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ARGUS · Technik im Detail

Aus Ereignissen wird Lage.

Wie ARGUS Ereignisse nach Ort und Zeit gruppiert, Objekten der Ontologie zuordnet, ihr Vertrauen fortschreibt und daraus eine Lage zu einem Zeitpunkt bildet.

Viele Ereignisse beschreiben wenige Geschehen. ARGUS fasst sie nach Ort und Zeit zusammen, ordnet sie Objekten der Ontologie zu und schreibt ihr Vertrauen fort, wenn neue Meldungen kommen. Die Lage ist dann kein eigenes Bild neben den Daten, sondern der Stand der Ontologie zu einem Zeitpunkt.

Diese Seite beschreibt die Bauweise des Systems. Gebaut sind der Prototyp von Freigabe und Protokoll und der Demonstrator von KALKÜL; den ganzen Stand finden Sie unter Was heute steht.

Auf dieser Seite
  1. 01Gruppieren nach Ort und Zeit
  2. 02Zuordnung zu Objekten
  3. 03Vertrauen fortschreiben
  4. 04Lage als Stand der Ontologie
  5. 05Koordinaten und Karten
  6. 06Eckdaten
  7. 07Weiter

Gruppieren nach Ort und Zeit

Ereignisse, die nahe beieinander liegen, gehören oft zu einem Geschehen. ARGUS gruppiert sie dichtebasiert, etwa mit DBSCAN oder dessen Variante ST-DBSCAN, die räumliche und zeitliche Nähe getrennt bewertet. Ein Ereignis ist ein Kernpunkt, wenn in seinem räumlichen Radius und seinem Zeitfenster genug weitere liegen. Gruppen wachsen über Kernpunkte; vereinzelte Ereignisse bleiben als Rauschen stehen und werden nicht in eine Gruppe gezwungen.

Dichtebasierte Verfahren brauchen keine vorab festgelegte Zahl von Gruppen und finden Gruppen beliebiger Form. Radius, Zeitfenster und Mindestzahl hängen vom Typ der Ereignisse ab und stehen als Parameter an der Regel, nicht im Code.

Für einen laufenden Strom rechnet ARGUS die Gruppen in gleitenden Zeitfenstern fort, statt bei jeder Meldung alles neu zu gruppieren. Abstände rechnet es auf dem Ellipsoid oder in einer metrischen Projektion, nie in Grad, weil ein Grad Länge je nach Breite eine andere Strecke ist.

Dichte statt Raster

Ereignisse aus drei Quellen. Wo sie in Radius und Zeitfenster dicht liegen, entsteht eine Gruppe; einzelne Ereignisse bleiben als Rauschen stehen. Eine Gruppe liegt in einem Objekt mit Geometrie.

Verdichten in ARGUS: Ereignisse, Gruppen, Rauschen, Zuordnung zu einem ObjektEreignisse aus drei Quellen. Wo sie in Radius und Zeitfenster dicht liegen, entsteht eine Gruppe; einzelne Ereignisse bleiben als Rauschen stehen. Eine Gruppe liegt in einem Objekt mit Geometrie.RADIUS · ZEITFENSTEROBJEKThängt ab vonGRUPPEGRUPPEABHÄNGIGLEITSTELLESENSORIKFORMULAR
  • Quellen: Leitstelle, Sensorik, Formular.
  • Zone: Radius · Zeitfenster.
  • Zone: Objekt.
  • Objekt: Gruppe.
  • Objekt: Gruppe.
  • Objekt: Abhängig.
LAGE · OHNE ORT

Zuordnung zu Objekten

Eine Gruppe wird Objekten der Ontologie zugeordnet, deren Geometrie bekannt ist. Die Zuordnung folgt räumlichen Prädikaten nach OGC Simple Features: liegt in, berührt, schneidet, Abstand kleiner als. Ein Raumindex wie ein R-Baum sorgt dafür, dass nur die Objekte in Frage kommen, deren Ausdehnung die Gruppe überhaupt erreicht.

Zuordnungen sind Beziehungen mit Herkunft und Vertrauen. Mehrdeutige Zuordnungen bleiben mehrdeutig, bis eine weitere Meldung sie auflöst oder die zuständige Stelle entscheidet. Über die Beziehungen der Ontologie wird zugleich sichtbar, was am Objekt hängt: Wer eine Gruppe einem Objekt zuordnet, sieht die abhängigen Objekte mit.

Vertrauen fortschreiben

Jede neue Meldung ändert das Vertrauen einer Gruppe. Bestätigungen aus unabhängigen Quellen heben es, Widersprüche senken es, und mit dem Alter fällt es auf den Vorwert des Ereignistyps zurück. Ein übliches Verfahren ist die Fortschreibung in Log-Odds: Belege werden als Logarithmus des Chancenverhältnisses addiert, und ein Zerfallsfaktor zieht ältere Belege zum Vorwert zurück.

Die Addition setzt unabhängige Belege voraus. ARGUS prüft darum die Herkunft: Zwei Meldungen, die über denselben Weg aus derselben Quelle kommen, zählen nicht doppelt. Jeder Wert trägt die Liste seiner Beiträge, sodass sich jederzeit zeigen lässt, aus welchen Meldungen und Gewichten er entstand.

L(t) = L₀ + λ^Δt · (L(t − Δt) − L₀) + Σ log( P(Beleg | Geschehen) / P(Beleg | kein Geschehen) )
L₀ = log( p₀ / (1 − p₀) )   Vorwert je Typ der Ereignisse
Vertrauen = 1 / (1 + e^(−L))

λ ∈ (0, 1]   Zerfall je Zeitschritt, je Typ der Ereignisse festgelegt
Fortschreibung in Log-Odds mit Zerfall, schematisch. Jeder Summand ist ein Beleg mit Quelle.

Lage als Stand der Ontologie

ARGUS führt für die Lage keine zweite Datenhaltung. Die Lage ist eine Abfrage: alle Objekte, Ereignisse, Gruppen und Beziehungen, wie sie zu einem Zeitpunkt galten. Weil FORGE jede Aussage mit Gültigkeitszeit und Erfassungszeit führt, lässt sich die Lage für jetzt, für einen früheren Zeitpunkt und für den damaligen Wissensstand getrennt aufrufen.

Damit sind zwei Fragen beantwortbar, die sonst verschwimmen: Was war zu diesem Zeitpunkt der Fall? Und was wusste man damals davon? Eine Entscheidung lässt sich so an dem Bild prüfen, das ihr tatsächlich vorlag.

Koordinaten und Karten

Intern speichert ARGUS Koordinaten in WGS 84. Für Europa rechnet es in ETRS89, dem europäischen Bezugssystem, das an die eurasische Platte gebunden ist und sich darum über die Jahre gegen WGS 84 verschiebt; metrische Rechnungen laufen in UTM-Zonen auf ETRS89, in Deutschland etwa EPSG:25832 und EPSG:25833. Die Umrechnung übernimmt eine Bibliothek wie PROJ, mit der Epoche der Messung, wo es auf Dezimeter ankommt.

Karten bezieht ARGUS über die Schnittstellen des OGC: WMS liefert gerenderte Kartenbilder, WFS liefert Geometrien mit ihren Eigenschaften, WMTS und OGC API Tiles liefern Kacheln. Viele amtliche Geodaten in Deutschland sind über solche Dienste zugänglich.

Für den Betrieb ohne Netz hält ARGUS Kacheln lokal vor, als Vektorkacheln oder Rasterkacheln in Paketen wie MBTiles oder GeoPackage, die vorab für ein Gebiet erzeugt werden. Die Lage bleibt dann lesbar, auch wenn die Verbindung zu den Kartendiensten fehlt.

Eckdaten

Gruppierung
dichtebasiert, DBSCAN oder ST-DBSCAN; Radius, Zeitfenster und Mindestzahl je Typ der Ereignisse
Strom
Fortschreibung in gleitenden Zeitfenstern
Zuordnung
räumliche Prädikate nach OGC Simple Features, Raumindex (R-Baum)
Vertrauen
Fortschreibung in Log-Odds mit Zerfall, Beiträge einzeln nachvollziehbar
Lage
Abfrage über die bitemporale Ontologie zu einem Zeitpunkt
Bezugssysteme
WGS 84, ETRS89, UTM auf ETRS89 (EPSG:25832, EPSG:25833), Umrechnung mit PROJ
Karten
OGC WMS, WFS, WMTS, OGC API Tiles
Ohne Netz
Vektor- und Rasterkacheln in MBTiles oder GeoPackage

Weiter

Welche Meldungen beschreiben bei Ihnen oft dasselbe Geschehen? Daran legen wir Radius und Zeitfenster fest.