On the Future of Topographic Base Information Management in Finland and Europe
Total Page：16
File Type：pdf, Size：1020Kb
ON THE FUTURE OF TOPOGRAPHIC BASE INFORMATION MANAGEMENT IN FINLAND AND EUROPE Antti Jakobsson Dissertation for the degree of Doctor of Science in Technology to be pre- sented with due permission of the Department of Surveying for public ex- amination and debate in Auditorium E at Helsinki University of Technology (Espoo, Finland) on 9th June, 2006 at 12 noon. Distribution: The National Land Survey of Finland P.O.BOX 84, FIN-00521 Helsinki http://www.maanmittauslaitos.fi Maanmittauslaitoksen julkaisuja 101 © Antti Jakobsson ISSN 1236-5084 (painettu versio) ISBN 951-48-0192-X (painettu versio) ISBN 951-22-8206-2 (verkkojulkaisu http://lib.tkk.fi/Diss/2006/isbn9512282062.pdf) Abstract Topographic information management is essential for the future of National Mapping Agencies (NMAs). Information economy, globalisation, government reorganization and users expectations will change many mapping agencies during the coming years. The implementation of Spatial Data Infrastructures (SDIs) and the meeting of business objectives are major challenges and could have contra- dictory goals. This research investigated how topographic base information man- agement at the national and European levels might be based on multiple data sources and how information and quality management principles could be util- ized for this. Four topics are covered: management of topographic information in Finland, user requirements and the data quality of basic topographic data, Geo- graphic Information Quality Management (GIQM) of topographic base data and European cooperation between NMAs. The first part of the dissertation introduces the history of topographic mapping in Europe and especially in Finland. The development of SDIs is explored and in- formation management concepts related to basic topographic information are described. The standardization of geographic information is reviewed from the technological, organizational, process and data viewpoints. Geographic Informa- tion Quality (GIQ) is described from the quality management viewpoints. The role of harmonization and interoperability in the development of SDIs and related to reference data is discussed. The research corpus consisted of seven papers and results of a separate research project on the use of municipality data for the Topographic Database. The first two introduced models for topographic information management (Basic Topog- raphic Framework [BTF]) in a multi-producer environment using a data- base(DB)-driven production paradigm. Quality evaluation practices and quality management principles were studied in a number of European NMAs as part of the work of the EuroGeographics Expert Group on Quality. The standardization of geographic information quality was examined through participation in ISO 19100 work. The usability of the Topographic Database was evaluated using two different applications (land cover mapping, and 3D visualization). User require- III Abstract ments were studied in connection with mobile applications as part of the Gi- MoDig project. European reference datasets were studied covering thirty-three European countries based on a questionnaire given to the NMAs as part of the EuroGeographics’ EuroSpec project. Finally, the BTF model was evaluated by a case study using municipality basemap data. This part of the research investigated the possibility for a unified specification of topographic information in Finland. Current data catalogues were analysed and the connection between them was established. Empirically, data from four municipalities were used to form a simulated Topographic Database in test areas utilizing only data from municipalities. A quality evaluation of the results was made using visual field inspection. The status of municipality basemaps was explored using a questionnaire. Responses were gained from 135 municipalities. The user requirement study included 13 interviews with 16 par- ticipants covering most significant resellers and customer groups of the National Land Survey of Finland. Implementation of the Basic Topographic Framework (BTF) combining all basic topographic datasets into a unified database is feasible if based on case studies. It is suggested that implementation be based on the Geographic Information Qual- ity Management (GIQM) model combining geographic information quality stan- dards and quality management. Results support the idea that the TDB and topog- raphic databases in general have a key role in the implementation process of SDIs, and that topographic information provides an essential element for refer- ence datasets. Based on user requirement analysis, it is suggested that the NMAs in Europe should introduce harmonized specifications, because many applica- tions could be developed for large consumer markets, if such common datasets were available. It is further suggested that topographic information should be connected with other datasets in order to support user requirements. Investigation of European reference information concludes that harmonization of data specifi- cations have not yet been initiated at the national level and that international geo- graphic standards have not yet been implemented. However, national mapping and cadastral organizations (NMCAs) have an important role in providing refer- ence datasets in Europe. Topographic datasets together with cadastral datasets were identified as one of the main sources of reference information in Europe. Results support the idea that a common data specification for topographic data is feasible at some level. A questionnaire given to Finnish municipalities demon- strate the importance of municipality data in built-up areas. Case studies and an analysis of data catalogues suggest that basemaps can be utilized to compile the TDB in built-up areas supporting the presented BTF model. In Sweden and Denmark, the use of municipality data has progressed significantly, which sup- ports the presented model. Especially in Denmark, the reduction of the number of municipalities has increased the need for cooperation. User requirement results suggests that some improvements are needed in the present data catalogues. IV Abstract Keywords: Topographic Information, Quality management, Harmonization, Basemap, Joint-use of Geographic information, Semantic interoperability, Data quality, Map production, Spatial Data Infrastructure, History of national topog- raphic mapping. V Tiivistelmä Maastotietojen hallinnan ratkaiseminen on erittäin tärkeää maanmittauslaitosten tulevaisuuden kannalta. Informaatioyhteiskunta, globalisaatio, hallinnon uudel- leen organisointi ja käyttäjävaatimukset tulevat muuttamaan monia maanmittaus- laitoksia seuraavien vuosien aikana. Paikkatietoinfrastruktuurien toteuttaminen ja tulostavoitteiden saavuttaminen ovat tärkeimpiä haasteita. Nämä haasteet voivat kuitenkin olla osittain erisuuntaisia. Tässä tutkimuksessa selvitettiin, miten pe- rusmaastotietojen hallinta kansallisella ja eurooppalaisella tasolla voisi perustua useiden tiedon tuottajien aineistoihin, sekä, miten tiedon- ja laadunhallinnan pe- riaatteita voitaisiin soveltaa toteutuksessa. Tutkimusaiheet voidaan jakaa neljään eri osaan: maastotietojen hallinnan järjestäminen Suomessa, perusmaastotietojen käyttäjävaatimukset ja niiden laatu, paikkatietojen laadunhallinnan periaatteiden soveltaminen perusmaastotiedoille sekä kansallisten karttalaitosten yhteistyö Euroopassa. Ensimmäisessä osassa käsitellään kansallisen maastokarttatuotannon historiaa Euroopassa ja erityisesti Suomessa. Paikkatietoinfrastruktuurien kehittymistä ja perusmaastotietojen hallintaa tarkastellaan informaationäkökulmasta. Paikkatie- tojen standardointia tarkastellaan teknologia-, organisaatio-, prosessi- ja aineis- tonäkökulmista. Paikkatiedon laadun eri osa-alueet kuvataan laadunhallinnan näkökulmien avulla. Harmonisoinnin ja yhteentoimivuuden konsepteja tarkastel- laan paikkatietoinfrastruktuurien ja keskeisten paikkatietojen osalta. Tutkimus koostuu seitsemästä eri julkaisusta sekä erillisestä tutkimuksesta, jonka keskeiset tulokset on raportoitu yhteenveto-osassa. Kaksi ensimmäistä julkaisua määrittelevät perusmaastotietojen hallintamallin (Perusmaastotietokehysmalli) usean tuottajan ympäristössä perustuen tietokantapohjaiseen viitekehykseen. Laadunarvioinnin käytäntöjä sekä laadunhallinnan periaatteita tutkittiin euroop- palaisissa karttalaitoksissa (osana EuroGeographics:n laadun asiantuntijaryhmän työtä). Paikkatiedon laadun standardointia tarkasteltiin osallistumalla ISO 19100 sarjan laatimiseen. Maastotietokannan käytettävyyttä arvioitiin kahdessa eri so- velluksessa (maankäyttöluokitus ja 3D -visualisointi). Käyttäjien vaatimuksia arvioitiin mobiilien sovellusten yhteydessä (osana GiMoDig -projektia). Euroop- palaisten referenssiaineistojen tilaa selviteltiin 33 eri maassa karttalaitoksille suunnatulla kyselytutkimuksella (osana EuroGeographics:n Eurospec -hanketta). VII Abstract Perusmaastotietokehysmallin toteutusta arvioitiin kuntien kantakarttatietojen avulla. Lähtökohtana oli yhtenäisen tietomallin kehittäminen Suomen kaikille perusmaastotiedoille. Nykyisiä kohdemäärittelyjä arvioitiin ja niiden välille luo- tiin yhteys. Empiirisesti kantakarttatietojen käyttöä tutkittiin neljän kunnan alu- eella ja koealueilla muodostettiin simuloitu maastotietokanta käyttämällä pelkäs- tään kuntien aineistoa. Muodostettujen aineistojen laatua arvioitiin visuaalisesti maastotarkastuksella. Kuntien kantakarttojen tilan arvioimiseksi tehtiin kysely asukasluvultaan 100:lle suurimmalle kunnille sekä osalle pienimistä kunnista (valinta tehtiin