822 research outputs found
Developing a GIS-Database and Risk Index for Potentially Polluting Marine Sites
The increasing availability of geospatial marine data provides an opportunity for hydrographic offices to contribute to the identification of “Potentially Polluting Marine Sites” (PPMS). These include shipwrecks, oil rigs, pipelines, and dumping areas. To adequately assess the environmental risk of these sites, relevant information must be collected and converted into a multi-scale geodatabase suitable for site inventory and geo-spatial analysis. In addition, a Risk Index – representing an assessment of the magnitude of risk associated with any site – can be derived to determine the potential impacts of these PPMS. However, the successful collection and integration of PPMS information requires some effort to ‘normalize’ and standardize the data based on recognized international standards. In particular, there is benefit in structuring the data in conformance with the Universal Hydrographic Data Model (IHO S-100) recently adopted by the International Hydrographic Organization. In this paper, an S-100 compliant product specification for a PPMS geo-spatial database and associated Marine Site Risk Index is proposed which can be used by national hydrographic offices and marine protection agencies
Potentially Polluting Marine Sites GeoDB: An S-100 Geospatial Database as an Effective Contribution to the Protection of the Marine Environment
Potentially Polluting Marine Sites (PPMS) are objects on, or areas of, the seabed that may release pollution in the future. A rationale for, and design of, a geospatial database to inventory and manipu-late PPMS is presented. Built as an S-100 Product Specification, it is specified through human-readable UML diagrams and implemented through machine-readable GML files, and includes auxiliary information such as pollution-control resources and potentially vulnerable sites in order to support analyses of the core data. The design and some aspects of implementation are presented, along with metadata requirements and structure, and a perspective on potential uses of the database
Automatic visualization and control of arbitrary numerical simulations
Authors’ preprint version as submitted to ECCOMAS Congress 2016, Minisymposium 505 - Interactive Simulations in Computational Engineering. Abstract: Visualization of numerical simulation data has become a cornerstone for many industries and research areas today. There exists a large amount of software support, which is usually tied to specific problem domains or simulation platforms. However, numerical simulations have commonalities in the building blocks of their descriptions (e. g., dimensionality, range constraints, sample frequency). Instead of encoding these descriptions and their meaning into software architecures we propose to base their interpretation and evaluation on a data-centric model. This approach draws much inspiration from work of the IEEE Simulation Interoperability Standards Group as currently applied in distributed (military) training and simulation scenarios and seeks to extend those ideas. By using an extensible self-describing protocol format, simulation users as well as simulation-code providers would be able to express the meaning of their data even if no access to the underlying source code was available or if new and unforseen use cases emerge. A protocol definition will allow simulation-domain experts to describe constraints that can be used for automatically creating appropriate visualizations of simulation data and control interfaces. Potentially, this will enable leveraging innovations on both the simulation and visualization side of the problem continuum. We envision the design and development of algorithms and software tools for the automatic visualization of complex data from numerical simulations executed on a wide variety of platforms (e. g., remote HPC systems, local many-core or GPU-based systems). We also envisage using this automatically gathered information to control (or steer) the simulation while it is running, as well as providing the ability for fine-tuning representational aspects of the visualizations produced
Automatic visualization and control of arbitrary numerical simulations
Authors’ preprint version as submitted to ECCOMAS Congress 2016, Minisymposium 505 - Interactive Simulations in Computational Engineering. Abstract: Visualization of numerical simulation data has become a cornerstone for many industries and research areas today. There exists a large amount of software support, which is usually tied to specific problem domains or simulation platforms. However, numerical simulations have commonalities in the building blocks of their descriptions (e. g., dimensionality, range constraints, sample frequency). Instead of encoding these descriptions and their meaning into software architecures we propose to base their interpretation and evaluation on a data-centric model. This approach draws much inspiration from work of the IEEE Simulation Interoperability Standards Group as currently applied in distributed (military) training and simulation scenarios and seeks to extend those ideas. By using an extensible self-describing protocol format, simulation users as well as simulation-code providers would be able to express the meaning of their data even if no access to the underlying source code was available or if new and unforseen use cases emerge. A protocol definition will allow simulation-domain experts to describe constraints that can be used for automatically creating appropriate visualizations of simulation data and control interfaces. Potentially, this will enable leveraging innovations on both the simulation and visualization side of the problem continuum. We envision the design and development of algorithms and software tools for the automatic visualization of complex data from numerical simulations executed on a wide variety of platforms (e. g., remote HPC systems, local many-core or GPU-based systems). We also envisage using this automatically gathered information to control (or steer) the simulation while it is running, as well as providing the ability for fine-tuning representational aspects of the visualizations produced
Slovenian, european and international standards for spatial data
This paper presents a twenty-year development and outcomes \ud
of ISO technical committee (TC) 211 – Geographic \ud
Information/Geomatics, which has developed around 66 \ud
ISO standards, technical reports and amendments (group \ud
with 191xx ISO number). Further development in the field \ud
of geoinformation affects the continuation, maintenance and \ud
updating of deliverables that is evident from the TC program \ud
for the coming years. The planned output will be a set of \ud
additional 24 new or revised ISO standards and technical \ud
specifications. The impact of open standards (OGC) in \ud
the domain of formal standardization is also outlined. \ud
Furthermore, the paper describes the renewed activities of \ud
CEN/TC 287 GI, which adopts ISO standards of TC 211 \ud
as European standards (EN). Also the role of SIST/TC GIG \ud
is presented that follows the activities of both the mentioned \ud
technical committees and adopts adequate Slovenian \ud
standards (SIST) and technical reports. Furthermore, the \ud
conclusions include some considerations about the obstacles \ud
and problems arising from the progress and non-acceptance \ud
of the mentioned standardization in Sloveni
Fachlich erweiterbare 3D-Stadtmodelle – Management, Visualisierung und Interaktion
Domain-extendable semantic 3D city models are complex mappings and inventories of the urban environment which can be utilized as an integrative information backbone to facilitate a range of application fields like urban planning, environmental simulations, disaster management, and energy assessment. Today, more and more countries and cities worldwide are creating their own 3D city models based on the CityGML specification which is an international standard issued by the Open Geospatial Consortium (OGC) to provide an open data model and XML-based format for describing the relevant urban objects with regards to their 3D geometry, topology, semantics, and appearance. It especially provides a flexible and systematic extension mechanism called “Application Domain Extension (ADE)” which allows third parties to dynamically extend the existing CityGML definitions with additional information models from different application domains for representing the extended or newly introduced geographic object types within a common framework. However, due to the consequent large size and high model complexity, the practical utilization of country-wide CityGML datasets has posed a tremendous challenge regarding the setup of an extensive application system to support the efficient data storage, analysis, management, interaction, and visualization. These requirements have been partly solved by the existing free 3D geo-database solution called ‘3D City Database (3DCityDB)’ which offers a rich set of functionalities for dealing with standard CityGML data models, but lacked the support for CityGML ADEs.
The key motivation of this thesis is to develop a reliable approach for extending the existing database solution to support the efficient management, visualization, and interaction of large geospatial data elements of arbitrary CityGML ADEs. Emphasis is first placed on answering the question of how to dynamically extend the relational database schema by parsing and interpreting the XML schema files of the ADE and dynamically create new database tables accordingly. Based on a comprehensive survey of the related work, a new graph-based framework has been proposed which uses typed and attributed graphs for semantically representing the object-oriented data models of CityGML ADEs and utilizes graph transformation systems to automatically generate compact table structures extending the 3DCityDB. The transformation process is performed by applying a series of fine-grained graph transformation rules which allow users to declaratively describe the complex mapping rules including the optimization concepts that are employed in the development of the 3DCityDB database schema.
The second major contribution of this thesis is the development of a new multi-level system which can serve as a complete and integrative platform for facilitating the various analysis, simulation, and modification operations on the complex-structured 3D city models based on CityGML and 3DCityDB. It introduces an additional application level based on a so-called ‘app-concept’ that allows for constructing a light-weight web application to reach a good balance between the high data model complexity and the specific application requirements of the end users. Each application can be easily built on top of a developed 3D web client whose functionalities go beyond the efficient 3D geo-visualization and interactive exploration, and also allows for performing collaborative modifications and analysis of 3D city models by taking advantage of the Cloud Computing technology. This multi-level system along with the extended 3DCityDB have been successfully utilized and evaluated by many practical projects.Fachlich erweiterbare semantische 3D-Stadtmodelle sind komplexe Abbildungen und Datenbestände der städtischen Umgebung, die als ein integratives Informationsrückgrat genutzt werden können, um eine Reihe von Anwendungsfeldern wie z. B. Stadtplanung, Umweltsimulationen, Katastrophenmanagement und Energiebewertung zu ermöglichen. Heute schaffen immer mehr Länder und Städte weltweit ihre eigenen 3D-Stadtmodelle auf Basis des internationalen Standards CityGML des Open Geospatial Consortium (OGC), um ein offenes Datenmodell und ein XML-basiertes Format zur Beschreibung der relevanten Stadtobjekte in Bezug auf ihre 3D-Geometrien, Topologien, Semantik und Erscheinungen zur Verfügung zu stellen. Es bietet insbesondere einen flexiblen und systematischen Erweiterungsmechanismus namens „Application Domain Extension“ (ADE), der es Dritten ermöglicht, die bestehenden CityGML-Definitionen mit zusätzlichen Informationsmodellen aus verschiedenen Anwendungsdomänen dynamisch zu erweitern, um die erweiterten oder neu eingeführten Stadtobjekt-Typen innerhalb eines gemeinsamen Framework zu repräsentieren. Aufgrund der konsequent großen Datenmenge und hohen Modellkomplexität bei der praktischen Nutzung der landesweiten CityGML-Datensätze wurden jedoch enorme Anforderungen an den Aufbau eines umfangreichen Anwendungssystems zur Unterstützung der effizienten Speicherung, Analyse, Verwaltung, Interaktion und Visualisierung der Daten gestellt. Die bestehende kostenlose 3D-Geodatenbank-Lösung „3D City Database“ (3DCityDB) entsprach bereits teilweise diesen Anforderungen, indem sie zwar eine umfangreiche Funktionalität für den Umgang mit den Standard-CityGML-Datenmodellen, jedoch keine Unterstützung für CityGML-ADEs bietet.
Die Schlüsselmotivation für diese Arbeit ist es, einen zuverlässigen Ansatz zur Erweiterung der bestehenden Datenbanklösung zu entwickeln, um das effiziente Management, die Visualisierung und Interaktion großer Datensätze beliebiger CityGML-ADEs zu unterstützen. Der Schwerpunkt liegt zunächst auf der Beantwortung der Schlüsselfrage, wie man das relationale Datenbankschema dynamisch erweitern kann, indem die XML-Schemadateien der ADE analysiert und interpretiert und anschließend dem entsprechende neue Datenbanktabellen erzeugt werden. Auf Grundlage einer umfassenden Studie verwandter Arbeiten wurde ein neues graphbasiertes Framework entwickelt, das die typisierten und attributierten Graphen zur semantischen Darstellung der objektorientierten Datenmodelle von CityGML-ADEs verwendet und anschließend Graphersetzungssysteme nutzt, um eine kompakte Tabellenstruktur zur Erweiterung der 3DCityDB zu generieren. Der Transformationsprozess wird durch die Anwendung einer Reihe feingranularer Graphersetzungsregeln durchgeführt, die es Benutzern ermöglicht, die komplexen Mapping-Regeln einschließlich der Optimierungskonzepte aus der Entwicklung des 3DCityDB-Datenbankschemas deklarativ zu formalisieren.
Der zweite wesentliche Beitrag dieser Arbeit ist die Entwicklung eines neuen mehrstufigen Systemkonzepts, das auf CityGML und 3DCityDB basiert und gleichzeitig als eine komplette und integrative Plattform zur Erleichterung der Analyse, Simulationen und Modifikationen der komplex strukturierten 3D-Stadtmodelle dienen kann. Das Systemkonzept enthält eine zusätzliche Anwendungsebene, die auf einem sogenannten „App-Konzept“ basiert, das es ermöglicht, eine leichtgewichtige Applikation bereitzustellen, die eine gute Balance zwischen der hohen Modellkomplexität und den spezifischen Anwendungsanforderungen der Endbenutzer erreicht. Jede Applikation lässt sich ganz einfach mittels eines bereits entwickelten 3D-Webclients aufbauen, dessen Funktionalitäten über die effiziente 3D-Geo-Visualisierung und interaktive Exploration hinausgehen und auch die Durchführung kollaborativer Modifikationen und Analysen von 3D-Stadtmodellen mit Hilfe von der Cloud-Computing-Technologie ermöglichen. Dieses mehrstufige System zusammen mit dem erweiterten 3DCityDB wurde erfolgreich in vielen praktischen Projekten genutzt und bewertet
Fachlich erweiterbare 3D-Stadtmodelle – Management, Visualisierung und Interaktion
Domain-extendable semantic 3D city models are complex mappings and inventories of the urban environment which can be utilized as an integrative information backbone to facilitate a range of application fields like urban planning, environmental simulations, disaster management, and energy assessment. Today, more and more countries and cities worldwide are creating their own 3D city models based on the CityGML specification which is an international standard issued by the Open Geospatial Consortium (OGC) to provide an open data model and XML-based format for describing the relevant urban objects with regards to their 3D geometry, topology, semantics, and appearance. It especially provides a flexible and systematic extension mechanism called “Application Domain Extension (ADE)” which allows third parties to dynamically extend the existing CityGML definitions with additional information models from different application domains for representing the extended or newly introduced geographic object types within a common framework. However, due to the consequent large size and high model complexity, the practical utilization of country-wide CityGML datasets has posed a tremendous challenge regarding the setup of an extensive application system to support the efficient data storage, analysis, management, interaction, and visualization. These requirements have been partly solved by the existing free 3D geo-database solution called ‘3D City Database (3DCityDB)’ which offers a rich set of functionalities for dealing with standard CityGML data models, but lacked the support for CityGML ADEs. The key motivation of this thesis is to develop a reliable approach for extending the existing database solution to support the efficient management, visualization, and interaction of large geospatial data elements of arbitrary CityGML ADEs. Emphasis is first placed on answering the question of how to dynamically extend the relational database schema by parsing and interpreting the XML schema files of the ADE and dynamically create new database tables accordingly. Based on a comprehensive survey of the related work, a new graph-based framework has been proposed which uses typed and attributed graphs for semantically representing the object-oriented data models of CityGML ADEs and utilizes graph transformation systems to automatically generate compact table structures extending the 3DCityDB. The transformation process is performed by applying a series of fine-grained graph transformation rules which allow users to declaratively describe the complex mapping rules including the optimization concepts that are employed in the development of the 3DCityDB database schema. The second major contribution of this thesis is the development of a new multi-level system which can serve as a complete and integrative platform for facilitating the various analysis, simulation, and modification operations on the complex-structured 3D city models based on CityGML and 3DCityDB. It introduces an additional application level based on a so-called ‘app-concept’ that allows for constructing a light-weight web application to reach a good balance between the high data model complexity and the specific application requirements of the end users. Each application can be easily built on top of a developed 3D web client whose functionalities go beyond the efficient 3D geo-visualization and interactive exploration, and also allows for performing collaborative modifications and analysis of 3D city models by taking advantage of the Cloud Computing technology. This multi-level system along with the extended 3DCityDB have been successfully utilized and evaluated by many practical projects.Fachlich erweiterbare semantische 3D-Stadtmodelle sind komplexe Abbildungen und Datenbestände der städtischen Umgebung, die als ein integratives Informationsrückgrat genutzt werden können, um eine Reihe von Anwendungsfeldern wie z. B. Stadtplanung, Umweltsimulationen, Katastrophenmanagement und Energiebewertung zu ermöglichen. Heute schaffen immer mehr Länder und Städte weltweit ihre eigenen 3D-Stadtmodelle auf Basis des internationalen Standards CityGML des Open Geospatial Consortium (OGC), um ein offenes Datenmodell und ein XML-basiertes Format zur Beschreibung der relevanten Stadtobjekte in Bezug auf ihre 3D-Geometrien, Topologien, Semantik und Erscheinungen zur Verfügung zu stellen. Es bietet insbesondere einen flexiblen und systematischen Erweiterungsmechanismus namens „Application Domain Extension“ (ADE), der es Dritten ermöglicht, die bestehenden CityGML-Definitionen mit zusätzlichen Informationsmodellen aus verschiedenen Anwendungsdomänen dynamisch zu erweitern, um die erweiterten oder neu eingeführten Stadtobjekt-Typen innerhalb eines gemeinsamen Framework zu repräsentieren. Aufgrund der konsequent großen Datenmenge und hohen Modellkomplexität bei der praktischen Nutzung der landesweiten CityGML-Datensätze wurden jedoch enorme Anforderungen an den Aufbau eines umfangreichen Anwendungssystems zur Unterstützung der effizienten Speicherung, Analyse, Verwaltung, Interaktion und Visualisierung der Daten gestellt. Die bestehende kostenlose 3D-Geodatenbank-Lösung „3D City Database“ (3DCityDB) entsprach bereits teilweise diesen Anforderungen, indem sie zwar eine umfangreiche Funktionalität für den Umgang mit den Standard-CityGML-Datenmodellen, jedoch keine Unterstützung für CityGML-ADEs bietet. Die Schlüsselmotivation für diese Arbeit ist es, einen zuverlässigen Ansatz zur Erweiterung der bestehenden Datenbanklösung zu entwickeln, um das effiziente Management, die Visualisierung und Interaktion großer Datensätze beliebiger CityGML-ADEs zu unterstützen. Der Schwerpunkt liegt zunächst auf der Beantwortung der Schlüsselfrage, wie man das relationale Datenbankschema dynamisch erweitern kann, indem die XML-Schemadateien der ADE analysiert und interpretiert und anschließend dem entsprechende neue Datenbanktabellen erzeugt werden. Auf Grundlage einer umfassenden Studie verwandter Arbeiten wurde ein neues graphbasiertes Framework entwickelt, das die typisierten und attributierten Graphen zur semantischen Darstellung der objektorientierten Datenmodelle von CityGML-ADEs verwendet und anschließend Graphersetzungssysteme nutzt, um eine kompakte Tabellenstruktur zur Erweiterung der 3DCityDB zu generieren. Der Transformationsprozess wird durch die Anwendung einer Reihe feingranularer Graphersetzungsregeln durchgeführt, die es Benutzern ermöglicht, die komplexen Mapping-Regeln einschließlich der Optimierungskonzepte aus der Entwicklung des 3DCityDB-Datenbankschemas deklarativ zu formalisieren. Der zweite wesentliche Beitrag dieser Arbeit ist die Entwicklung eines neuen mehrstufigen Systemkonzepts, das auf CityGML und 3DCityDB basiert und gleichzeitig als eine komplette und integrative Plattform zur Erleichterung der Analyse, Simulationen und Modifikationen der komplex strukturierten 3D-Stadtmodelle dienen kann. Das Systemkonzept enthält eine zusätzliche Anwendungsebene, die auf einem sogenannten „App-Konzept“ basiert, das es ermöglicht, eine leichtgewichtige Applikation bereitzustellen, die eine gute Balance zwischen der hohen Modellkomplexität und den spezifischen Anwendungsanforderungen der Endbenutzer erreicht. Jede Applikation lässt sich ganz einfach mittels eines bereits entwickelten 3D-Webclients aufbauen, dessen Funktionalitäten über die effiziente 3D-Geo-Visualisierung und interaktive Exploration hinausgehen und auch die Durchführung kollaborativer Modifikationen und Analysen von 3D-Stadtmodellen mit Hilfe von der Cloud-Computing-Technologie ermöglichen. Dieses mehrstufige System zusammen mit dem erweiterten 3DCityDB wurde erfolgreich in vielen praktischen Projekten genutzt und bewertet
A framework for evaluating 3D topological relations based on a vector data model
3D topological relations are commonly used for testing or imposing the existence of desired properties between objects of a dataset, such as a city model. Currently available GIS systems usually provide a limited 3D support which usually includes a set of 3D spatial data types together with few operations and predicates, while limited or no support is generally provided for 3D topological relations. Therefore, an important problem to face is how such relations can be actually implemented by using the constructs already provided by the available systems. In this paper, we introduce a generic 3D vector model which includes an abstract and formal description of the 3D spatial data types and of the related basic operations and predicates that are commonly provided by GIS systems. Based on this model, we formally demonstrate how these limited sets of operations and predicates can be combined with 2D topological relations for implementing 3D topological relations
La normalización de la información geográfica digital del Portal de Datos Abiertos del Ayuntamiento de Málaga.
Uno de los objetivos de la Cátedra de Recursos Geotecnológicos para la Economía y la Sociedad, que forma parte de la Red de Cátedras Estratégicas del Vicerrectorado de Proyectos Estratégicos de la Universidad de Málaga sobre restos de la sociedad es el promover actividades de transferencia de conocimiento con empresas, organismos y administraciones que utilicen o estén interesadas en utilizar los recursos geotecnológicos. En base a ello se propuso al Centro Municipal de Informática (CEMI) del Ayuntamiento de Málaga el desarrollo de iniciativas de cooperación y asesoramiento en el marco del Big Data Geográfico y la normalización de información geográfica para su publicación en portales de datos abiertos. Esta experiencia se planteó como una iniciativa de cooperación y colaboración para realizar entre el Centro Municipal de Informática del Ayuntamiento de Málaga y la Cátedra de Recursos Geotecnológicos.El promover actividades de transferencia de conocimiento con empresas, organismos y administraciones que utilicen o estén interesadas en utilizar los recursos geotecnológicos es una tarea de esta Cátedra. En base a ello se propuso al Centro Municipal de Informática (CEMI) del Ayuntamiento de Málaga el desarrollo de iniciativas de cooperación y asesoramiento en el marco del Big Data Geográfico y la normalización de información geográfica para su publicación en portales de datos abiertos. Esta experiencia se planteó como una iniciativa de cooperación y colaboración para realizar entre el Centro Municipal de Informática del Ayuntamiento de Málaga y la Cátedra de Recursos Geotecnológicos. A raíz de los diferentes contactos y reuniones se realizaron dos informes: 1) “La normalización de la información geográfica digital del Portal de Datos Abiertos del Ayuntamiento de Málaga” y 2) “La producción cartográfica de datos geográficos en el CEMI (Centro Municipal de Informática), Ayuntamiento de Málaga. Indicaciones para su utilización y difusión general a los ciudadanos” y una propuesta de actividades denominada: “Propuesta de colaboración entre la Cátedra de Recursos Geo-tecnológicos para la Economía y la Sociedad y el CEMI (Centro Municipal de Informática), Ayuntamiento de Málaga)”. En base a ellos se pretendía consolidar un marco de colaboración duradero entre este organismo del Ayuntamiento y la Universidad para la aplicación de las geotecnologías y la normalización de la información geográfica digital del Portal de Datos Abiertos del Ayuntamiento de Málaga acorde a la normativa Inspire de la UE que deberá ser aplicada íntegramente en 2020 en todos los portales de datos abiertos de la UE.Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tec
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