Promovendus ontwikkelt vernieuwende aanpak 3D topografie
Friso Penninga van het Onderzoeksinstituut OTB (TU Delft) hoopt op 19 juni a.s. te promoveren op zijn innovatieve aanpak voor 3D datamodellering. De integratie van een solide wiskundige onderbouwing van de datastructuur en de gekozen tetraëderstructuur in een databaseomgeving, maakt deze aanpak uniek. Het model kan in de toekomst worden uitgebreid met andere 3D data en is interessant voor softwareontwikkelaars en iedereen die gebruikmaakt van topografische data.
Het doel van het promotieonderzoek is de ontwikkeling van een datastructuur die om kan gaan met grote hoeveelheden data en die het laden, bijhouden, bevragen, analyseren en nadrukkelijk ook valideren van de data ondersteunt. Het proefschrift beschrijft een innovatieve topologische aanpak die uitgaat van tetraëdernetwerken (TEN's). In deze benadering wordt de werkelijkheid opgedeeld in een verzameling tetraëdervormige bouwstenen. De wiskundige onderbouwing bestaat uit concepten uit de simpliciale homologie (onderdeel van de algebraïsche topologie).
Noch het idee om een TEN-structuur te gebruiken voor 3D data, noch het idee om concepten uit de simpliciale homologie in een databasestructuur te gebruiken is nieuw. Echter, de combinatie van de wiskundige theorie en de gekozen tetraëderstructuur in 3D, geïntegreerd in een databaseomgeving is nog niet eerder in één aanpak samengebracht.
Penninga heeft een fundamentele keuze gemaakt voor een volledige 3D modellering. Voordelen hiervan zijn: de expliciete aanwezigheid van lucht en aarde (vaak onderwerp van analyse), de uitbreidbaarheid in de toekomst met andere 3D data (geologie, vervuilde aardlagen, luchtvaartroutes, straalpaden, ondergrondse kabels en leidingen) en de sterke wiskundige onderbouwing, die de validiteit van de data garandeert ongeacht de complexiteit van de situatie. De unieke wiskundige onderbouwing onderscheidt deze aanpak van andere. Omdat in de toekomst het datavolume ongetwijfeld in snel tempo verder zal toenemen door de steeds gedetailleerdere meettechnieken, is de garantie van de betrouwbaarheid van gegevens een vereiste.
Daarnaast ondervangt de nieuwe methode de 'klassieke' nadelen van de tetraëderstructuur. De veronderstelde complexiteit van een TEN-benadering gaat niet langer op. Als een gebruiker objecten manipuleert, zorgen algoritmes voor de bijbehorende wijzigingen in de datastructuur. Verder is aangetoond dat de nieuwe methode de vereiste opslagruimte terugbrengt. Grote delen van de datastructuur worden afgeleid en hoeven niet expliciet te worden opgeslagen. Hoewel het expliciet opnemen van lucht en aarde tot een aanzienlijke toename in datavolume leidt, is deze toename te rechtvaardigen gezien de huidige ontwikkelingen op duurzaamheid en milieugebied. Databasefuncties als het gebruik van views, functies en functiegebaseerde indexen worden toegepast om het potentieel van de datastructuur te realiseren.
De innovatieve aanpak van Penninga vormt een goede basis voor doorontwikkeling door softwareontwikkelaars. Als het relatief eenvoudige model goed wordt geïmplementeerd in software en daadwerkelijk op de markt wordt gebracht, dan biedt dit kansen voor vele gebruikers. Het gaat dan met name om topografische diensten, gemeenten en provincies, Rijkswaterstaat en Kadaster, maar ook andere partijen die gebruikmaken van topografische data.
Het onderzoek is uitgevoerd binnen het project 3D Topografie (
Publicatie
Friso Penninga, 2008, 3D Topography. A simplicial Complex-based Solution in a Spatial DBMS. Delft (Nederlandse Commissie voor Geodesie). Publications on Geodesy 66. ISBN 978 90 6132 304 4.
Noot voor de redactie/
Technische Universiteit Delft