Witold Kazimierski – Kartografia
Wykład dla studentów II roku GiK
Akademia Morska w Szczecinie

2011­05­31

1

Wykład XI

• rodzaje generalizacji 
• operatory generalizacji
• metodyka generalizacji

2011­05­31

1/32

Rodzaje generalizacji

Rodzaje generalizacji:

– wybór obiektów,
– uogólnienie charakterystyk (atrybutów) 

ilościowych i jakościowych – generalizacja 
ilościowa i jakościowa

– zmiana formy prezentacji ­ resymbolizacja
– uproszczenie linii i konturów (generalizacja 

graficzna)

2011­05­31

2/32

źródło: Pasławski, 2006

Witold Kazimierski – Kartografia
Wykład dla studentów II roku GiK
Akademia Morska w Szczecinie

2011­05­31

2

Operatory generalizacji

Proces generalizacji ze względu na swą złożoność 

rozbijany jest często na elementy składowe

operator generalizacji to elementarne 

przekształcenie (transformacja) treści mapy, które 
można wyrazić formułą matematyczną lub 
jednoznacznym opisem algorytmu (Iwaniak, 
1998) 

Proces automatycznej generalizacji kartograficznej 

można określić jako sekwencję operatorów 
generalizacji z zastosowaniem odpowiednich 
wartości parametrów danej metody

2011­05­31

3/32

źródło: Gotlib, Olszewski, 2006

Operatory generalizacji

• wygładzanie
• agregacja
• łączenie
• scalenie
• dekompozycja
• wybór obiektów
• przewiększenie
• wzmocnienie
• przemieszczenie
• uproszczenie, wybór punktów

2011­05­31

4/32

Witold Kazimierski – Kartografia
Wykład dla studentów II roku GiK
Akademia Morska w Szczecinie

2011­05­31

3

Wygładzanie

wygładzanie to zastąpienie ostrych i złożonych 

kształtów kształtami wygładzonymi i 
zaokrąglonymi w celu uzyskania korzyści 
wizualnych

Istnieje wiele algorytmów 

wygładzania

W ArcGIS zastosowano:

• PAEK – aproksymacja 

• interpolacja krzywymi Beziera

2011­05­31

5/32

Agregacja

agregacja to zastąpienie dużej liczby 

szczegółowych znaków mniejszą liczbą nowych 
znaków

Elementy łączone są na podstawie zależności 

przestrzennych, np. zastąpienie budynków 
jednym poligonem obszaru zabudowanego

6/32

Witold Kazimierski – Kartografia
Wykład dla studentów II roku GiK
Akademia Morska w Szczecinie

2011­05­31

4

Łączenie

łączenie to zastępowanie kilku obiektów przez 

pojedynczy obiekt

Istotą tej operacji jest zmniejszenie gęstości 

obiektów na mapie i stopnia szczegółowości, 
przy jednoczesnym pozostawieniu charakteru 
rozmieszczenia obiektów, np. redukcja 
przedstawionych na mapie łączy 
kanalizacyjnych przy zachowaniu jej struktury

2011­05­31

7/32

źródło: H. Klimczak, UP Wrocław

Scalenie

scalenie to łączenie wielu obiektów liniowych w 

jeden

W filozofii ArcGIS pojęciu scalenie odpowiada 

agregacja na podstawie atrybutów (narzędzie 
Dissolve)

8/32

źródło: H. Klimczak, UP Wrocław

Witold Kazimierski – Kartografia
Wykład dla studentów II roku GiK
Akademia Morska w Szczecinie

2011­05­31

5

Dekompozycja

dekompozycja (rozpad) to zamiana obiektu 

powierzchniowego na punktowy lub liniowy

2011­05­31

9/32

Wybór obiektów

wybór obiektów to eliminacja pewnych elementów 

ze zbioru przy zachowaniu ogólnych 
prawidłowości ich rozkładu przestrzennego 

Zwykle do eliminacji wybierane są obiekty, które są 

zbyt małe, zbyt krótkie lub zbyt nieistotne by je 
przedstawić na finalnej mapie

2011­05­31

10/32

Witold Kazimierski – Kartografia
Wykład dla studentów II roku GiK
Akademia Morska w Szczecinie

2011­05­31

6

Przewiększenie

przewiększenie obiektu to zwiększenie jego 

wymiarów w celu zachowania jego 
właściwości, które przy danej skali powinny 
być niewidoczne

2011­05­31

11/32

źródło: H. Klimczak, UP Wrocław

Wzmocnienie

wzmocnienie to zmiana wielkości i kształtu 

symbolu

2011­05­31

12/32

źródło: H. Klimczak, UP Wrocław

Witold Kazimierski – Kartografia
Wykład dla studentów II roku GiK
Akademia Morska w Szczecinie

2011­05­31

7

Przemieszczenie

przemieszczenie to przesuniecie obiektów z ich 

rzeczywistego położenia w celu zachowania 

relacji przestrzennych i czytelności mapy

2011­05­31

13/32

Uproszczenie, wybór punktów

uproszczenie lub wybór punktów to eliminacja 

wybranych wierzchołków linii i poligonów, aby 
utworzyć mniej skomplikowane kształty

2011­05­31

14/32

Witold Kazimierski – Kartografia
Wykład dla studentów II roku GiK
Akademia Morska w Szczecinie

2011­05­31

8

Algorytmy upraszczania

Algorytmy upraszania obiektów liniowych można 

podzielić na pięć kategorii:

– niezależne algorytmy punktowe
– procedury przetwarzania lokalnego
– procedury warunkowego rozszerzonego 

przetwarzania lokalnego

– procedury bezwarunkowego rozszerzonego 

przetwarzania lokalnego

– procedury globalne

2011­05­31

15/32

źródło: Szostak M., rozprawa doktorska AGH

Algorytmy upraszczania

niezależne algorytmy punktowe 

– nie uwzględniają topologii
– nie uwzględniają zależności matematycznych z 

sąsiednimi punktami

• n­ta procedura punktowa (Tobler, 1964)

– co n­ty punkt jest odrzucany
– początek generalizacji komputerowej

• przypadkowy wybór punktów (Robinson i in., 

1978)

2011­05­31

16/32

źródło: Szostak M., rozprawa doktorska AGH

Witold Kazimierski – Kartografia
Wykład dla studentów II roku GiK
Akademia Morska w Szczecinie

2011­05­31

9

Algorytmy upraszczania

procedury przetwarzania 

lokalnego 

– korzystają z właściwości 

sąsiednich punktów

• odległość między 

punktami (McMaster, 
1987)

• kątowa zmiana między 

punktami (McMaster, 
1987)

• algorytmy Jenksa (Jenks, 

1981)

2011­05­31

17/32

źródło: Szostak M., rozprawa doktorska AGH

Algorytmy upraszczania

procedury warunkowego 

rozszerzonego przetwarzania 
lokalnego 

– korzystają nie tylko z 

właściwości sąsiednich 
punktów, ale także z oceny 
grup punktów

– najpierw identyfikują 

segment, a potem upraszczają

– obszar badan zależy od 

odległości, kąta lub liczby 
punktów

• algorytm Langa (Lang, 1969)
• algorytm Opheima (Opheim, 

1981)

2011­05­31

18/32

źródło: Szostak M., rozprawa doktorska AGH

Witold Kazimierski – Kartografia
Wykład dla studentów II roku GiK
Akademia Morska w Szczecinie

2011­05­31

10

Algorytmy upraszczania

procedury 

bezwarunkowego 
rozszerzonego 
przetwarzania 
lokalnego 

– upraszczają segmenty 

linii, a nie poszczególne 
punkty

• algorytm Reumanna –

Witkama (Reumann i 
Witkam, 1974)

2011­05­31

19/32

źródło: psimpl.sourceforge.net

Algorytmy upraszczania

procedury globalne

– umożliwiają badanie całej 

krzywej

– punkty krytyczne 

wybierane są na 
podstawie ekstremów 
lokalnych

• algorytm Douglasa –

Peuckera (Douglas i 
Peucker, 1973)

• algorytm Chrobaka 

(Chrobak, 1999)

2011­05­31

20/32

źródło: Szostak M., rozprawa doktorska AGH

Witold Kazimierski – Kartografia
Wykład dla studentów II roku GiK
Akademia Morska w Szczecinie

2011­05­31

11

Metodyka generalizacji

Generalizacja kartograficzna może być 

przeprowadzona na wiele sposobów, których 
dobór należy do redaktora mapy

Mimo podejmowanych prób nie opracowano 

dotychczas zbioru uniwersalnych reguł, które 
pozwalałyby na precyzyjne określenie sposobu 
prowadzenia generalizacji

W literaturze przedmiotu można znaleźć jedynie 

zasady generalizacji

2011­05­31

21/32

Metodyka generalizacji

Tradycyjnie proces generalizacji kartograficznej opiera się 

na wiedzy geograficznej kartografa i jego wyczuciu 
graficzno – estetycznym

Wraz z pojawieniem się komputerów powstała możliwość 

i potrzeba prowadzenia generalizacji cyfrowej

Wymagało to opracowania nowego podejścia do 

generalizacji w aspekcie nowych możliwości zapisu i 
przetwarzania danych kartograficznych

W ciągu lat opracowano szereg algorytmów 

pozwalających na automatyzację poszczególnych 
operatorów generalizacyjnych

Wciąż nieosiagalnym celem jest pełna automatyzacja 

procesu generalizacji kartograficznej

2011­05­31

22/32

Witold Kazimierski – Kartografia
Wykład dla studentów II roku GiK
Akademia Morska w Szczecinie

2011­05­31

12

Wątpliwości terminologiczne

Istnieje wiele definicji kartografii w zależności od 

ujęcia tematu. Generalizacja to:

• proces abstrahowania przedstawienia informacji 

geograficznej podczas zmiany skali mapy (M. 
Molenaar, 1996)

• mechanizm, który umożliwia abstrahowanie i 

kompresowanie danych rzeczywistych zarówno w 
sensie graficznym jak i znaczeniowym (D.E 
Richardson, 1999)

• kartograficzna metoda modelowania 

rzeczywistości (Makowski, 2001)

2011­05­31

23/32

Właściwości generalizacji

• generalizacja wiąże się z nieodwracalną utratą pewnej 

ilości informacji źródłowej (Kraak i Ormeling, 1998)

• najistotniejszą cechą procesu generalizacji jest 

zachowanie podstawowej struktury i charakteru 
danych geograficznych (Ostrowski, 2001)

• generalizacji nie można traktować jako mechanicznej 

procedury sekwencyjnego stosowania 
deterministycznych reguł, lecz jako „proces oparty na 
zrozumieniu” (Weibel, 1995)

• poznanie struktury generalizowanych obiektów 

wymaga przeprowadzenia analizy kartometrycznej ich 
kształtu, wzajemnych zależności i zróżnicowania 
przestrzennego

2011­05­31

24/32

Witold Kazimierski – Kartografia
Wykład dla studentów II roku GiK
Akademia Morska w Szczecinie

2011­05­31

13

Model generalizacji

Modele generalizacji opisują proces generalizacji w 

sposób ogólny, wskazując na podstawowe 
elementy, składniki lub procesy, oraz określając 
relacje pomiędzy nimi (Iwaniak, 1998)

Koncepcja Meyera (1987) rozwinięta przez 

Grünreicha (1992; 1995) zakłada rozdzielenie 
modelu na dwa:

• numeryczny model krajobrazu (Digital Landscape

Model)

• numeryczny model kartograficzny (Digital 

Cartographic Model)

2011­05­31

25/32

Model generalizacji

numeryczny model krajobrazu (DLM):

– zawiera rzeczywiste położenie obiektów,
– jest podstawą do tworzenia różnych DCM
– zasila systemy GIS zorientowane na prowadzenie 

analiz

– jest źródłem danych geometrycznych i opisowych

numeryczny model kartograficzny (DCM)

– zawiera dane z DLM poddane procesowi redakcji 

kartograficznej

– możliwe jest opracowanie wielu DCM na podstawie 

jednego DLM zróżnicowanych pod względem 
przeznaczenia, skali i metod prezentacji

– zasila systemy produkcji map

2011­05­31

26/32

Witold Kazimierski – Kartografia
Wykład dla studentów II roku GiK
Akademia Morska w Szczecinie

2011­05­31

14

Model generalizacji

Koncepcja dwumodelowa pozwoliła na 

rozróżnienie dwóch procesów generalizacji 
(Brassel i Weibl, 1988):

– generalizacja modelu (analysis oriented)
– generalizacja kartograficzna (display oriented)

2011­05­31

27/32

Model generalizacji

•

generalizacja modelu (topograficzna):

–

wierność reprezentacji

–

operatory:
- selekcja obiektów,
- klasyfikacja obiektów,
- hierarchiczna agregacja obiektów i klas obiektów,
- uproszczenie - redukcja liczby węzłów
- zmiana reprezentacji geometrycznej

•

generalizacja kartograficzna:

–

eliminacja konfliktów graficznych

–

operatory:
- wygładzenie kształtów (smoothing),
- przewiększenie,
- przesunięcie,
- obrót,
- resubstytucja,

2011­05­31

28/32

Witold Kazimierski – Kartografia
Wykład dla studentów II roku GiK
Akademia Morska w Szczecinie

2011­05­31

15

MRDB

Obecne światowe tendencje rozwojowe związane z 

kartografią zmierzają coraz mocniej w kierunku Baz 
Danych  Wieloreprezenatacyjnych (Wielorozdzielczych) 
– Multiresolution/ Multirepresentation Data Base)

Jest to baza danych przestrzennych umożliwiająca 

przechowywanie reprezentacji rzeczywistych obiektów 
geograficznych na różnym poziomie uogólnienia

Istotą tego podejścia jest zdefiniowanie relacji pomiędzy 

obiektami reprezentującymi w bazie MRDB rzeczywisty 
obiekt topograficzny na różnych poziomach 
generalizacyjnych

Baza Danych Topograficznych w Polsce ma spełniać 

funkcje MRDB

2011­05­31

29/32