بخشی از مقاله
چکیده :
در سالهای اخیر، استفاده از اطلاعات مکانی داوطلبانه برای انجام تحلیلهای مکانی و مدلسازی سهبعدی به علت صرفهجویی در هزینه برداشت دادههای مکانی، از اهمیت بالایی برخوردار شده است. پایگاههای اطلاعات مکانی داوطلبانه یکی از منابع مهم و پر کاربرد برای استخراج اطلاعات سهبعدی به شمار میروند. یکی از پر طرفدارترین این پروژهها، پروژه OSM میباشد. در آغاز بخش عظیمی از اطلاعات OSM را دادههای دوبعدی تشکیل میدادند، ولی به تدریج با گذشت زمان و مشارکت مردم در امر جمع آوری دادههای سهبعدی، روز به روز بر حجم اطلاعات سه بعدی به اشتراک گذاشته شده افزوده میشود.
تحقیق پیش رو سعی در ارائه الگوریتمی پویا برای استخراج مدل سه بعدی ساختار یافته از دادههای OSM در فرمت رایج و پر کاربرد CityGML دارد. این الگوریتم به صورت ابزاری به زبان برنامهنویسی جاوا و در محیط برنامهنویسی NetBeans نوشته شده و قابلیت سازگاری با مدل داده OSM را دارد. خروجی این الگوریتم و ابزار مدل سهبعدی ساختارمند در سطح 2/5 جزئیات میباشد که قابل استفاده توسط سایر کاربردها و تحلیلهای مکانی میباشد.
-1 مقدمه
با ظهور نئوجغرافی در سال 2006، نوعی الگوی جدید در تولید دادههای مکانی بر اساس اطلاعات داوطلبانه مردمی - VGI 1 - شکل گرفت. Goodchild در سال 2007 میلادی از مفهومی جدید به عنوان »شهروندان به عنوان حسگرها« سخن به میان آورد. این مفهوم به استفاده از پتانسیل عمومی افراد جامعه در ایجاد منبع جدید برای تامین اطلاعات مکانی اشاره دارد. کاربران به صورت کاملا داوطلبانه در جمعآوری، ایجاد، ویرایش و انتشار دادههای مکانی در بستر وب مشارکت میکنند.
استفاده از منابع داده داوطلبانه ضمن تقویت مشارکت عمومی، هزینه مربوط به جمعآوری داده مکانی به صورت سنتی/تجاری را کاهش میدهد 1]و[2 و برای مردم عادی این امکان وجود دارد که به کمک ابزارهایی از قبیل سیستم مکانیابی جهانی - GPS2 - ، تلفن همراه یا در بستر وب به کمک محاسبه مکان فردی از طریق Google Earth3 یا پروژههای مشابه موقعیت جغرافیایی خود را محاسبه کنند .[3]
پروژه - OSM4 - OpenStreetMap یکی از پروژههایی است که به عموم مردم بدون نیاز به دسترسی خاصی امکان ثبت، ویرایش و انتشار دادههای مکانی شخصی خود را میدهد. در آغاز بخش عظیمی اطلاعات به اشتراک گذاشته شده را دادههای دوبعدی تشکیل میدادند، ولی به تدریج با گذشت زمان و مشارکت مردم در امر جمع آوری دادههای سه-بعدی، روز به روز بر حجم اطلاعات سه بعدی به اشتراک گذاشته شده افزوده میشود 1] و.[4 استخراج اطلاعات سه-بعدی از دادههای پایگاه داده OSM و ایجاد مدل سهبعدی از این دادهها از مسائل مطرح در جوامع علمی میباشد. از این مدلهای سهبعدی میتوان برای ایجاد مدلهای شهری مجازی و ایجاد مدل رقومی سطح - DSM - شهری استفاده کرد.
مدل شهری سهبعدی مبتنی بر VGI در زمینههای مختلفی اعم از برنامه ریزی شهری، مدیریت بحران، مدیریت ترافیک شهری، سیستمهای ناوبری و ایجاد DSM شهری برای مقاصد مختلف مانند جذب توریسم و ایجاد تورهای مجازی مورد استفاده قرار میگیرد 4]و.[5 ارزش بالای دادهها در بعد سوم و کاربرد بسیار مدلهای سهبعدی کاربران OSM را به سمت ایجاد محیطهایی برای نمایش این اطلاعات سهبعدی داوطلبانه سوق داده است.
هدف از این تحقیق ارائه روش خودکار برای ایجاد ساختار CityGML در سطح 2/5 جزئیات برای ساختمانهای موجود، بر اساس دادههای داوطلبانه موجود در پایگاه داده OSM میباشد. خروجی فعالیت پیش رو، مدل دو و نیم-بعدی از ساختمانهای موجود در ایران در فرمت داده CityGML است که به علت وجود پتانسیل بالا در این فرمت داده قابلیت استفاده در کاربردهای مکانی به عنوان ورودی تحلیل را دارد. در ادامه ضمن معرفی پایگاه داده OSM، نحوه وارد کردن اطلاعات هندسی و معنایی در این پایگاه داده بیان میشود. سپس مختصری در مورد فرمتهای سه بعدی رایج و معرفی CityGML و مزیت این فرمت داده پرداخته میشود. الگوریتم پیشنهادی ارائه و پیاده سازی از آن به نمایش گذاشته میشود. در بخش آخر تحقیق نتیجه گیری و جمع بندی موجود میباشد.
-2 پایگاه داده OSM
پایگاه داده OSM با هدف ایجاد یک نقشه رایگان و آنلاین با پوشش سراسری و قابل ویرایش برای عموم مردم ایجاد شدهاست. OSM در سال 2004 شروع به کار کرد و به سرعت گسترش یافت، به صورتی که تا سال 2014 بیش از 000،850،1 کاربر ثبت شده را به خود اختصاص داد 6]و. [7 پس از وقوع زلزله هائیتی در سال 2010 و استفاده از اطلاعات پایگاه داده OSM در عملیات نجات، اهمیت استفاده از دادههای داوطلبانه بالاخص دادههای OSM بیش از پیش آشکار گردید .[8]
وارد کردن اطلاعات در پایگاه داده OSM بر اساس میزان مهارت گرافیکی کاربران توسط سه ویرایشگر iD، Potlatch و JOSM - شکل - 1 انجام میگیرد. اطلاعات کاربران که براساس دانش شخصی و اندازهگیری های فردی آنها میباشد با توجه به نوع ساختار در 3 قالب node برای عوارض نقطه ای، way برای عوارض خطی و پلیگونها و relation برای عوارض پیچیده متشکل از چندین نقطه و خط وارد پایگاه داده OSM میشود.
برای کاهش میزان خطای زمین مرجع بودن دادهها در پس زمینه سایت OSM از عکسهای هوایی bing با قدرت تفکیک مناسب برای مشخص شدن حدودی محل عوارض استفاده شده است 1]و9و.[10 علاوه بر اطلاعات هندسی قابلیت وارد کردن اطلاعات معنایی در پایگاه داده OSM وجود دارد. حال آنکه بیشتر اطلاعات مورد نیاز برای ساخت مدل سه بعدی از اطلاعات داوطلبانه از این بخش از دادهها استخراج میشود. برای وارد کردن اطلاعات معنایی نیز از رویکرد دوتاییهای کلید-ارزش5 استفاده میشود.
بخش اعظم دادههای موجود در OSM را دادههای ساختمانی تشکیل میدهند. این دادهها شامل مختصات پای ساختمانها به همراه اطلاعات معنایی از قبیل آدرس، نام ساختمان و کاربری را تشکیل میدهند. در اواخر سال 2011 IndoorOSM6 که یک دیدگاه برای ثبت اطلاعات محوطه داخلی ساختمان است، ایجاد گردید. این بدین معنی است که برای یک ساختمان امکان نمایش طبقات، اتاقها، راهرو ها و عوارض داخلی دیده شده است .[11] متدولوژی وارد کردن اطلاعات برای IndoorOSM همان متدولوژی رایج برای وارد کردن سایر اطلاعات هندسی در پایگاه داده OSM است. در کنار قابلیت های منحصر به فرد پروژه OSM میتوان به امکان خروجی گرفتن از اطلاعات این پایگاه در فرمت XML7 مبنای *.osm اشاره کرد.
-3 فرمتهای رایج سه بعدی سازی
یکی از مسائل مهم در سهبعدی سازی، انتخاب نوع فرمت داده سهبعدی میباشد. فرمت انتخابی باید سازگار با نیازهای مدل و دارای حجم مناسب پس از ذخیرهسازی اطلاعات باشد. برای نمایش سهبعدی فرمتهای رایجی از قبیل VRML8، X3D9، COLLADA10 و KML11 وجود دارند.
