geo-data science will have the task to extract knowledge from unstructured and structured geospatial data and to bridge the gap between modern information technology concepts and the geo-related sciences. Topology is presented as a powerful and general concept to analyze GIS and BIM data structures and spatial relations that will be of great importance in emerging applications such as smart cities and digital twins. Data-streaming libraries and “in-situ” geo-computing on objects executed directly on the sensors will revolutionize geo-information science and bridge geo-computing with geospatial data management. Advanced geospatial data visualization on web platforms will enable the representation of dynamically changing geospatial features or moving objects’ trajectories. Finally, geospatial data management will support big geospatial data analysis, and graph databases are expected to experience a revival on top of parallel and distributed data stores supporting big geospatial data analysis

    Towards Geo Decision Support Systems for Renewable Energy Outreach

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    La Tierra se encuentra afectada por numerosos fenómenos tales como los desastres naturales, sobre urbanización, contaminación, etc. Todas estas actividades afectan enormemente a los recursos naturales del planeta llevando a la escasez de los mismos. Un tema especialmente relevante es el uso exhaustivo de energía fósil y su impacto negativo sobre nuestro medio ambiente. Resulta de este modo fundamental la búsqueda de nuevos recursos energéticos limpios para satisfacer nuestras necesidades y reducir la dependencia de recursos energéticos fósiles. La transformación de una infraestructura de generación de energía basada en recursos fósiles a otra basada en recursos energéticos renovables tales como eólica, solar y energía hidroeléctrica llevará a un mejor mantenimiento del medio ambiente ya que supondrá poco o ningún efecto en el calentamiento global por las emisiones, y a una reducción de la dependencia de fuentes de energía fósil. Las energías renovables son una fuente natural de energía que tiene importantes beneficios ya que proporciona un sistema de producción de energía confiable, con precios de la energía estables, puestos de trabajo especializados, y beneficios económicos y el medio ambiente. La energía solar es una de las mejores energías renovables. El sol es la fuente natural y fundamental de la existencia humana sobre la tierra y afecta a todos los procesos químicos, físicos y biológicos. Una hora de la energía del sol en la tierra es suficiente para alimentar a todo el planeta durante un año. La energía del sol o la radiación solar y su presencia geográfica determinan posibles inversiones en energía solar y las estrategias de desarrollo de las mismas. De este modo es esencial para poder proporcionar respuestas relacionadas con el "qué, quién, cuando y donde". Por ejemplo: ¿Cuál es el perfil de trabajo que mejor adapta a una posición gerencial de las energías renovables? ¿Dónde está el mejor lugar para invertir en huertos solares y/o parques eólicos? ¿En qué fecha se registra la más alta productividad? ¿Por qué este lugar no es apto para proyectos hidráulicos? ¿Por qué hay un bajón en la radiación solar en el año 2000 frente a 2012? Etc. En general, la toma de decisiones es el proceso de seleccionar la mejor opción viable de un conjunto de posibles maneras de hacer las cosas. Los Sistemas de Soporte de Decisión (del inglés Decision Support System, DSS) constituyen un ecosistema cognitivo que facilita la interacción entre los seres humanos y los datos para facilitar de forma profunda, significativa y útil la creación de soluciones efectivas en tiempo y costes. Grandes almacenamientos de Datos (Data warehousing), procesos de Extracción, Transformación y Carga (del inglés Extract Transform and Load, ETL) y la Inteligencia de Negocios (del ingles Business Intelligence, BI) son aspectos tecnológicos clave vinculados a la toma de decisiones. Además, la toma de decisiones en el contexto de la energía solar depende de Sistemas de Información Geográfica. Aunque la energía del Sol está disponible en todo el mundo, es evidente que la energía solar es más abundante cerca de los trópicos. Por ejemplo, una inversión en plantas de energía fotovoltaica en lugares cerca de los trópicos y del ecuador requerirá menos tiempo para su amortización. Dependiendo de la ubicación geográfica y las condiciones climáticas, la intensidad solar varía. Por esta razón, es importante seleccionar la ubicación adecuada que optimice la inversión teniendo en cuenta factores como la intensidad de la radiación solar, clima, tierras aptas y economía. Hay modelos como Global atlas y SimuSOLAR que dan información de idoneidad sobre la radiación solar y las ubicaciones. Sin embargo, estos modelos están restringidos a expertos, cubren áreas geográficas limitadas, no son aptos para casos de uso diferentes de los inicialmente previstos, y adolecen de falta de informes detallados e intuitivos para el público en general. El desarrollo de una cartografía extensa sobre la relación de zonas de sol y de sombra es un trabajo muy complejo que involucra diversos conceptos y retos de ingeniería, necesitando de la integración de diferentes modelos de datos, de calidad y cantidad heterogéneas, con limitaciones presupuestarias, etc. El objetivo de los trabajos de investigación desarrollados ha sido establecer la arquitectura de software para el desarrollo de Sistemas de Soporte de Decisión en el ámbito de las energías renovables en general, y de la energía solar en particular. La característica clave de este enfoque de arquitectura de software es ser capaz de proporcionar Sistemas de Soporte de Decisión que ofrezcan servicios de bajo coste ("low cost") en este contexto. Hagamos una analogía. Imagínese que usted está buscando comprar o alquilar una casa en España. Quiere analizar las características del edificio (por ejemplo dimensiones, jardín, más de una edificación en la parcela) y su entorno (por ejemplo, conexiones, servicios). Para realizar esta tarea puede utilizar los datos gratuitos proporcionados por la Oficina Virtual del Catastro de España junto con imágenes libres de un proveedor de ortofotografías (por ejemplo PNOA, Google o Bing) y datos contextuales libres procedentes de otros organismos locales, regionales y/o nacionales (por ejemplo el Ayuntamiento de Zaragoza, el Gobierno de Aragón, el proyecto Cartociudad). Si alguien integra todos estos orígenes de datos en un sistema (por ejemplo el cliente del servicio de mapas de la Infraestructura de Datos Espaciales de España, IDEE), tiene un Sistema de Soporte de Decisión "low cost" para comprar o alquilar una casa. Este trabajo de investigación tiene como objetivo el desarrollo de un enfoque de arquitectura de software que podría proporcionar un Sistema de Soporte de Decisión "low cost" cuando los consumidores necesitan tomar decisiones relacionadas con las energías renovables, en particular sistemas de energía solar, como podría ser la selección de la mejor opción para instalar un sistema solar, o decidir una inversión en una granja solar comunitaria. Una parte importante de este proceso de investigación ha consistido en el análisis sobre la idoneidad de las tecnologías vinculadas a Grandes almacenamientos de Datos y procesos de Extracción, Transformación y Carga para almacenar y procesar gran cantidad de datos históricos referentes a la energía, e Inteligencia de Negocios para la estructuración y presentación de informes. Por otro lado, ha sido necesario centrar el trabajo en modelos de negocio abierto (infraestructura de servicios web, modelos de datos 3D, técnicas de representación de datos sobre zonas de sol y sombra, y fuentes de datos) para el desarrollo económico del producto. Además, este trabajo identifica casos de uso donde los Sistemas de Soporte de Decisión deben ser el instrumento de resolución de problemas de mercado y de problemas científicos. Por lo tanto, esta tesis tiene como objetivo enfatizar y adoptar las tecnologías citadas para proponer un Sistema de Soporte de Decisión completo para un mejor uso potencial de las energías renovables que denominamos REDSS (del inglés Renewable Energy Decision Support System). El trabajo de investigación ha sido desarrollado con el objeto de encontrar respuestas a las siguientes preguntas de investigación: Preguntas relacionadas a los datos: - ¿Cómo elegir el proceso de creación de datos más adecuado para crear modelos geográficos cuyo coste económico sea razonable? Preguntas relacionadas con la tecnología: - ¿Qué limitaciones tecnológicas actuales tienen las herramientas computacionales para el cálculo de la intensidad y sombra solar? - ¿Cómo se puede adaptar conceptos como Grandes almacenamientos de Datos y la Inteligencia de Negocios en el campo de las energías renovables? - ¿Cómo estructurar y organizar datos relacionados con la intensidad solar y la sombra? - ¿Cuáles son las diferencias significativas entre el método propuesto y otros servicios globales existentes? Preguntas relacionadas con casos de uso: - ¿Cuáles son los casos de uso de REDSS? - ¿Cuáles son los beneficios de REDSS para expertos y público en general? Para darle una forma concreta a la contribución y el enfoque propuesto, se ha desarrollado un prototipo denominado Energy2People basado en principios de Inteligencia de Negocio que no sólo proporciona datos de localización avanzada sino que es una base sobre la que para desarrollar futuros productos comerciales. En su conformación actual, esta herramienta ayuda a descubrir y representar las relaciones de datos clave en el sector de las energías renovables y, permite descubrir al público en general relaciones entre los datos en casos donde no era evidente. Esencialmente, el enfoque propuesto conduce a un aumento en el rendimiento de gestión y visualización de datos. Las principales aportaciones de esta tesis pueden resumirse como siguen: - En primer lugar, esta tesis hace una revisión de varios modelos de sol-sombra de código abierto y cerrado para identificar el alcance de la necesidad de modelos de decisión y de su soporte efectivo. Además, proporciona información detallada sobre fuentes de información gratuita relacionada con datos de radiación solar. - En segundo lugar, se plantea un armazón conceptual para el desarrollo de modelos geográficos de bajo coste. Como ejemplo de la aplicación de esta aproximación se ha desarrollado un modelo de bajo coste de ciudad virtual 3D utilizando datos catastrales públicamente disponibles vía servicios Web. - En tercer lugar, este trabajo propone el uso de REDSS al problema de la toma de decisiones en el campo de la energía solar. Este modelo también cuenta con otros puntos distinguibles como los enfoques de co-creación y Mix-and-match. - En cuarto lugar, esta tesis identifica varios escenarios de aplicaciones reales y varios tipos de actores que deberían salir beneficiados por la aplicación de esta estrategia. - Por último, esta tesis presenta el prototipo "Enery2People" desarrollado para explorar datos de localización de la radiación solar y eventos temporales que sirve como ejemplo práctico de la aproximación planteada en esta tesis. Para hacer más claro el potencial del enfoque propuesto, este prototipo es comparado con otros Atlas Internacionales de la energía renovable

    OLAP Berbasis Spasial pada Data Transaksi Booking di "Koperasi Sehati" Depok

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    Koperasi Sehati Depok memiliki data transaksi booking yang diantaranya berisi data-data pembiayaan. Data-data ini diolah untuk mendapatkan berbagai informasi yang dapat digunakan sebagai bahan analisis. Informasi tersebut dibuat pelaporan agar pengguna khususnya bagian manajemen dapat lebih memahami data-datanya. Salah satu metode analisis dalam memperoleh berbagai informasi adalah menggunakan metode OLAP. Seiring dengan berkembangnya koperasi maka diperlukan model pelaporan yang lebih detail dan dapat dilihat dari berbagai sudut pandang. Selain itu, pelaporan terkait spasial juga sangat dibutuhkan  untuk mengetahui daerah-daerah yang mengalami peningkatan. Oleh karena itu, pada tugas akhir ini  dibuat aplikasi OLAP berbasis spasial yang menghasilkan  informasi strategis, serta memberikan gambaran analisa data sesuai kebutuhan pengguna dalam meningkatkan hasil usaha di Koperasi Sehati depok. Berdasarkan dari uji coba yang dilakukan dengan menggunakan metode OLAP, didapatkan berbagai informasi yang dapat dilihat dari berbagai sudut pandang. Operasi-operasi OLAP seperti slicing, dicing, roll up dan drill down yang telah dilakukan uji coba juga menghasilkan informasi dari berbagai sudut pandang yang sesuai dengan kebutuhan manajeman

    Improving knowledge about the risks of inappropriate uses of geospatial data by introducing a collaborative approach in the design of geospatial databases

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    La disponibilité accrue de l’information géospatiale est, de nos jours, une réalité que plusieurs organisations, et même le grand public, tentent de rentabiliser; la possibilité de réutilisation des jeux de données est désormais une alternative envisageable par les organisations compte tenu des économies de coûts qui en résulteraient. La qualité de données de ces jeux de données peut être variable et discutable selon le contexte d’utilisation. L’enjeu d’inadéquation à l’utilisation de ces données devient d’autant plus important lorsqu’il y a disparité entre les nombreuses expertises des utilisateurs finaux de la donnée géospatiale. La gestion des risques d’usages inappropriés de l’information géospatiale a fait l’objet de plusieurs recherches au cours des quinze dernières années. Dans ce contexte, plusieurs approches ont été proposées pour traiter ces risques : parmi ces approches, certaines sont préventives et d’autres sont plutôt palliatives et gèrent le risque après l'occurrence de ses conséquences; néanmoins, ces approches sont souvent basées sur des initiatives ad-hoc non systémiques. Ainsi, pendant le processus de conception de la base de données géospatiale, l’analyse de risque n’est pas toujours effectuée conformément aux principes d’ingénierie des exigences (Requirements Engineering) ni aux orientations et recommandations des normes et standards ISO. Dans cette thèse, nous émettons l'hypothèse qu’il est possible de définir une nouvelle approche préventive pour l’identification et l’analyse des risques liés à des usages inappropriés de la donnée géospatiale. Nous pensons que l’expertise et la connaissance détenues par les experts (i.e. experts en geoTI), ainsi que par les utilisateurs professionnels de la donnée géospatiale dans le cadre institutionnel de leurs fonctions (i.e. experts du domaine d'application), constituent un élément clé dans l’évaluation des risques liés aux usages inadéquats de ladite donnée, d’où l’importance d’enrichir cette connaissance. Ainsi, nous passons en revue le processus de conception des bases de données géospatiales et proposons une approche collaborative d’analyse des exigences axée sur l’utilisateur. Dans le cadre de cette approche, l’utilisateur expert et professionnel est impliqué dans un processus collaboratif favorisant l’identification a priori des cas d’usages inappropriés. Ensuite, en passant en revue la recherche en analyse de risques, nous proposons une intégration systémique du processus d’analyse de risque au processus de la conception de bases de données géospatiales et ce, via la technique Delphi. Finalement, toujours dans le cadre d’une approche collaborative, un référentiel ontologique de risque est proposé pour enrichir les connaissances sur les risques et pour diffuser cette connaissance aux concepteurs et utilisateurs finaux. L’approche est implantée sous une plateforme web pour mettre en œuvre les concepts et montrer sa faisabilité.Nowadays, the increased availability of geospatial information is a reality that many organizations, and even the general public, are trying to transform to a financial benefit. The reusability of datasets is now a viable alternative that may help organizations to achieve cost savings. The quality of these datasets may vary depending on the usage context. The issue of geospatial data misuse becomes even more important because of the disparity between the different expertises of the geospatial data end-users. Managing the risks of geospatial data misuse has been the subject of several studies over the past fifteen years. In this context, several approaches have been proposed to address these risks, namely preventive approaches and palliative approaches. However, these approaches are often based on ad-hoc initiatives. Thus, during the design process of the geospatial database, risk analysis is not always carried out in accordance neither with the principles/guidelines of requirements engineering nor with the recommendations of ISO standards. In this thesis, we suppose that it is possible to define a preventive approach for the identification and analysis of risks associated to inappropriate use of geospatial data. We believe that the expertise and knowledge held by experts and users of geospatial data are key elements for the assessment of risks of geospatial data misuse of this data. Hence, it becomes important to enrich that knowledge. Thus, we review the geospatial data design process and propose a collaborative and user-centric approach for requirements analysis. Under this approach, the user is involved in a collaborative process that helps provide an a priori identification of inappropriate use of the underlying data. Then, by reviewing research in the domain of risk analysis, we propose to systematically integrate risk analysis – using the Delphi technique – through the design of geospatial databases. Finally, still in the context of a collaborative approach, an ontological risk repository is proposed to enrich the knowledge about the risks of data misuse and to disseminate this knowledge to the design team, developers and end-users. The approach is then implemented using a web platform in order to demonstrate its feasibility and to get the concepts working within a concrete prototype

    Visual Overlay on OpenStreetMap Data to Support Spatial Exploration of Urban Environments

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    Increasing volumes of spatial data about urban areas are captured and made available via volunteered geographic information (VGI) sources, such as OpenStreetMap (OSM). Hence, new opportunities arise for regional exploration that can lead to improvements in the lives of citizens through spatial decision support. We believe that the VGI data of the urban environment could be used to present a constructive overview of the regional infrastructure with the advent of web technologies. Current location-based services provide general map-based information for the end users with conventional local search functionality, and hence, the presentation of the rich urban information is limited. In this work, we analyze the OSM data to classify the geo entities into consequential categories with facilities, landscape and land use distribution. We employ a visual overlay of heat map and interactive visualizations to present the regional characterization on OSM data classification. In the proposed interface, users are allowed to express a variety of spatial queries to exemplify their geographic interests. They can compare the characterization of urban areas with respect to multiple spatial dimensions of interest and can search for the most suitable region. The search experience is further enhanced via efficient optimization and interaction methods to support the decision making of end users. We report the end user acceptability and efficiency of the proposed system via usability studies and performance analysis comparison. Document type: Articl

    Geomatics Applications to Contemporary Social and Environmental Problems in Mexico

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    Trends in geospatial technologies have led to the development of new powerful analysis and representation techniques that involve processing of massive datasets, some unstructured, some acquired from ubiquitous sources, and some others from remotely located sensors of different kinds, all of which complement the structured information produced on a regular basis by governmental and international agencies. In this chapter, we provide both an extensive revision of such techniques and an insight of the applications of some of these techniques in various study cases in Mexico for various scales of analysis: from regional migration flows of highly qualified people at the country level and the spatio-temporal analysis of unstructured information in geotagged tweets for sentiment assessment, to more local applications of participatory cartography for policy definitions jointly between local authorities and citizens, and an automated method for three dimensional (3D) modelling and visualisation of forest inventorying with laser scanner technology

    Doctor of Philosophy

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    dissertationRecent advancements in mobile devices - such as Global Positioning System (GPS), cellular phones, car navigation system, and radio-frequency identification (RFID) - have greatly influenced the nature and volume of data about individual-based movement in space and time. Due to the prevalence of mobile devices, vast amounts of mobile objects data are being produced and stored in databases, overwhelming the capacity of traditional spatial analytical methods. There is a growing need for discovering unexpected patterns, trends, and relationships that are hidden in the massive mobile objects data. Geographic visualization (GVis) and knowledge discovery in databases (KDD) are two major research fields that are associated with knowledge discovery and construction. Their major research challenges are the integration of GVis and KDD, enhancing the ability to handle large volume mobile objects data, and high interactivity between the computer and users of GVis and KDD tools. This dissertation proposes a visualization toolkit to enable highly interactive visual data exploration for mobile objects datasets. Vector algebraic representation and online analytical processing (OLAP) are utilized for managing and querying the mobile object data to accomplish high interactivity of the visualization tool. In addition, reconstructing trajectories at user-defined levels of temporal granularity with time aggregation methods allows exploration of the individual objects at different levels of movement generality. At a given level of generality, individual paths can be combined into synthetic summary paths based on three similarity measures, namely, locational similarity, directional similarity, and geometric similarity functions. A visualization toolkit based on the space-time cube concept exploits these functionalities to create a user-interactive environment for exploring mobile objects data. Furthermore, the characteristics of visualized trajectories are exported to be utilized for data mining, which leads to the integration of GVis and KDD. Case studies using three movement datasets (personal travel data survey in Lexington, Kentucky, wild chicken movement data in Thailand, and self-tracking data in Utah) demonstrate the potential of the system to extract meaningful patterns from the otherwise difficult to comprehend collections of space-time trajectories

    Developing Data Extraction and Dynamic Data Visualization (Styling) Modules for Web GIS Risk Assessment System (WGRAS)

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    Interactive web-GIS tools play an important role in determining disaster risk assessment which ultimately result in reduction of unexpected damages, cost and saves millions of lives. Disaster management practitioners largely benefited information at their disposal about location where possible incidents are eminent, anticipate the impact and project possible outcomes to help mitigate and organize proper response. It is also important to note that, accurate and timely information is critical for coherent coordination in response to disasters. All the above can be achieved through proper data collection combined with computer assisted modelling, analysis, production and timely dissemination of spatial information. This Master’s thesis aims to extend features of Web GIS for Risk Assessment (WGRAS) project conducted at the Department of Physical Geography and Ecosystem Science at Lund University. The work includes development of tools for geospatial data acquisition and extraction from freely available external open non-commercial sources and dynamic, user-oriented map Visualization allowing user-defined symbolization and coloring resulting flexible visual portrayal of geospatial data in the web environment. In this regard, solutions are driven based upon open source, open data and implementation strictly complies with open web standard protocols and web services. As a result, WGRAS is furnished with easy and user driven raw geo-spatial data extracts for an area of interest from OpenStreetMap (OSM). Thus, data is automatically stored for later use for different spatial modelling and analysis. The second most important contribution of this thesis is the feature developed to solve visualization of geographic information through a map server where maps are generated with a pre-defined style that limits user’s visual needs. Visualization module enables dynamic definition of style (symbolization and coloring) data which assist non-GIS expert to produce instant and meaningful presentation of maps to the end user. Overall, the work in this practical thesis adds value to disaster management and analysis in terms of easy provision of data and enabling clear dissection of disaster prone areas using effective visualization mechanism.Interactive web-GIS tools play an important role in determining disaster risk assessment which ultimately result in reduction of unexpected damages, cost and saves millions of lives. Disaster management practitioners largely benefited information at their disposal about location where possible incidents are eminent, anticipate the impact and project possible outcomes to help mitigate and organized response. It is also important to note that, accurate and timely information is critical for coherent coordination in response to disasters. This can be achieved through proper data collection combined with computer assisted modelling, analysis, production and timely dissemination of spatial information. This Master’s thesis aims to extend features of Web GIS for Risk Assessment (WGRAS) project conducted at the Department of Physical Geography and Ecosystem Science at Lund University. Modules are developed to enable easy integration of geospatial data extraction from freely available sources which are open to use and non-commercial. Implementation is facilitated with intuitive user interface which allows extracts for an area by location name(s) or area defined by two latitude and two longitude values. The other major contribution of the study focuses on visualization of geographic information in the web environment. Currently, map servers use pre-defined styling mechanism which virtually doesn’t satisfy user’s visual needs. This module enable dynamic and user-oriented map visualization allowing non-GIS experts to define (symbolization and colouring) and produce instant and meaningful presentation of maps to the end user. As recommendation, visualization of geographic data in the web environment should further be examined, especially the map servers in use should integrate powerful and meaningful dynamic styling on top existing pre-defined style. In conclusion, this thesis adds value for disaster management and analysis in terms of easy provision of geographic data and enabling clear dissection of disaster prone areas using effective visualization mechanism
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