Management of spatial data for visualization on mobile devices

Vector-based mapping is emerging as a preferred format in Location-based Services(LBS), because it can deliver an up-to-date and interactive map visualization. The Progressive Transmission(PT) technique has been developed to enable the ecient transmission of vector data over the internet by delivering various incremental levels of detail(LoD). However, it is still challenging to apply this technique in a mobile context due to many inherent limitations of mobile devices, such as small screen size, slow processors and limited memory. Taking account of these limitations, PT has been extended by developing a framework of ecient data management for the visualization of spatial data on mobile devices. A data generalization framework is proposed and implemented in a software application. This application can signicantly reduce the volume of data for transmission and enable quick access to a simplied version of data while preserving appropriate visualization quality. Using volunteered geographic information as a case-study, the framework shows exibility in delivering up-to-date spatial information from dynamic data sources. Three models of PT are designed and implemented to transmit the additional LoD renements: a full scale PT as an inverse of generalisation, a viewdependent PT, and a heuristic optimised view-dependent PT. These models are evaluated with user trials and application examples. The heuristic optimised view-dependent PT has shown a signicant enhancement over the traditional PT in terms of bandwidth-saving and smoothness of transitions. A parallel data management strategy associated with three corresponding algorithms has been developed to handle LoD spatial data on mobile clients. This strategy enables the map rendering to be performed in parallel with a process which retrieves the data for the next map location the user will require. A viewdependent approach has been integrated to monitor the volume of each LoD for visible area. The demonstration of a exible rendering style shows its potential use in visualizing dynamic geoprocessed data. Future work may extend this to integrate topological constraints and semantic constraints for enhancing the vector map visualization

Prosessi tiilitettyjen rasterikarttojen automaattiseen tuottamiseen

Free and open source software (FOSS) for web mapping has progressed rapidly in the past decade, providing a variety of tools for tiled map making. Tiled maps increase the speed at which map clients are able to fill the map view for users, enhancing the user experience. In this thesis the development of an automated map generation process for three varying types of multi-scale tiled raster maps, covering the area of Finland, is presented. The aim of the study was to provide insight on tiled map making with FOSS, answering questions such as; how the process can be built from existing FOSS products; what decisions are required to be made and what challenges are encountered during the development of the process; and, how can tiles from different areas of maps be rendered simultaneously without affecting the final outcome. Rendering tiles from different areas simultaneously with several hardware instances decreases the overall rendering time. The theoretical and technical background of tiled map making was first reviewed. The development of the map generation process was then planned and the source data was reviewed. In the first stage of the development, a system that renders tiles, but does not include any map type specific elements, was built. In the second stage of the development, the map type specific map production flow lines were added to the map generation process, including data processing operations and stylesheets. In the third and final stage of the development the process was qualitatively evaluated. The finished map generation process first transforms the source data to a form where it can be used directly for rendering maps with multiple data processing operations. The tiles are then rendered, and each tile is stored as a separate file in a folder structure. The development of the process revealed that building data processing operations take up the majority of the time that is used for the development. The slowest parts of the finished map generation process is transforming digital elevation models to hillshading and contour lines, and rendering the tiles. These two parts of the process were divided geographically into forty areas that can be processed separately without affecting the maps that are generated. The process should be developed further to generate hillshading, contour lines, and tiles faster, for example, by moving these processes to multiple hardware instances.Web-karttojen valmistamiseen kehitetyt vapaat, avoimen lähdekoodin ohjelmistot ovat kehittyneet nopeasti viimeisen vuosikymmenen aikana, sisältäen työkaluja tiilitettyjen karttojen valmistamiseen. Tiilitetyt kartat tehostavat karttakuvapalveluiden suorituskykyä, koska karttojen osa-alueita voidaan noutaa ja esittää näytöllä erikseen. Tässä diplomityössä esitellään automatisoidun tiilitettyjen rasteri-karttojen tuottamisprosessin kehittäminen. Prosessi tuottaa automaattisesti kolme erityyppistä monimittakaavaista koko Suomen kattavaa rasterikarttaa. Työn tavoitteena oli tarjota näkemystä tiilitettyjen karttojen valmistamiseen vapailla, avoimen lähdekoodin ohjelmistoilla ja vastata kysymyksiin: mitä päätöksiä ja haasteita kohdataan prosessin kehityksessä, mitkä ovat kehityksen haastavimmat vaiheet ja kuinka samaan karttaan kuuluvia tiiliä voidaan renderöidä samanaikaisesti useammalta eri alueelta vaikuttamatta lopulliseen karttatuotteeseen. Renderöimällä alueita samanaikaisesti, voidaan tiilten ren-deröinti jakaa monelle eri tietokoneelle, vähentäen renderöintiin kuluvaa kokonaisaikaa. Rasterikarttojen tuotantoprosessin kehittämiseksi käytiin ensiksi läpi teoreettinen ja tekninen tausta jonka pohjalle prosessin kehittäminen rakentuu. Tämän jälkeen suunniteltiin prosessin kehittäminen ja käytiin läpi lähdeaineistot. Kehitystyö aloitettiin rakentamalla järjestelmä joka renderöi tiiliä, mutta joka ei sisällä yksittäisiin karttoihin liittyvää aineistojen prosessointia tai tyylitiedostoja. Kehityksen toisessa vaiheessa karttoihin liittyvät elementit lisättiin karttatuotantoprosessiin. Kehityksen kolmannessa ja viimeisessä vaiheessa karttatuotantoprosessi arvioitiin kvalitatiivisesti. Valmistunut karttatuotantoprosessi muuntaa ensin useammassa erillisessä prosessissa lähdeaineistot muotoon jossa niitä pystytään suoraan käyttämään karttojen renderöintiin. Tämän jälkeen tiilet renderöidään ja jokainen tiili tallennetaan erillisenä tiedostona. Prosessin kehitystyö paljasti, että lähtöaineiston prosessointitehtävien kehittäminen vie suurimman osan kehitysajasta ja lähdeaineistojen prosessointivaiheiden kehitys on kehitysvaiheen haastavin osa. Valmistuneen karttatuotantoprosessin hitaimmat vaiheet ovat vinovalovarjosteiden ja korkeuskäyrien tuottaminen korkeusmalleista sekä tiilien renderöinti. Kehitetyssä prosessissa nämä vaiheet jaetaan maantieteellisesti neljäänkymmeneen osaan, jotka käsitellään erikseen. Jako ei vaikuta lopullisiin karttatuotteisiin. Prosessia tulee kehittää nopeammaksi esimerkiksi viemällä eri alueiden korkeusmallien prosessointi ja tiilien tuottaminen useammalle eri tietokoneelle, joilla ne prosessoidaan samanaikaisesti nopeuttaen prosessointiin kuluvaa kokonaisaikaa

View- and Scale-Based Progressive Transmission of Vector Data

Progressive transmission represents an effective means for the transmission of spatial data over the web. We classify current implementations of this paradigm as either view- or scale-based, which transmit data in a manner which is a function of the required map region or scale respectively. Although many such approaches exist, the concept of one which is both view- and scale-based has received little attention. This can be attributed to the difficulty in maintaining topological equivalence between the transmitted and original map. In this paper we propose a novel methodology for progressive transmission which overcomes this difficulty. Results demonstrate that significant reductions in the amount of data transmitted are achieved when compared to view- and scale-based approaches