【摘要】：地圖作為地理空間研究的可視化成果和空間認(rèn)知的重要工具,在大數(shù)據(jù)背景下,其設(shè)計(jì)思想與技術(shù)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(jiǎn)單的空間數(shù)據(jù)表達(dá)轉(zhuǎn)向深入的挖掘空間分布特征、揭示社會(huì)行為時(shí)空規(guī)律與詮釋地理變化過程機(jī)理。面向來源豐富、形式多樣的空間數(shù)據(jù)與用戶個(gè)性化的應(yīng)用需求,自適應(yīng)地圖可視化已成為研究熱點(diǎn)。自適應(yīng)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(yīng)用環(huán)境的變化(如地圖交互方式、顯示設(shè)備規(guī)格、用戶環(huán)境上下文、地圖使用目的等)自動(dòng)的改變其本身的特性(要素選取、表達(dá)方式、內(nèi)容詳略、細(xì)節(jié)層次、配色方案、符號(hào)配置等),以提高受眾的地理信息認(rèn)知效果。實(shí)現(xiàn)地圖的自適應(yīng)可視化主要從地圖內(nèi)容和形式兩個(gè)層次,其中地圖內(nèi)容的自適應(yīng)是研究的根本,也是本文討論的重點(diǎn),一方面在保持空間數(shù)據(jù)分布特征的基礎(chǔ)上對(duì)空間數(shù)據(jù)自適應(yīng)組織以滿足用戶對(duì)地圖內(nèi)容不同細(xì)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(shí)。本文的主要研究?jī)?nèi)容如下：(1)探討自適應(yīng)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(gè)性化的地理信息服務(wù)三個(gè)方面,分析自適應(yīng)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(gè)方面,分析自適應(yīng)地圖可視化的優(yōu)勢(shì)；同時(shí),從理論研究及系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)兩方面總結(jié)國內(nèi)外的研究進(jìn)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(yīng)地圖的制作流程,從“進(jìn)口”和“出口”兩方面回答“對(duì)什么自適應(yīng)”這一問題,即“進(jìn)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(diǎn)。空間數(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(jié)構(gòu))和微觀(個(gè)體特征)三個(gè)層面對(duì)點(diǎn)狀、線狀、面狀空間數(shù)據(jù)進(jìn)行了詳細(xì)的討論。(3)構(gòu)建空間數(shù)據(jù)自適應(yīng)層次化模型。面向空間數(shù)據(jù)變化粒度的三個(gè)層次：要素層、目標(biāo)層和幾何細(xì)節(jié)層,基于LOD技術(shù)和變化累積模型,重點(diǎn)從目標(biāo)和幾何細(xì)節(jié)兩個(gè)層面展開討論：1在目標(biāo)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(diǎn)狀要素LOD建模：通過分析點(diǎn)群要素空間分布特征及識(shí)別重要特征點(diǎn),計(jì)算點(diǎn)狀要素重要性程度,并以此為參數(shù)基于Voronoi圖漸進(jìn)式結(jié)構(gòu)化組織,構(gòu)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(gè)點(diǎn)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(luò)與河流網(wǎng)絡(luò)為例討論。道路網(wǎng)絡(luò),以幾何特征為主,輔以語義特征對(duì)其構(gòu)建Stroke模型,基于等級(jí)屬性、連通度、長(zhǎng)度等空間分布指標(biāo)確定其重要性等級(jí),并基于Delaunay三角網(wǎng)構(gòu)建道路弧段的鄰近關(guān)系,進(jìn)而在保持道路網(wǎng)絡(luò)空間分布特征的基礎(chǔ)上將道路Stroke結(jié)構(gòu)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(luò),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(diǎn)狀要素LOD建模思想一致,另外需要注意多邊形拓?fù)潢P(guān)系的維護(hù)。2在幾何細(xì)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(dá)看作是一系列變化的累積,通過存儲(chǔ)變化差異來取代完整的數(shù)據(jù)存儲(chǔ),以降低數(shù)據(jù)冗余,并得到空間數(shù)據(jù)的細(xì)節(jié)層次表達(dá)。①曲線變化累積模型：構(gòu)建曲線BLG樹,并基于曲線結(jié)點(diǎn)的層次特征對(duì)偏移量校正,使得子結(jié)點(diǎn)的偏移量總是小于父結(jié)點(diǎn)；將曲線結(jié)點(diǎn)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(shè)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(duì)多邊形擬合表達(dá),對(duì)其分級(jí)剖分可以得到一系列“口袋”多邊形,通過對(duì)這些“口袋”多邊形加減運(yùn)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(shè)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(yīng)變化。面向空間數(shù)據(jù)分布模式、分布結(jié)構(gòu)、個(gè)體特征分別討論了核密度分布熱圖、聚類圖、點(diǎn)位圖等可視化方法；通過實(shí)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(dá)主題,可視化方法的自適應(yīng)變化。(5)從地圖符號(hào)設(shè)計(jì)和色彩方案兩方面構(gòu)建地圖形式的自適應(yīng)表達(dá)策略。討論地圖符號(hào)在語義層次、形態(tài)特征及繪制精度上的自適應(yīng)策略,并在樹結(jié)構(gòu)符號(hào)模型的基礎(chǔ)上添加對(duì)單個(gè)符號(hào)對(duì)象的描述,包括符號(hào)樣式與自適應(yīng)規(guī)則,以實(shí)現(xiàn)地圖符號(hào)的適應(yīng)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(yīng)策略,并基于Munsell色彩模型分析色彩的心理感受,設(shè)計(jì)不同地圖風(fēng)格的色彩模板,以適應(yīng)不同情境變化。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：武漢大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：P208

【參考文獻(xiàn)】

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1 艾廷華;;大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)下的地圖學(xué)發(fā)展[J];測(cè)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(diǎn)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(xué)學(xué)報(bào);2015年10期

3 楊敏;艾廷華;盧威;成曉強(qiáng);周啟;;自發(fā)地理信息興趣點(diǎn)數(shù)據(jù)在線綜合與多尺度可視化方法[J];測(cè)繪學(xué)報(bào);2015年02期

4 禹文豪;艾廷華;;核密度估計(jì)法支持下的網(wǎng)絡(luò)空間POI點(diǎn)可視化與分析[J];測(cè)繪學(xué)報(bào);2015年01期

5 楊敏;艾廷華;周啟;;顧及道路目標(biāo)stroke特征保持的路網(wǎng)自動(dòng)綜合方法[J];測(cè)繪學(xué)報(bào);2013年04期

6 艾廷華;周夢(mèng)杰;陳亞婕;;專題地圖屬性信息的LOD表達(dá)與TreeMap可視化[J];測(cè)繪學(xué)報(bào);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(hào)適應(yīng)性視覺閾值研究[J];中國圖象圖形學(xué)報(bào);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(cè)繪學(xué)報(bào);2009年06期

9 岳玉娟;蔡忠亮;龔建華;;支持地圖自適應(yīng)可視化的用戶模型設(shè)計(jì)及試驗(yàn)研究[J];地理與地理信息科學(xué);2009年05期

10 張金祿;王英杰;余卓淵;李洪省;;自適應(yīng)地圖符號(hào)模型與原型系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)[J];地球信息科學(xué)學(xué)報(bào);2009年04期

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1 李精忠;尺度空間地圖多重表達(dá)的面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型研究[D];武漢大學(xué);2009年

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

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本文編號(hào)：2304134