کلمات کلیدی:

GIS; مرجع آدرس دهی ارجاع جغرافیایی؛ پایگاه جغرافیایی؛ داده های شطرنجی؛ NAC; GC

چکیده

آدرس ها داده های مهمی برای کاربردهای شهری هستند. حدود 80 درصد اطلاعاتی که مقامات محلی استفاده می کنند دارای یک جزء جغرافیایی است که به طور کلی به آدرس ها مربوط می شود. کارایی سیستم های آدرس دهی به کیفیت مکان یاب آدرس ها بستگی دارد. روش های مختلفی برای جمع آوری داده ها وجود دارد. بررسی های میدانی ضروری است: برای دستیابی به این هدف می توان از GPS و نقشه های از پیش چاپ شده استفاده کرد. بررسی های GPS از میدان ممکن است یک راه حل باشد، اما فقط برای مناطق محدود عملی است. برای اطمینان از دقت پذیرفته شده، روش های GPS به ملاحظات خاصی نیاز دارند که زمان و هزینه زیادی را صرف می کنند. برای مکان یاب های آدرس کازابلانکا، یک رویکرد جایگزین برای جمع آوری 400000 امتیاز اتخاذ شد. دو ماه، 200 اپراتور و 3500 نقشه چاپ شده برای پوشش منطقه مطالعاتی 1226 کیلومتر مربع طول کشید .. این مقاله به منظور توسعه یک رویکرد بهینه مبتنی بر روش خودکار برای ادغام مجدد نقشه های چاپ شده در یک سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) است. در زمان ارجاع جغرافیایی از 5 دقیقه تا تنها ثانیه در هر سند صرفه جویی می کند. مهمتر از آن، دقتی بین 20 سانتی متر تا 1 متر را برای ترازوهایی که بین 1/500 و 1/2500 هستند، تضمین می کند. این یکپارچه سازی نقشه ها را مستقل از نقشه پایه و سیستم مختصات با معرفی مفهوم کد مرجع جغرافیایی (GC) تضمین می کند.

1. مقدمه

آدرس ها داده های مهمی برای کاربردهای شهری هستند. حدود 80 درصد از اطلاعاتی که مقامات محلی استفاده می کنند دارای یک مکان جغرافیایی هستند و بیشتر آنها به آدرس ها مربوط می شوند [1،2]. داشتن یک پایگاه داده دقیق از آدرس ها بسیار مهم است. به عنوان مثال، برنامه های کاربردی اعزام اضطراری، بدون چنین پایگاه داده ای کار نمی کنند [ 3 ]. متأسفانه، داشتن داده های قابل اعتماد، به ویژه در کشورهای در حال توسعه، اغلب یک چالش بزرگ است.

در مراکش، برخی از تحقیقات به پدیده‌های شهری مانند کشف زاغه‌ها [ 4 ] یا جزایر گرمایی شهری [ 5 ] علاقه نشان دادند، اما پژوهش‌هایی که این موضوع را مورد بحث قرار می‌دهند نادر هستند. حتی کسانی که این موضوع را لمس کردند [ 6 ] بر پرداختن به طرح و روش مکان یاب برای دریافت داده ها از میدان تاکید نکردند. از سوی دیگر، کار جالبی توسط دیویس و فونسکا [ 7 ] در مورد قطعیت مکان های تولید شده توسط یک سیستم کدگذاری جغرافیایی آدرس انجام شد، جایی که آنها یک طرح مفهومی برای آدرس دهی پایگاه داده ارائه می کنند که به اندازه کافی انعطاف پذیر است تا زمینه های مختلف، از جمله مراکش را در خود جای دهد. مورد. کار آنها کار سیمپسون و یو را در مورد کدهای پستی به هر نوع رکوردی گسترش می دهد [ 8 ]]. یک موضوع مهم هنوز مطالعه است: این مربوط به روش به دست آوردن داده ها، ایجاد یک پایگاه داده مرجع قابل اعتماد است. روش‌های سنتی که شامل نقشه‌برداری GPS می‌شوند، نسبت قیمت کیفیت بسیار پایینی دارند. علاوه بر این، استفاده از نقشه های چاپ شده در صورت عدم مدیریت دقیق، ممکن است منجر به از دست رفتن داده ها یا کیفیت پایین شود. همچنین چالش بزرگ ارجاع جغرافیایی و وابستگی به نقشه های پایه و مختصات مراجع را ارائه می دهد.

هدف از این کار ارائه روشی برای جمع‌آوری داده‌ها از میدان، مبتنی بر اتوماسیون نقشه‌های جغرافیایی مرجع مقیاس‌هایی است که بین 1/500 و 1/2500 هستند، با دستیابی به دقت بهتر از 1 متر. مطالعه موردی به آدرس های شهری کازابلانکا مربوط می شود.

2. مواد و روشها

2.1. منطقه مطالعه موردی

کازابلانکا پایتخت اقتصادی مراکش است. همچنین بزرگترین شهر آن با بیش از 3 میلیون نفر جمعیت با مساحت 1140.54 کیلومتر مربع [ 4 ] است ( شکل 1 ). این شهر در ساحل اقیانوس اطلس، در حدود 100 کیلومتری جنوب پایتخت اداری (رباط) واقع شده است. ولایت کازابلانکای بزرگ دارای دو استان (کازابلانکا و محمدیه) و دو استان (نوسور و مدیونا) در مجموع 17 شهرداری، 10 شهری و هفت روستایی است [ 4 ].

2.2. داده ها و رویه های موجود

به منظور جمع آوری 400000 آدرس، که اکثریت مکان یاب آدرس در استان های کازابلانکا و محمدی را نشان می دهد، 3500 نقشه تولید شد ( شکل 2 ). هر نقشه یک زیرمنطقه را نشان می‌دهد و حاوی داده‌های لازم برای جمع‌آوری آدرس‌ها از میدان است: مسیرها، محدودیت‌های مسیرها، قطعه‌ها، نقاط مورد علاقه، محله‌ها و مرزهای زیرمنطقه [ 9 ].

در زیر، شکل 3 جریان فرآیند عملیات پروژه را نشان می دهد:

کلان شهر به زیرمنطقه ها تقسیم می شود. هر یک از آنها در نقشه با فرمت A3 با شماره زیر منطقه در سربرگ سند چاپ شده است ( شکل 2 ). هنگامی که کار در زمینه انجام شد، و هم هندسه و هم جزئیات لازم برای تطبیق ترسیم شد،

شکل 1 . منطقه مطالعه موردی

شکل 2 . نمونه زیرمنطقه

شکل 3 . جریان فرآیند عملیات پروژه

نقشه ها برای دیجیتالی کردن به کارگروه پردازش در دفتر پشتیبان بازگردانده می شوند. پس از انجام عملیات کنترل کیفی، در نهایت نقشه اسکن و بایگانی می شود.

سند سخت تنها مرجع برای کنترل کیفیت و تأیید داده های دیجیتالی است. به همین دلیل است که باید اسکن و حفظ شود. حتی برای ساده کردن استفاده مجدد از آن باید ارجاع جغرافیایی انجام شود. این امر عملیات دیجیتالی کردن داده ها را بهینه می کند (در مورد ما مکان یاب ها را نشان می دهد) [ 10 ].

3. روش ارجاع جغرافیایی خودکار

منظور ما از ارجاع جغرافیایی یک نقشه شطرنجی، ترجمه، چرخاندن و مقیاس‌بندی یک کپی دیجیتالی شده از نقشه اصلی است تا نقاط (مهم) آن با نقاط متناظر آنها در یک نقشه ارجاعی (بردار) همسو شوند [ 11 ].

عملیات نقشه‌های ارجاع جغرافیایی که از سیستم اطلاعات جغرافیایی ما تولید شده‌اند، یکی از فرآیندهای دیگر، از یک رویه کامل است. از چاپ شروع می شود و با ارجاع جغرافیایی نقشه های دیجیتالی به پایان می رسد. برای بهینه سازی آخرین مرحله، باید در مرحله اول تجدید نظر کنیم.

ارجاع جغرافیایی نقشه های اسکن شده به نقاط مرجع قابل تشخیص روی سند و در سیستم اطلاعات جغرافیایی بستگی دارد. اما داده ها در سیستم تغییر می کنند. در مورد ما، داده های نقشه پایه و مناطق فرعی در بسیاری از موارد در مقایسه با نقشه های کاغذی تغییر کردند. جریان کار بعدی در ( شکل 4 ) روش پیشنهادی و پارامترهای لازم را ارائه می دهد.

3.1. روشهای چاپ و ژئوارفرانس خودکار

GIS امکان درج خودکار برخی از منابع را در هر نقشه چاپ شده ارائه می دهد. ما از این امکان برای تولید کدی استفاده می کنیم که مختصات گوشه های جلویی کادر نقشه را نشان می دهد تا از آن برای ارجاع جغرافیایی استفاده کنیم. این ما را قادر می سازد تا از هرگونه به روز رسانی احتمالی در پایگاه داده، بین چاپ نقشه ها و استفاده از آنها مستقل باشیم. اما همچنین برای انجام این عملیات در هر سیستم دیگری (حتی اگر داده های مشابه در نقشه را نداشته باشد).

به منظور بهینه سازی کدهای ارجاع جغرافیایی در نقشه های تولید شده از GIS ما، کدهای الفبایی منطقه کد طبیعی (NAC) را که توسط Geographic Products Inc. [ 12 ] توسعه داده شده است، در نظر می گیریم. NAC از یک سیستم اعداد Base 30 برای رمزگذاری موقعیت استفاده می کند. شبکه اولیه برای کره زمین، تقسیم کره مسطح به یک شبکه 30 در 30 است. هر شبکه توسط یک شناسه منحصر به فرد ارجاع داده می شود که با یک عدد پایه 30 توصیف می شود. این بدان معنی است که هر مرجع شبکه یک شناسه واحد است. این فرآیند بازگشتی است و به سرعت زیر وضوح 1 متر همگرا می شود ( جدول 1 ).

جدول قبلی نشان می دهد که NAC شش رقمی وضوح حدود 5 سانتی متر را تضمین می کند که برای پایگاه داده آدرس دهی ما کافی است. برای نیازهای مختلف، برنامه‌ها ممکن است از NAC طولانی‌تر استفاده کنند [ 14 ].

کد ارجاع جغرافیایی (GC) ترکیب NAC(X1)، NAC(Y1)، NAC(X2)، NAC(Y2)، NAC(X3)، NAC(Y3)، NAC(X4) و NAC(Y4) است که در آن (X1، Y1)، (X2، Y2)، (X3، Y3) و (X4، Y4) مختصات

شکل 4 . رویه استفاده از نقشه های چاپ شده

جدول 1 . همگرایی قطعنامه های NAC [ 13 ].

گوشه های قاب نقشه

در زیر، شکل 5 الگوریتم محاسبه GC را نشان می دهد:

جدول 2 پارامترهای مربوط به چاپ و ارجاع جغرافیایی فرعی به شماره 235301 را نشان می دهد:

کد ارجاع جغرافیایی مربوطه عبارت است از:

GBS2BQNKV6WDGBRSNVNKTVPCGBS2BQNKTVPCGBRSNVNKV6WD.

شکل 6 زیرمنطقه چاپ شده را با GC در پاورقی نقشه نشان می دهد.

نتیجه روال ارجاع جغرافیایی در شکل 7 ارائه شده است . ما 10 نقطه کنترل را برای مقایسه مختصات بین نقشه های چاپی و پایگاه داده های جغرافیایی مرجع در نظر می گیریم. جدول 3 نتایج این مقایسه را نشان می دهد. حداکثر تفاوت مشاهده شده بین نقشه جغرافیایی مرجع و پایگاه داده مرجع 28.4 سانتی متر است. ضریب همبستگی بین سری دو مختصات 0.99999999998 است.

3.2. اعتبار سنجی روش: بحث دقت

3.2.1. دقت هدف

آمار پایگاه داده آدرس دهی ما برای شهرک محمدی

شکل 5 . الگوریتم محاسبه GC.

جدول 2 . پارامترهای چاپ برای زیر منطقه N˚ 235301.

نشان می دهد که 79.57 درصد از مکان یاب آدرس ها 5 متر از نزدیکترین آدرس نقطه متفاوت فاصله دارند. 98.98% از مکان یاب آدرس ها 1 متر از نزدیکترین آدرس متفاوت فاصله دارند.

ما 1 متر را به عنوان یک تحمل معقول برای پایگاه داده آدرس دهی خود در نظر می گیریم. این بدان معنی است که هر روش جمع آوری داده ها باید دقت زیر 1 متر داشته باشد.

3.2.2. بحث دقت GPS

سیستم موقعیت یاب جهانی (GPS) که یک سیستم ناوبری و نقشه برداری مبتنی بر ماهواره برای تعیین موقعیت و زمان دقیق، با استفاده از سیگنال های رادیویی از ماهواره ها، در زمان واقعی یا حالت پس از پردازش است [ 16 ]. معمولاً به عنوان بهترین ابزار جمع آوری داده ها در این زمینه در نظر گرفته می شود. این واقعیت به دو دلیل عمده قابل اعتراض است: هزینه و دقت. این دو عامل همانطور که در جدول 4 نشان داده شده است مرتبط هستند .

خطاهای مختلفی در سیستم GPS وجود دارد: خطاهای مداری، خطاهای ساعت، خطاهای یونوسفر، خطاهای چند مسیری، خطاهای تروپوسفر، نویز گیرنده، اصلاحات نسبیتی، رقیق سازی دقت (DOP) و غیره [ 17 ]. تأخیر یونوسفر مشکل اصلی در دستیابی به موقعیت یابی سطح میلی متری است [ 18 ]. این خطاها موقعیت کاربر گیرنده را 15± متر از مختصات واقعی سوگیری می کند [ 19 ].

3.2.3. نقشه های چاپ شده با دقت روش کد ژئوفرنینگ

در روش ما، دقت داده های دیجیتالی به مقیاس نقشه چاپ شده، وضوح چاپگر، وضوح اسکنر، دقت ارجاع جغرافیایی و خطای گرافیکی (علامت های روی نقشه و نشانگر ماوس روی صفحه) بستگی دارد.

وضوح اسکن معمولاً به صورت پیکسل در هر اینچ (ppi) یا نقطه در اینچ (dpi) بیان می شود. وضوح چاپ نیز بر حسب نقطه در اینچ اندازه گیری می شود و بسته به نوع چاپگر، dpi می تواند از 72 dpi تا 3000 dpi باشد [ 20 ].

با فرض اینکه از همان رزولوشن R برای چاپ و اسکن نقشه استفاده می کنیم، وضوح سند نهایی R (بیان شده در dpi) و مقیاس نقشه 1/S است، خطای دستگاه ها (DEr) است:

(1)

خطای گرافیکی تفاوت بین نقطه مشخص شده روی نقشه با مداد و موقعیت واقعی آن است [ 21 ]. مقدار متوسط ​​آن به اپراتور بستگی دارد. به طور کلی می توان آن را 0.1 میلی متر تخمین زد.

با مقیاس نقشه برابر با 1/S. خطای گرافیکی (GpEr):

(2)

با استفاده از تبدیل چندجمله ای وابسته بر اساس نقاط کنترل پیشانی همانطور که در شکل 6 ارائه شده است ، دقت ژئو ارجاع به خطای گرافیکی بستگی دارد.

شکل 6 . چاپ “زیر منطقه” با کد مرجع جغرافیایی ایجاد شده.

شکل 7 . شطرنجی جغرافیایی ارجاع شده با “روش کدهای ارجاع جغرافیایی”.

جدول 3 . جدول مقایسه ای بین مختصات محاسبه شده و مرجع نقاط کنترل.

جدول 4 . طبقه بندی گیرنده های GPS * .

* برگرفته از اثر سالیوان و احسانی. دانشگاه ایالتی اوهایو؛ و اثر کالون و گلن. دانشگاه جورجیا (مه 2009). # موقعیت گزارش شده در زمانی که واحد ثابت است چقدر متفاوت است.

و دقت پایگاه داده (DPr) (دقت پایگاه داده ما برای مثال 0.01 متر است). خطای ارجاع جغرافیایی (GfEr) عبارت است از:

(3)

دقت کلی (OAcc) نقاط دیجیتالی شده بر اساس روش ما:

(4)

از معادلات (1)، معادلات (2)، معادلات (3) و معادلات (4) نتیجه می گیریم:

(5)

در جایی که R وضوح چاپ و اسکن است، 1/S مقیاس نقشه و DPr دقت پایگاه داده است.

آخرین فرمول نشان می دهد که پارامتر برتر در دقت روش ما مقیاس نقشه است. در مورد ما، دقت پایگاه داده 0.01 متر، وضوح دستگاه ها 300 dpi و مقیاسی بین 1/500 و 1/2500 است. دقت کلی ما بین 20 سانتی متر تا 1 متر است.

4. نتیجه گیری و دیدگاه ها

این مقاله توسعه روشی برای ارجاع جغرافیایی خودکار و یکپارچه سازی نقشه های چاپ شده در یک GIS برای جمع آوری آدرس ها از میدان را توصیف می کند. از طریق این مطالعه، ما محدودیت‌های روش‌های سنتی مبتنی بر GPS را نشان دادیم، به‌ویژه در محدوده محدود، هزینه بالا و دقت متغیر (5 سانتی‌متر تا 15 متر). ما مفهوم کد مرجع جغرافیایی را بر اساس کد منطقه ای ملی (NAC) معرفی کردیم. روشی که دقت بهتر از 1 متر را برای مقیاس های نقشه های زیر 1/2500 تضمین می کند. زمان ارجاع جغرافیایی از 5 دقیقه به کمتر از یک دقیقه در هر نقشه کاهش می یابد. همچنین ارجاع جغرافیایی را مستقل از اصلاح محتوای پایگاه داده تضمین می کند.

حتی اگر روشی که ارائه کردیم راه حل جایگزینی ارائه دهد که دقیق تر و هزینه کمتری دارد. همچنان محدود باقی مانده است. این فرآیند شامل مداخله انسانی برای انجام پردازش هایی است که می تواند کاملاً خودکار باشد.

Mohamed El Imame Malainine، Hassane Rhinane، Lahcen Baidder، Omar Bachir Alami (به عنوان مثال کد QR) برای ذخیره کدهای مرجع جغرافیایی و ابرداده های ضروری در هر نقشه چاپ شده می تواند یک برنامه جالب باشد.

منابع

  1. جی دیویس، “ایجاد پایگاه آدرس با استفاده از ادغام شطرنجی-بردار”، کنفرانس سالانه URISA، آتلانتا، جورجیا: URISA، 1993.
  2. P. Eichelberger، “اهمیت آدرس‌ها – منبع GIS” کنفرانس سالانه URISA 1993، آتلانتا، 1993.
  3. G. Derekenaris، “یکپارچه سازی GIS، GPS و فن آوری های GSM برای مدیریت موثر آمبولانس ها،” کامپیوتر، محیط زیست و سیستم های شهری، جلد. 25، شماره 3، 1380، صص 267-278. doi:10.1016/S0198-9715(00)00025-9  [زمان(های استناد): 1]
  4. اچ راین. الف هلالی. A. Berrada و M. Hakdaoui، “تشخیص زاغه ها از داده های SPOT در کازابلانکا مراکش با استفاده از رویکرد مبتنی بر شی”، مجله سیستم اطلاعات جغرافیایی، جلد. 3، شماره 3. 2011، ص 217 -224. doi:10.4236/jgis.2011.33018  [زمان(های استناد): 3]
  5. H. Rhinane, A. Hilali, H. Bahi and A. Berrada, “Contribution of Landsat TM Data for Detection of Urban Heat Areas Casa of Casablanca,” Journal of Geographic Information System, Vol. 4، شماره 1، 2012، صفحات 20- 26. doi:10.4236/jgis.2012.41003  [زمان(های استناد): 1]
  6. A. El Garouani, RA Barry, S. El Garouani and A. Lahrach, “Geospatial Database Template for Urban Management in Fez (Morocco),” Journal of Geographic Information System, Vol. 4، شماره 4، 1391، صص 335-340. doi:10.4236/jgis.2012.44038  [زمان(های استناد): 1]
  7. C. Davis و F. Fonseca، “ارزیابی قطعیت مکان های تولید شده توسط یک سیستم کدگذاری آدرس،” GeoInformatica، جلد. 11، شماره 1، 1386، صص 103-129. doi:10.1007/s10707-006-0015-7  [زمان(های استناد): 1]
  8. L. Simpson و A. Yu، “دسترسی عمومی به تبدیل داده ها بین جغرافیاها، با جداول جستجوی چندگانه برگرفته از فهرست پستی”، کامپیوترها، محیط زیست و سیستم های شهری، جلد. 27، شماره 3، 1382، صص 283-307. doi:10.1016/S0198-9715(02)00018-2  [زمان(های استناد): 1]
  9. M. Malaainine، L. Slaoui، H. Rhinane و L. Baidder، “Méthode de Saisie en Masse des Points d’Adresses Géolocalisés de la Grande Ville de Casablanca”، اولین کنگره بین المللی GIS و مدیریت زمین (SIGGT 2010)، کازابلانکا ، 20-21 مه 2010، ص. 101.  [زمان(های استناد): 1]
  10. M. Malainine، L. Baidder و O. Bachir Alami، “Standards pour l’Intégration Automatique des Plans Issus d’un Système d’Information Géographique: Étude de cas des Plans d’Enquête des Grand Vidresses d’A. کازابلانکا، تازا GIS_DAYS، Maroc، 2012.  [زمان(های استناد): 1]
  11. M. Simunek، “در مورد ساخت و پردازش آرشیو نقشه دیجیتالی بزرگ،” مجله ادغام سیستم ها، جلد. 2. شماره 3، 1390، صص 3-16.   [زمان(های استناد): 1]
  12. S. Coetzee, AK Cooper and J. Ditsela, “Towards Good Principles for the National Addressing Scheme,” بیست و پنجمین کنفرانس بین المللی کارتوگرافی (ICC 2011)، پاریس، 4-8 ژوئیه 2011،   [زمان(های) نقل قول:1 ]
  13. تی چان. G. Frankish و S. Farrell، “یک زیرساخت داده سلولی شبکه ملی: اهمیت یک سیستم شبکه سلسله مراتبی و مرکز تحقیقات تعاونی”، کنفرانس جهانی GSDI 12، سنگاپور، 19-22 اکتبر 2010.   [زمان(ها):1]
  14. P. Sivakkolundhu, S. Chatterjee, J. John and N. Sharma, “Translating and Geocoding Addresses,” US Patent No. 0161334, 2011.   [Citation Time(s):1]
  15. H. Kirchner, D. Glöckner, G. Bieber and S. Gabrecht, “Addressing Geographic Objects of Unique Location Areas” Informatik Berrichte, Berlin, 2005.
  16. BW Parkinson، “سیستم موقعیت یابی جهانی: نظریه و کاربردها – جلد. Ⅰ و Ⅱ، موسسه آمریکایی هوانوردی و فضانوردی، واشنگتن دی سی، 1996.   [Citation Time(s):1]
  17. S. Raghunath، BL Malleswari و K. Sridhar، “تجزیه و تحلیل خطاهای GPS در زمان های مختلف در یک روز”، مجله بین المللی تحقیقات در علوم کامپیوتر، جلد. 2، شماره 1، 1390، صص 45-48.   [زمان(های استناد): 1]
  18. I. Adeniyi، “خطای یونوسفر در کاربردهای GPS”، GP1، 46(01062) Session پوستر، پلیموث، 2005.   [زمان(ها):1]
  19. JD Bossler، “Manual of Geospatial Science and Technology” Taylor & Francis Inc، لندن، 2002   [Citation Time(s):1]
  20. برچمن و میلر، “آماده سازی تصاویر برای توزیع”، مجله گرافیک طراحی مهندسی، جلد. 64، شماره 1، 2000، ص. 39.   [زمان(های) استناد: 1]
  21. A. Caillemer and P. Planques, “Topographie, Photogramétrie,” Technip, Paris, 1983.   [Citation Time(s):1]

مقالات داخلی و بین المللی

مطالب مرتبط ...

بدون دیدگاه

دیدگاهتان را بنویسید