Design and implementation of an algorithm for automatic cartographic generalization of railways using OSM vector data

Abstract

[EN] Taking the previous results in the field of the generalization of railways as base, in this thesis has been developed a new system of generalization of railways, using the theory of graph analysis, in combination with the potentiality of the spatial analysis tools from PostGIS , as well as own spatial analysis tools developed for this thesis. The central objective of this thesis is the development of an algorithm for automatic generalization of railways for the development of web applications, which require special characteristics, such as the unique aggregation of parallel lines for all scale levels. Based on the premise of obtaining connections between train stations as a single line containing information about the origin and destination of the route, it has been developed an algorithm that, unlike the classic techniques of cartographic generalization, it does not perform an aggregation of linear elements in function of the scale. Instead, it makes use of algorithms for calculating optimal routes, obtaining the connections between train stations. The results show, as discussed at the end of this document, that the developed algorithm is an important tool to consider in the process of cartographic generalization of railways focused on new technologies in the field of GeoInformation, where web development is always present and for which, obtaining basic quality cartography is of great importance, since it allows to offer the user a much more pleasant experience.

[ES] Tomando los resultados previos en el campo de la generalización de ferrocarriles como base, en esta tésis ha sido desarrollado un nuevo sistema de generalización de ferrocarriles, utilizando la teoría de análisis de grafos, en combinación con la potencialidad de las herramientas de análisis espacial de PostGIS, así como herramientas propias de análisis espacial desarrolladas para esta tesis. El objetivo central de esta tesis es el desarrollo de un algoritmo de generalización automática de ferrocarriles para el desarrollo de aplicaciones web, las cuales requieren características especiales, como la agregación única de líneas paralelas para todos los niveles de escala. Basándose en la premisa de la obtención de las conexiones entre estaciones de tren como una sola línea que contenga información acerca del origen y destino de la ruta, se ha desarrollado un algoritmo que, a diferencia de las técnicas clásicas de generalización cartográfica, no realiza una agregación de los elementos lineales en función de la escala, sino que hace uso de algoritmos de cálculo de rutas óptimas para la obtención de las conexiones entre estaciones de tren. Los resultados obtenidos muestran, tal y como se analiza al final de este documento, que el algoritmo desarrollado es una importante herramienta a considerar en el proceso de generalización cartográfica de ferrocarriles enfocado a las nuevas tecnologías en el campo de la GeoInformación, donde el desarrollo web está siempre presente y para el cual, la obtención de cartografía base de calidad es de vital importancia, ya que permite ofrecer al usuario una experiencia mucho más agradable.

[CA] Prenent com a base els resultats previs en el camp de la generalització de ferrocarrils, en aquesta tesi se n’ha desenvolupat un nou sistema on s’utilitza la teoria d’anàlisi de grafs en combinació amb la potencialitat dels ferraments d’anàlisi espacial de PostGIS i els ferraments propis d’anàlisi espacial desenvolupats en aquesta tesi. L’objectiu central d’aquesta tesi és el desenvolupament d’un algoritme de generalització automática de ferrocarrils per al desenvolupament d’aplicacions web, les quals requereixen característiques especials, com l’agregació única de línies paral·leles per a tots els nivells d’escala. Basant-se en la premisa de l’obtenció de les connexions entre estacions de tren com una sola línia que continga informació sobre l’origen i el destí de la ruta, s’ha desenvolupat un algoritme que, a diferència de les tècniques clàssiques de generalització cartogràfica, no realitza una agregació dels elements lineals en funció de l’escala, sinó que utilitza algoritmes de càlcul de rutes òptimes per a l’obtenció de les connexions entre estacions de tren. Els resultats mostren, tal com s'analitza al final d’aquest document, que l’algoritme desenvolupat és un ferrament important a considerar en el procés de generalització cartogràfica de ferrocarrils enfocat a les noves tecnologies en el camp de la Geoinformació on el desenvolupament web està sempre present i per al qual l’obtenció de cartografia base de qualitat és de vital importància, ja que permet oferir a l’usuari una experiència molt més agradable.