【摘要】：地圖作為地理空間研究的可視化成果和空間認知的重要工具,在大數(shù)據(jù)背景下,其設計思想與技術方法正在發(fā)生著巨大變化,地圖可視化的研究已經(jīng)從簡單的空間數(shù)據(jù)表達轉向深入的挖掘空間分布特征、揭示社會行為時空規(guī)律與詮釋地理變化過程機理。面向來源豐富、形式多樣的空間數(shù)據(jù)與用戶個性化的應用需求,自適應地圖可視化已成為研究熱點。自適應地圖可視化可定義為電子地圖或地理信息可視化系統(tǒng)能夠根據(jù)輸入數(shù)據(jù)或應用環(huán)境的變化(如地圖交互方式、顯示設備規(guī)格、用戶環(huán)境上下文、地圖使用目的等)自動的改變其本身的特性(要素選取、表達方式、內(nèi)容詳略、細節(jié)層次、配色方案、符號配置等),以提高受眾的地理信息認知效果。實現(xiàn)地圖的自適應可視化主要從地圖內(nèi)容和形式兩個層次,其中地圖內(nèi)容的自適應是研究的根本,也是本文討論的重點,一方面在保持空間數(shù)據(jù)分布特征的基礎上對空間數(shù)據(jù)自適應組織以滿足用戶對地圖內(nèi)容不同細節(jié)層次的要求；另一方面通過視覺語言可視化揭示空間數(shù)據(jù)中隱藏的知識。本文的主要研究內(nèi)容如下：(1)探討自適應地圖可視化的研究背景、意義及研究現(xiàn)狀。從地圖可視化的功能、地理空間大數(shù)據(jù)及個性化的地理信息服務三個方面,分析自適應地圖可視化的研究背景；從空間數(shù)據(jù)組織、可視化形式和制作模式三個方面,分析自適應地圖可視化的優(yōu)勢；同時,從理論研究及系統(tǒng)實現(xiàn)兩方面總結國內(nèi)外的研究進展,分析現(xiàn)階段研究“重形式,輕內(nèi)容”的不足。(2)分析自適應地圖的制作流程,從“進口”和“出口”兩方面回答“對什么自適應”這一問題,即“進口”考慮空間數(shù)據(jù)主題、形式、特征等,“出口”考慮外部環(huán)境包括用戶信息、外部環(huán)境等,其中前者是本文研究的重點�？臻g數(shù)據(jù)形式特征多樣,本文面向空間數(shù)據(jù)的分布特征,顧及空間數(shù)據(jù)的尺度依賴性,從宏觀(分布模式)、中觀(分布結構)和微觀(個體特征)三個層面對點狀、線狀、面狀空間數(shù)據(jù)進行了詳細的討論。(3)構建空間數(shù)據(jù)自適應層次化模型。面向空間數(shù)據(jù)變化粒度的三個層次：要素層、目標層和幾何細節(jié)層,基于LOD技術和變化累積模型,重點從目標和幾何細節(jié)兩個層面展開討論：1在目標層,分別討論不同幾何類型空間數(shù)據(jù)的LOD建模方法。①點狀要素LOD建模：通過分析點群要素空間分布特征及識別重要特征點,計算點狀要素重要性程度,并以此為參數(shù)基于Voronoi圖漸進式結構化組織,構建LOD層次模型,最后基于開方根模型建立尺度索引并確定每個點狀要素的顯示資格比例尺。②線狀要素LOD建模：以道路網(wǎng)絡與河流網(wǎng)絡為例討論。道路網(wǎng)絡,以幾何特征為主,輔以語義特征對其構建Stroke模型,基于等級屬性、連通度、長度等空間分布指標確定其重要性等級,并基于Delaunay三角網(wǎng)構建道路弧段的鄰近關系,進而在保持道路網(wǎng)絡空間分布特征的基礎上將道路Stroke結構化組織,最后基于開方根模型為確定道路Stroke的顯示資格比例尺；河流網(wǎng)絡,基于Delaunay三角網(wǎng)確定河流匯水區(qū)域,得到河流的剖分模型,并將河流按匯水面積層次化組織,并基于開方根模型確定河流的顯示參數(shù)。③面狀要素LOD建模：與點狀要素LOD建模思想一致,另外需要注意多邊形拓撲關系的維護。2在幾何細節(jié)層,分別建立曲線和多邊形的變化累積模型,即將空間數(shù)據(jù)的表達看作是一系列變化的累積,通過存儲變化差異來取代完整的數(shù)據(jù)存儲,以降低數(shù)據(jù)冗余,并得到空間數(shù)據(jù)的細節(jié)層次表達。①曲線變化累積模型：構建曲線BLG樹,并基于曲線結點的層次特征對偏移量校正,使得子結點的偏移量總是小于父結點；將曲線結點按照校正后的偏移量降序排列,得到曲線的線性BLG樹：最后通過設定不同偏移量閾值得到曲線在不同尺度環(huán)境下的形態(tài)變化。②多邊形變化累積模型：用最小外接矩形或凸殼對多邊形擬合表達,對其分級剖分可以得到一系列“口袋”多邊形,通過對這些“口袋”多邊形加減運算(即添加或移除)可以得到層次樹H-tree;將剖分單元按面積遞減順序線性排列,設定不同面積閡值即可得到多邊形在不同尺度環(huán)境下的形態(tài)變化。(4)建立面向空間數(shù)據(jù)分布特征的可視化方法及自適應變化。面向空間數(shù)據(jù)分布模式、分布結構、個體特征分別討論了核密度分布熱圖、聚類圖、點位圖等可視化方法；通過實例分析,提出在不同尺度環(huán)境下,面向空間數(shù)據(jù)分布特征的不同表達主題,可視化方法的自適應變化。(5)從地圖符號設計和色彩方案兩方面構建地圖形式的自適應表達策略。討論地圖符號在語義層次、形態(tài)特征及繪制精度上的自適應策略,并在樹結構符號模型的基礎上添加對單個符號對象的描述,包括符號樣式與自適應規(guī)則,以實現(xiàn)地圖符號的適應性變化；討論地圖色彩面向空間數(shù)據(jù)、用戶及環(huán)境的自適應策略,并基于Munsell色彩模型分析色彩的心理感受,設計不同地圖風格的色彩模板,以適應不同情境變化。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：武漢大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：P208

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 艾廷華;;大數(shù)據(jù)驅動下的地圖學發(fā)展[J];測繪地理信息;2016年02期

2 信睿;艾廷華;楊偉;馮濤;;顧及出租車OD點分布密度的空間Voronoi剖分算法及OD流可視化分析[J];地球信息科學學報;2015年10期

3 楊敏;艾廷華;盧威;成曉強;周啟;;自發(fā)地理信息興趣點數(shù)據(jù)在線綜合與多尺度可視化方法[J];測繪學報;2015年02期

4 禹文豪;艾廷華;;核密度估計法支持下的網(wǎng)絡空間POI點可視化與分析[J];測繪學報;2015年01期

5 楊敏;艾廷華;周啟;;顧及道路目標stroke特征保持的路網(wǎng)自動綜合方法[J];測繪學報;2013年04期

6 艾廷華;周夢杰;陳亞婕;;專題地圖屬性信息的LOD表達與TreeMap可視化[J];測繪學報;2013年03期

7 吳增紅;陳毓芬;王英杰;;基于E-Prime的電子地圖符號適應性視覺閾值研究[J];中國圖象圖形學報;2010年04期

8 艾廷華;李志林;劉耀林;周燕妮;;面向流媒體傳輸?shù)目臻g數(shù)據(jù)變化累積模型[J];測繪學報;2009年06期

9 岳玉娟;蔡忠亮;龔建華;;支持地圖自適應可視化的用戶模型設計及試驗研究[J];地理與地理信息科學;2009年05期

10 張金祿;王英杰;余卓淵;李洪省;;自適應地圖符號模型與原型系統(tǒng)的實現(xiàn)[J];地球信息科學學報;2009年04期

相關博士學位論文 前2條

1 李精忠;尺度空間地圖多重表達的面向對象數(shù)據(jù)模型研究[D];武漢大學;2009年

2 蔡忠亮;多媒體電子地圖的信息組織及可視化機制研究[D];武漢大學;2004年

，

本文編號：2304134