A personalised pedestrian navigation system

Many existing navigation systems facilitate pedestrian routing but lack the provision of personalised route alternatives tailored to individual needs. Previous research suggests that pedestrians often prioritise factors such as safety or accessibility over the shortest possible route. This paper investigates ways to enhance existing pedestrian navigation systems and improve walking experiences by providing personalised routes based on walking preferences. This is achieved by defining a set of routing preferences and implementing a modified version of Dijkstra’s algorithm. The goal of this work is to promote walking by enhancing mobility, accessibility, comfort, and safety

Capturing time in space : Dynamic analysis of accessibility and mobility to support spatial planning with open data and tools

Understanding the spatial patterns of accessibility and mobility are a key (factor) to comprehend the functioning of our societies. Hence, their analysis has become increasingly important for both scientific research and spatial planning. Spatial accessibility and mobility are closely related concepts, as accessibility describes the potential to move by modeling, whereas spatial mobility describes the realized movements of individuals. While both spatial accessibility and mobility have been widely studied, the understanding of how time and temporal change affects accessibility and mobility has been rather limited this far. In the era of ‘big data’, the wealth of temporally sensitive spatial data has made it possible, better than ever, to capture and understand the temporal realities of spatial accessibility and mobility, and hence start to understand better the dynamics of our societies and complex living environment. In this thesis, I aim to develop novel approaches and methods to study the spatio-temporal realities of our living environments via concepts of accessibility and mobility: How people can access places, how they actually move, and how they use space. I inspect these dynamics on several temporal granularities, covering hourly, daily, monthly, and yearly observations and analyses. With novel big data sources, the methodological development and careful assessment of the information extracted from them is extremely important as they are increasingly used to guide decision-making. Hence, I investigate the opportunities and pitfalls of different data sources and methodological approaches in this work. Contextually, I aim to reveal the role of time and the mode of transportation in relation to spatial accessibility and mobility, in both urban and rural environments, and discuss their role in spatial planning. I base my findings on five scientific articles on studies carried out in: Peruvian Amazonia; national parks of South Africa and Finland; Tallinn, Estonia; and Helsinki metropolitan area, Finland. I use and combine data from various sources to extract knowledge from them, including GPS devices; transportation schedules; mobile phones; social media; statistics; land-use data; and surveys. My results demonstrate that spatial accessibility and mobility are highly dependent on time, having clear diurnal and seasonal changes. Hence, it is important to consider temporality when analyzing accessibility, as people, transport and activities all fluctuate as a function of time that affects e.g. the spatial equality of reaching services. In addition, different transport modes should be considered as there are clear differences between them. Furthermore, I show that, in addition to the observed spatial population dynamics, also nature’s own dynamism affects accessibility and mobility on a regional level due to the seasonal variation in river-levels. Also, the visitation patterns in national parks vary significantly over time, as can be observed from social media. Methodologically, this work demonstrates that with a sophisticated fusion of methods and data, it is possible to assess; enrich; harmonize; and increase the spatial and temporal accuracy of data that can be used to better inform spatial planning and decision-making. Finally, I wish to emphasize the importance of bringing scientific knowledge and tools into practice. Hence, all the tools, analytical workflows, and data are openly available for everyone whenever possible. This approach has helped to bring the knowledge and tools into practice with relevant stakeholders in relation to spatial planning

Approach for creating useful, gamified and social map applications utilising privacy-preserving crowdsourcing

The production and use of geographic information have become easier and more social. The interactivity of maps has fundamentally changed, not only because the touch-based interfaces are easier to use, but also because maps offer possibilities to interact with others. Map applications allow citizens to contribute but also share content to others. This contribution and sharing done by regular people is referred to as crowdsourcing. Map applications that utilise crowdsourcing face specific issues regarding the creation process, the usefulness and the crowdsourcing. These issues, however, have not been studied comprehensively and lack real world examples. This dissertation is the initial step to fill this gap by studying map applications that utilise crowdsourcing. These map applications are described using the design science research approach. Three issues relevant for the map application studied are: 1) the creation process, 2) utility requirements and usability heuristics, and 3) crowdsourcing approach. These issues are studied by using the design science research approach to produce theoretical and empirical knowledge of three map applications utilising crowdsourcing. The aim is to use this knowledge to form a design science research based approach suitable for creating map applications utilising crowdsourcing. The results regarding the creation process indicate that following a specific approach will help in creating crowdsourced map applications. This dissertation provides a customised design science research approach for creating crowdsourced map applications. Furthermore, prescriptive knowledge that provides real world examples crowdsourced map applications is provided. The results concerning the usefulness of map applications utilising crowdsourcing indicate that there are specific utility and usability requirements to be accounted for. This dissertation provides key utility requirements and usability heuristics for crowdsourced map applications. In general, a map interface for exploring and sharing content is needed. The map interface should be simple, citizens should be supported and interaction should be intuitive. The results concerning the crowdsourcing approach of map applications indicate that there is a need for specifying how citizens are involved in the process. This dissertation provides key requirements of the crowdsourcing approach of these types of map applications. The community driven crowdsourcing approach should be supported by official content and an engagement approach based on gamified and social elements to motivate content sharing. Privacy of citizens should be preserved by applying the privacy by design approach throughout the creation process. Privacy-preserving map applications utilising community-driven crowdsourcing, in which citizens can be engaged with gamification and social elements to explore and share content can be created by following the designs science research based approach presented in this dissertation.Geospatiaalisen eli paikkaan liittyvän tiedon tuotanto ja käyttö on helpottunut ja muuttunut yhä yhteisöllisemmäksi. Myös karttojen vuorovaikutteisuus on perustavanlaatuisesti muuttunut. Karttapohjaiset käyttöliittymät ovat yhä helppokäyttöisempiä ja niiden avulla kansalaiset voivat tuottaa tietoa, mutta myös jakaa sitä toisilleen. Tätä tavallisten kansalaisten tekemää tiedon tuottamista ja jakamista kutsutaan joukkoistamiseksi. Karttasovelluksiin, jotka hyödyntävät joukkoistettua tiedonkeruuta liittyy kuitenkin erityisiä haasteita niiden luomisen, hyödyllisyyden sekä joukkoistamisen osalta. Näitä haasteita ei ole vielä samanaikaisesti tutkittu kattavasti eikä näistä karttasovelluksista ole tarjolla tarpeeksi käytännön esimerkkejä ja tietoa. Tämä väitöskirja on ensimmäinen askel näiden haasteiden ratkaisemiseen, sillä tässä väitöskirjassa tutkitaan joukkoistamista hyödyntäviä karttasovelluksia. Väitöskirjassa perehdytään kolmeen karttasovelluksiin liittyvään haasteeseen, jotka ovat: 1) luomisprosessin lähestymistapa, 2) toiminnalliset vaatimukset ja käytettävyyden ohjeet ja 3) joukkoistamiseen käytetty lähestymistapa. Näitä haasteita tutkitaan tuottamalla tietoa kolmesta joukkoistamista hyödyntävästä karttasovelluksesta käyttäen kehitystutkimukseen perustuvaa tutkimusmenetelmää. Tätä tietoa käyttäen tavoitteena on muokata kehitystutkimukseen perustuvaa lähestymistapaa, jotta se soveltuisi joukkoistamista hyödyntävien karttasovellusten luomiseen. Luontiprosessin osalta tulokset osoittavat, että tieteellisen lähestymistavan seuraaminen helpottaa joukkoistettujen karttasovelluksien luomisessa. Väitöskirja ehdottaa muokattua kehitystytkimukseen perustuvaa lähestymistapaa joukkoistettujen karttasovellusten luomiseen. Lisäksi väitöskirja tarjoaa kuvailevia sekä ohjailevia tietoja joukkoistetuista karttasovelluksista käytännön esimerkein. Hyödyllisyyden osalta tulokset osoittavat, että joukkoistetuilla karttasovelluksilla on erityisiä toiminnallisia ja käytettävyyden vaatimuksia. Väitöskirja kokoaa keskeisiä toiminnallisia vaatimuksia sekä käytettävyyden ohjeita. Vaatimuksiin kuuluu helppokäyttöinen kansalaista tukeva karttakäyttöliittymä sisältöjen tutkimiseen sekä jakamiseen. Joukkoistamisen osalta tulokset osoittavat, että on tarve määritellä kuinka kansalaisen osallistuvat prosessiin. Tämä väitöskirja ehdottaa keskeisiä vaatimuksia lähestymistavalle joukkoistamiseen. Yhteisölähtöiseen joukkoistamiseen perustuvaa lähestymistapaa tulisi tukea karttasovelluksen sisällöillä, esimerkiksi kiinnostavalla taustakartalla. Lisäksi pelillisyyteen ja yhteisöllisyyteen perustuvalla sitouttamisella kansalaisia voidaan kannustaa sisältöjen jakamiseen. Kansalaisten yksityisyys tulisi turvata seuraamalla sisäänrakennetun tietosuojan lähestymistapaa läpi koko karttasovelluksen luomisprosessin ajan. Tässä väitöskirjassa esitettyä kehitystutkimukseen perustuvaa lähestymistapaa seuraamalla voidaan luoda yksityisyyden suojaavia ja yhteisölähtöistä joukkoistamista hyödyntäviä karttasovelluksia, joissa kansalaiset sitoutetaan pelillisyyden ja yhteisöllisyyden keinoin tutkimaan ja jakamaan sisältöjä

Continuously Generalizing Buildings to Built-up Areas by Aggregating and Growing

International audienceTo enable smooth zooming, we propose a method to continuously generalize buildings from a given start map to a smaller-scale goal map, where there are only built-up area polygons instead of individual building polygons. We name the buildings on the start map original buildings. For an intermediate scale, we aggregate the original buildings that will become too close by adding bridges. We grow (bridged) original buildings based on buffering, and simplify the grown buildings. We take into account the shapes of the buildings both at the previous map and goal map to make sure that the buildings are always growing. The running time of our method is in O(n 3), where n is the number of edges of all the original buildings. The advantages of our method are as follows. First, the buildings grow continuously and, at the same time, are simplified. Second, right angles of buildings are preserved during growing: the merged buildings still look like buildings. Third, the distances between buildings are always larger than a specified threshold. We do a case study to show the performances of our method

Capturing time in space : dynamic analysis of accessibility and mobility to support spatial planning with open data and tools

Understanding the spatial patterns of accessibility and mobility are a key (factor) to comprehend the functioning of our societies. Hence, their analysis has become increasingly important for both scientific research and spatial planning. Spatial accessibility and mobility are closely related concepts, as accessibility describes the potential to move by modeling, whereas spatial mobility describes the realized movements of individuals. While both spatial accessibility and mobility have been widely studied, the understanding of how time and temporal change affects accessibility and mobility has been rather limited this far. In the era of ‘big data’, the wealth of temporally sensitive spatial data has made it possible, better than ever, to capture and understand the temporal realities of spatial accessibility and mobility, and hence start to understand better the dynamics of our societies and complex living environment. In this thesis, I aim to develop novel approaches and methods to study the spatio-temporal realities of our living environments via concepts of accessibility and mobility: How people can access places, how they actually move, and how they use space. I inspect these dynamics on several temporal granularities, covering hourly, daily, monthly, and yearly observations and analyses. With novel big data sources, the methodological development and careful assessment of the information extracted from them is extremely important as they are increasingly used to guide decision-making. Hence, I investigate the opportunities and pitfalls of different data sources and methodological approaches in this work. Contextually, I aim to reveal the role of time and the mode of transportation in relation to spatial accessibility and mobility, in both urban and rural environments, and discuss their role in spatial planning. I base my findings on five scientific articles on studies carried out in: Peruvian Amazonia; national parks of South Africa and Finland; Tallinn, Estonia; and Helsinki metropolitan area, Finland. I use and combine data from various sources to extract knowledge from them, including GPS devices; transportation schedules; mobile phones; social media; statistics; land-use data; and surveys. My results demonstrate that spatial accessibility and mobility are highly dependent on time, having clear diurnal and seasonal changes. Hence, it is important to consider temporality when analyzing accessibility, as people, transport and activities all fluctuate as a function of time that affects e.g. the spatial equality of reaching services. In addition, different transport modes should be considered as there are clear differences between them. Furthermore, I show that, in addition to the observed spatial population dynamics, also nature’s own dynamism affects accessibility and mobility on a regional level due to the seasonal variation in river-levels. Also, the visitation patterns in national parks vary significantly over time, as can be observed from social media. Methodologically, this work demonstrates that with a sophisticated fusion of methods and data, it is possible to assess; enrich; harmonize; and increase the spatial and temporal accuracy of data that can be used to better inform spatial planning and decision-making. Finally, I wish to emphasize the importance of bringing scientific knowledge and tools into practice. Hence, all the tools, analytical workflows, and data are openly available for everyone whenever possible. This approach has helped to bring the knowledge and tools into practice with relevant stakeholders in relation to spatial planning. Keywords: Accessibility; Spatial mobility; Spatio-temporal; Multimodal; Travel time; Open data; Social media; GIS; Data science; Data mining; Spatial planning; National parks; Finland; South Africa; Peruvian Amazonia; Helsinki Region; TallinnAlueellisen saavutettavuuden ja ihmisten liikkumisen rakenteiden hahmottaminen on tärkeää yhteiskunnan toiminnan ymmärtämisessä. Saavutettavuusanalyyseistä on tullut yksi keskeisistä työkaluista alueellisen suunnittelun ja päätöksenteon tueksi. Käsitteinä saavutettavuus ja liikkuminen ovat lähellä toisiaan. Saavutettavuudella tarkoitetaan tyypillisesti ihmisten mahdollisuutta saavuttaa eri paikkoja liikkumalla, kun ihmisten liikkumisen tutkimus keskittyy toteutuneeseen liikkumiseen. Saavutettavuuden ja todellisen liikkumisen alueellisia rakenteita on tutkittu melko paljon eri ympäristöissä. Rakenteiden ajallisten muutosten huomioiminen saavutettavuus- ja liikkumistutkimuksessa on ollut paljon vähäisempää. Nykyiset massiiviset digitaaliset tietoaineistot ovat mahdollistaneet yhteiskunnan eri toimintojen tarkastelun ennennäkemättömällä tarkkuudella niin ajallisesti kuin alueellisestikin. Väitöskirjassani pyrin kehittämään ja soveltamaan uusia lähestymistapoja sekä analyyttisia työkaluja alueellisen saavutettavuuden sekä ihmisten liikkumisen tutkimuksessa. Lisäksi pyrin ymmärtämään kuinka saavutettavuusrakenteet sekä ihmisten liikkumisen rakenteet vaihtelevat ajassa ja tilassa eri aikaperspektiiveillä ulottuen tunneista ja päivistä aina kuukausittaisiin ja vuosienvälisiin tarkasteluihin. Työni anti tieteelliseen keskusteluun on menetelmäpainotteinen, mutta tarjoan myös kontekstisidonnaisia havaintoja tutkimusalueiltani. Uusien tietolähteiden sekä menetelmien suhteen on tärkeää ymmärtää toisaalta niiden tarjoamat mahdollisuudet, mutta myös heikkoudet. Yksi väitöskirjani tavoite onkin tarkastella näitä tekijöitä eri aineistojen ja menetelmien suhteen. Väitöskirjani koostuu johdanto-osasta sekä viidestä tieteellisestä artikkelista. Artikkelit on toteutettu erilaisissa maantieteellisissä ympäristöissä: Perun Amazoniassa, Suomen ja Etelä-Afrikan kansallispuistoissa, Tallinnassa sekä Helsingin metropolialueella. Tulokseni osoittavat, että alueelliset saavutettavuuden ja liikkumisen rakenteet vaihtelevat merkittävästi eri ajankohtina ja niissä on selkeitä päivittäisiä ja kausittaisia vaihteluja. Ajallinen vaihtelu kohdistuu kaikkiin saavutettavuuden komponentteihin, sillä niin liikennejärjestelmä, palveluverkko, kuin ihmisten sijainnitkin vaihtelevat merkittävästi ajassa. Näiden yhteisvaikutuksesta saavutettavuus saattaa samalla alueellakin näyttäytyä eri ajankohtina hyvin erilaisena. Saavuttavuuden ajallinen vaihtelu olisikin tärkeää huomioida entistä paremmin esimerkiksi suunnittelussa. Lisäksi saavutettavuuden alueelliset rakenteet näyttäytyvät hyvin erilaisina riippuen siitä, millä kulkutavalla saavutettavuutta mallinnetaan. Autoilijan saavutettavuustodellisuus on toisenlainen kuin joukkoliikenteen käyttäjän. Tulokseni osoittavat, että myös luonnon dynamiikalla voi olla suuri merkitys saavutettavuuteen. Esimerkiksi Amazonian jokien vedenkorkeuden vuodenaikainen vaihtelu vaikuttaa suuresti navigoimiseen ja saavutettavuusrakenteisiin alueellisella tasolla. Liikenneverkon dynaamisuuden lisäksi myös ihmisten liike, ja ihmisten sijainnin dynaamisuus, tulisi ottaa huomioon saavutettavuusmallinnuksessa. Ihmisten vaihtelevien sijaintien tutkimus on perinteisesti vaikeaa, mutta uusilla aineistolähteillä, kuten sosiaalisella medialla, voidaan tuottaa tästä uutta tietoa. Toisaalta dynaaminen saavutettavuus on pitkälti riippuvainen kohdepisteiden, kuten palveluiden alueellisista rakenteista. Alueilla joissa liikenneverkko on melko vakiintunut, palveluiden rakennemuutoksilla saattaa olla liikennehankkeita suurempi vaikutus saavutettavuuteen. Menetelmällisesti väitöskirjani osoittaa eri datalähteiden ja menetelmien yhdistelyn tärkeyden datan spatiaalisen ja ajallisen tarkkuuden parantamisessa, yhdenmukaistamisessa, laadun arvioimisessa, ja rikastamisessa. Lopuksi haluan korostaa tieteellisen tiedon, menetelmien ja aineistojen avoimuuden tärkeyttä, sillä sen avulla tehty työ on mahdollista saada tehokkaasti osaksi käytännön suunnittelua ja päätöksentekoa. Väitöskirjassani kehittämäni työkalut ja sen aikana tuotetut datat onkin julkaistu pääsääntöisesti avoimesti. Tämän ansiosta niitä voidaan vapaasti hyödyntää ja niiden laatua voidaan arvioida kriittisesti. Avoimuuden seurauksena työssä kehitetyt menetelmät ovat jo päätyneet osaksi käytännön aluesuunnittelutyötä. Asiasanat: Saavutettavuus; Liikkuminen; Aika-tilallisuus; Multimodaalisuus; Matka-aika; Avoin data; GIS; Sosiaalinen media; Datatiede; Tiedonlouhinta; Alueellinen suunnittelu; Kansallispuistot; Suomi; Etelä-Afrikka; Perun Amazonia; Pääkaupunkiseutu; Tallinn

Mapping and the Citizen Sensor

Maps are a fundamental resource in a diverse array of applications ranging from everyday activities, such as route planning through the legal demarcation of space to scientific studies, such as those seeking to understand biodiversity and inform the design of nature reserves for species conservation. For a map to have value, it should provide an accurate and timely representation of the phenomenon depicted and this can be a challenge in a dynamic world. Fortunately, mapping activities have benefitted greatly from recent advances in geoinformation technologies. Satellite remote sensing, for example, now offers unparalleled data acquisition and authoritative mapping agencies have developed systems for the routine production of maps in accordance with strict standards. Until recently, much mapping activity was in the exclusive realm of authoritative agencies but technological development has also allowed the rise of the amateur mapping community. The proliferation of inexpensive and highly mobile and location aware devices together with Web 2.0 technology have fostered the emergence of the citizen as a source of data. Mapping presently benefits from vast amounts of spatial data as well as people able to provide observations of geographic phenomena, which can inform map production, revision and evaluation. The great potential of these developments is, however, often limited by concerns. The latter span issues from the nature of the citizens through the way data are collected and shared to the quality and trustworthiness of the data. This book reports on some of the key issues connected with the use of citizen sensors in mapping. It arises from a European Co-operation in Science and Technology (COST) Action, which explored issues linked to topics ranging from citizen motivation, data acquisition, data quality and the use of citizen derived data in the production of maps that rival, and sometimes surpass, maps arising from authoritative agencies

Spatial and Temporal Sentiment Analysis of Twitter data

The public have used Twitter world wide for expressing opinions. This study focuses on spatio-temporal variation of georeferenced Tweets’ sentiment polarity, with a view to understanding how opinions evolve on Twitter over space and time and across communities of users. More specifically, the question this study tested is whether sentiment polarity on Twitter exhibits specific time-location patterns. The aim of the study is to investigate the spatial and temporal distribution of georeferenced Twitter sentiment polarity within the area of 1 km buffer around the Curtin Bentley campus boundary in Perth, Western Australia. Tweets posted in campus were assigned into six spatial zones and four time zones. A sentiment analysis was then conducted for each zone using the sentiment analyser tool in the Starlight Visual Information System software. The Feature Manipulation Engine was employed to convert non-spatial files into spatial and temporal feature class. The spatial and temporal distribution of Twitter sentiment polarity patterns over space and time was mapped using Geographic Information Systems (GIS). Some interesting results were identified. For example, the highest percentage of positive Tweets occurred in the social science area, while science and engineering and dormitory areas had the highest percentage of negative postings. The number of negative Tweets increases in the library and science and engineering areas as the end of the semester approaches, reaching a peak around an exam period, while the percentage of negative Tweets drops at the end of the semester in the entertainment and sport and dormitory area. This study will provide some insights into understanding students and staff ’s sentiment variation on Twitter, which could be useful for university teaching and learning management

Building Semantic Knowledge Graphs from (Semi-)Structured Data: A Review

Knowledge graphs have, for the past decade, been a hot topic both in public and private domains, typically used for large-scale integration and analysis of data using graph-based data models. One of the central concepts in this area is the Semantic Web, with the vision of providing a well-defined meaning to information and services on the Web through a set of standards. Particularly, linked data and ontologies have been quite essential for data sharing, discovery, integration, and reuse. In this paper, we provide a systematic literature review on knowledge graph creation from structured and semi-structured data sources using Semantic Web technologies. The review takes into account four prominent publication venues, namely, Extended Semantic Web Conference, International Semantic Web Conference, Journal of Web Semantics, and Semantic Web Journal. The review highlights the tools, methods, types of data sources, ontologies, and publication methods, together with the challenges, limitations, and lessons learned in the knowledge graph creation processes.publishedVersio