Potential of Crowdsourced Traces for Detecting Updates in Authoritative Geographic Data

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Integração de dados provenientes de mapeamento colaborativo na cartografia de referência no Brasil

Orientadora: Profª. Drª. Silvana Philippi CamboimTese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências da Terra, Programa de Pós-Graduação em Ciências Geodésicas. Defesa : Curitiba, 19/07/2022Inclui referênciasResumo: O Brasil tem uma extensa área do território com desatualização cartográfica ou inexistência de mapeamento, sobretudo nas maiores escalas previstas para a cartografia de referência. Na etapa inicial da pesquisa foi realizado um inventário para conhecer o grau de cobertura e de atualização do mapeamento no país no qual se verificou que, na escala 1:25.000, apenas 5,5% do país estava mapeado e, nas demais escalas, 1:50.000 e 1:100.000, ainda que somadas alcancem quase a totalidade do território, se confirmou que mais de 60% do mapeamento nessas escalas foram produzidos há mais de trinta anos. Sem perspectivas de mudança nesse cenário, o emprego de dados provenientes de plataformas de mapeamento colaborativo pode ser uma alternativa para minimizar as limitações em tela. Assim, foi traçado como objetivo geral da pesquisa propor um método para realizar a seleção de dados geoespaciais colaborativos, definir critérios de aquisição, verificar os requisitos de qualidade e propiciar a integração documentada desses dados ao mapeamento de referência em escalas pequenas. Para alcançar esse objetivo, em um primeiro momento foi realizado um estudo de compatibilização semântica entre os modelos conceituais do mapeamento de referência, descrito nas ET-EDGV, e o da plataforma colaborativa OpenStreetMap. A partir desse resultado foi possível quantificar o potencial de integração para todas as classes das ET-EDGV, tomando como referência a Base Cartográfica Contínua do Estado do Rio de Janeiro, na escala 1:25.000, e consequentemente determinar aquelas com maior potencial. Isso permitiu o direcionamento dos esforços, com foco no grupo de classes que foram quantificadas como de maior potencial, para implementar processos automatizados para importação e integração de informação colaborativa ao mapeamento de referência, contribuição mais relevante de toda a pesquisa. Os resultados alcançados se mostraram altamente positivos, tanto em termos percentuais como em quantidade de feições. Em relação à avaliação da qualidade, também apoiada nos padrões nacionais e internacionais vigentes, foram obtidos resultados bastante satisfatórios. Como conclusão, verificou-se que a utilização de informação geográfica voluntária para atualização e para complementação das bases cartográficas de referência é plenamente viável com resultados expressivos e metodologia validada em termos de qualidade.Abstract: Brazil has a large area of territory with outdated cartography or lack of mapping, especially at the larger scales of reference cartography. First, in the research, an inventory was carried out to know the degree of coverage and updating of the mapping in the country, in which it was found that, on a scale of 1:25,000, only 5.5% of the country was mapped and 1:100,000, although together they cover almost the entire territory, it was confirmed that more than 60% of the mapping at these scales was produced more than thirty years ago. With reduced chances of changes in this condition, the use of data from collaborative mapping platforms can be an alternative to minimize limitations in this case. Thus, the main goal of the research was to propose a method to carry out the selection of collaborative geospatial data, define acquisition criteria, verify the quality requirements and provide the documented integration of these data to the reference mapping at small scales. To achieve this objective, initially a study of semantic conflation was carried out between the conceptual models of the reference mapping, described in the ET-EDGV, and that of the collaborative platform OpenStreetMap. In sequence, it was possible to quantify the integration potential for all ET-EDGV feature classes, taking as reference the Continuous Cartographic Base of the State of Rio de Janeiro, on a scale of 1:25,000, and consequently determine those with the greatest potential. This result allowed directing efforts, focusing on the group of classes that were quantified as having the greatest potential, to implement automated processes for importing and integrating collaborative information into reference mapping, the most relevant contribution in the entire research. Results achieved were highly positive, both in terms of percentage and number of features. Regarding the quality assessment, supported by national and international standards, very satisfactory results were also obtained. In conclusion, it was found that the use of voluntary geographic information to update and complement the cartographic reference bases is fully viable with expressive results and a validated methodology in terms of quality

Determinação e avaliação de indicadores espaço-temporais da qualidade de dados no mapeamento colaborativo

Orientador: Prof. Dr. Marcio Augusto Reolon SchmidtCo-Orientadora: Profª. Drª. Silvana Philippi CamboimTese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências da Terra, Programa de Pós-Graduação em Ciências Geodésicas. Defesa : Curitiba, 28/11/2022Inclui referênciasResumo: Questões relacionadas com a desatualização do mapeamento oficial são recorrentes em diferentes localidades do Brasil e do mundo, principalmente devido ao custo-benefício para a sua produção e manutenção. Neste contexto, pesquisas têm direcionado esforços em avaliar o potencial de informações oriundas de plataformas de mapeamento colaborativo, no âmbito de estabelecer o seu potencial de integração e a determinação da qualidade. Abordagens tradicionais se baseiam em comparações em relação a bases oficiais existentes, todavia, esta nem sempre é a realidade para as cidades brasileiras, uma vez que, o mapeamento oficial pode ser inexistente ou desatualizado. Este aspecto tem impulsionado pesquisas a relacionar a qualidade dos dados colaborativos em relação a seus parâmetros intrínsecos, caracterizados por históricos de edições, quantidade de contribuições e contribuidores. Com base em tais questões, questiona-se nesta pesquisa se é possível modelar os padrões espaço-temporais de qualidade intrínseca que influenciam na completude dos dados da plataforma OpenStreetMap (OSM) para obter a sua qualidade. Além disso, questiona-se também se é possível desenvolver ferramentas para a avaliação da qualidade extrínseca na qual seja possível identificar e discutir questões acerca da heterogeneidade dos dados. Dessa forma, este trabalho objetivou o desenvolvimento de uma metodologia para modelar e avaliar padrões espaço-temporais dos indicadores de qualidade intrínseca dos dados plataforma OSM e sua relação com os indicadores de qualidade tradicionais. Foi desenvolvido um procedimento metodológico para modelar as contribuições ao longo do tempo e, a partir dos parâmetros obtidos, identificar de que maneira os padrões se comportam e quais os fatores que influenciam na sua heterogeneidade. Foram desenvolvidos complementos para avaliar e visualizar a acurácia posicional e completude no OSM, de modo que auxiliem na tomada de decisões. A modelagem matemática deu-se a partir da Regressão Logística, em células de 1x1 km. Como resultados, notou-se que o parâmetro de inclinação da curva permitiu diferenciar regiões com grandes contribuições e de crescimento gradativo ao longo do tempo, e até mesmo, a sinergia entre o OSM e os dados oficiais, a partir da importação de feições. Além disso, notou-se que existe uma relação direta da completude dos dados e a saturação da curva (estabilidade das contribuições nos últimos anos), principalmente nas análises que envolvem os eixos viários. Conclui-se que é possível utilizar os padrões espaço-temporais de contribuição como medida de qualidade intrínseca, diante das questões relacionadas com a qualidade dos dados e recomenda-se a continuidade das análises, utilizando diferentes regiões de estudo, categoriais e tamanhos de células.Abstract: Issues related to the outdated status of official mapping are recurrent in different locations in Brazil and around the world, especially due to the cost-effectiveness of its production and maintenance. In this context, research is focusing its efforts on evaluating the potential of information coming from collaborative mapping, in the context of establishing their integrating and determining quality potential. Traditional approaches are based on comparisons with existing official databases, however, this is not always the reality for Brazilian cities, since the official mapping may be non-existent or outdated. This aspect has driven research to relate the quality of collaborative data in relation to its intrinsic parameters, characterized by historical editions, number of contributions and contributors. Based on these questions, this research asks whether it is possible to model the spatiotemporal patterns of intrinsic quality that influence the completeness of the OpenStreetMap (OSM) platform data to obtain its quality. In addition, it is also questioned whether it is possible to develop tools to evaluate the extrinsic quality in which it is possible to identify and discuss questions over the heterogeneity of the data. Thus, this research aimed to develop a methodology to model and evaluate spatiotemporal patterns of the intrinsic quality indicators of data from OSM and its relationship with the traditional quality indicators. A methodological procedure was developed to model the contributions over time and based on the obtained parameters, identify how the patterns behave and which factors influence their heterogeneity. Complements were developed to evaluate and visualize the OSM positional accuracy and completeness, in order to help in decision making. The Logistic Regression based the mathematic modeling, in cells of 1x1 km. As a result, it was possible to notice that the curve slope parameter allowed to differentiate regions with large contributions and gradual growth over time, and even the synergy between OSM and official data, from the import of features. Besides that, it was noticed that there is a direct relationship between the completeness of data and the curve saturation (stability of the contributions in the last years), especially in the analysis involving road axles. It is concluded that it is possible to use spatiotemporal patterns of contributions as a measure of intrinsic quality, regarding the issues related to data quality. It is recommended to continue the analysis using different study regions, categories and cell sizes