隨著信息和通信技術(shù)、計算機(jī)圖形學(xué)以及可視化等方法與技術(shù)的發(fā)展,再借助于互聯(lián)網(wǎng)廣泛傳播的效應(yīng),一類不再拘泥于傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)地圖精確限制的“準(zhǔn)地圖”得到了蓬勃發(fā)展,但“準(zhǔn)地圖”欣欣向榮的背后卻存在諸多實際應(yīng)用問題,而與此相對的傳統(tǒng)地圖學(xué)發(fā)展卻處于低谷,面臨新技術(shù)和新需求兩方面的挑戰(zhàn)。因此,將這些“準(zhǔn)地圖”科學(xué)地納入傳統(tǒng)地圖學(xué)表示方法的體系框架中,豐富和深化傳統(tǒng)地圖學(xué)內(nèi)涵,使之更好地順應(yīng)時代發(fā)展潮流,同時也增強(qiáng)這些“準(zhǔn)地圖”的應(yīng)用范圍,實現(xiàn)最終的“雙贏”,這是本文的研究動機(jī)。本文以“準(zhǔn)地圖”中最為代表性的Cartogram為研究對象,開展了對Cartogram理論、構(gòu)建方法與應(yīng)用的研究。主要工作如下:1.從Cartogram產(chǎn)生的根源出發(fā),結(jié)合時代的變遷以及技術(shù)方法浪潮的更迭,系統(tǒng)梳理了Cartogram的理論、方法和應(yīng)用的歷史發(fā)展脈絡(luò),便于后來研究者把握未來Cartogram的發(fā)展方向和趨勢。在此基礎(chǔ)上總結(jié)了Cartogram研究現(xiàn)狀中存在的問題和不足,包括理論體系不夠完整,構(gòu)建方法與實際各學(xué)科應(yīng)用結(jié)合的廣度和深度不夠,缺乏Cartogram對時空數(shù)據(jù)的可視化研究等,針對這些問題提出了本文對Cartogram理論、構(gòu)建方法和應(yīng)用的研究內(nèi)容。2.建立了Cartogram的理論與方法研究框架。圍繞Cartogram的基本問題、表示方法、生成方法和評價方法四個基礎(chǔ)理論問題展開了研究。首先從Cartogram的多種中文釋義入手,闡明了Cartogram的本質(zhì)特點(diǎn),提出了一個較為完備的Cartogram分類體系。并在分類體系的基礎(chǔ)上,對Cartogram的表示方法以及和地圖學(xué)表示方法的關(guān)系展開了深入地探討。然后綜述了不同類型Cartogram的構(gòu)建方法,為Cartogram自動生成方法的優(yōu)化與創(chuàng)新以及廣泛的應(yīng)用奠定技術(shù)與方法基礎(chǔ),歸納和總結(jié)了Cartogram的評價方法和指標(biāo)體系。最后展示了后續(xù)章節(jié)的研究內(nèi)容在整個體系框架中的位置。3.以近年來線狀Cartogram中的研究熱點(diǎn)—中心型時間Cartogram為研究對象,提出一種帶有約束條件的移動最小二乘法的中心型時間Cartogram的構(gòu)建方法。與以往的研究方法相比,該方法解決了時間Cartogram構(gòu)建中出現(xiàn)的3個問題:(1)通過距離恒定性等原則解決了時間Cartogram與原地圖的尺度一致性問題;(2)通過約束條件的控制解決了時間Cartogram中出現(xiàn)的拓?fù)溴e誤問題;(3)通過多種可視化方法解決了時間Cartogram變形的可視化表達(dá)問題。最后,以2016年度北京市到全國307個市縣的真實鐵路時間數(shù)據(jù)為例,構(gòu)建了以北京市為中心的時間Cartogram。該時間Cartogram以全新的視角展示了北京市與全國各城市間的時間距離關(guān)系。4.圍繞面狀Cartogram提出了一種面向雙/多變量的連續(xù)面Cartogram的構(gòu)建方法。該方法對經(jīng)典的擴(kuò)散模型連續(xù)面Cartogram的算法進(jìn)行了優(yōu)化和改進(jìn),通過積分步長逐步試探法大大縮短了算法的迭代次數(shù),使得算法結(jié)果能夠快速收斂,提高了算法的運(yùn)行效率,從而實現(xiàn)第一變量的可視化表達(dá);通過在連續(xù)面Cartogram上空間內(nèi)插定位以及通過多種視覺變量組合實現(xiàn)對符號的擴(kuò)展表達(dá),從而滿足第二(多)變量的可視化表達(dá)。最后以慕尼黑市人口密度和銀行/ATM分布(雙變量)數(shù)據(jù)以及奧格斯堡市人口密度、幼兒園分布以及規(guī)模數(shù)據(jù)(多變量)為試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化。試驗證明:和傳統(tǒng)方法相比,該方法能夠更容易發(fā)現(xiàn)分布設(shè)施不均衡等問題,能夠為城市規(guī)劃、政策制定等提供輔助參考決策。5.將時間Cartogram應(yīng)用于可達(dá)性空間格局演變的可視化與分析中。分別從“某一時間點(diǎn)下時間空間與地理空間的‘橫向’比較”、“‘橫向’比較的時間序列變化”和“時間空間的‘縱向’時間序列變化”三個視角展開研究分析,并對旅行時間數(shù)據(jù)和時空變化參數(shù)進(jìn)行了深入分析,以此探索和挖掘城市格局時空演變規(guī)律。最后分別以1996、2003、2009和2016年為時間斷面,以最短旅行時間和時空變化參數(shù)為研究指標(biāo),通過時間Cartogram可視化方法從多個角度展現(xiàn)了從1996—2016年北京市與其它226個城市間時間距離關(guān)系變化,從而提供了一種新的方法來審視和挖掘可達(dá)性空間格局演變規(guī)律。同時也為城市地理學(xué)、交通學(xué)、經(jīng)濟(jì)地理學(xué)等相關(guān)研究領(lǐng)域提供一種新的展現(xiàn)時空格局演變的可視化方法。6.以上述研究為基礎(chǔ),利用開源軟件平臺QGIS研發(fā)了Cartogram Extension的插件原型。該插件具體包含三項功能,中心型時間Cartogram的自動生成、面向雙/多變量的連續(xù)面Cartogram的自動生成和Cartogram的動態(tài)可視化,該插件的開發(fā)和實現(xiàn)可以進(jìn)一步展示本文的研究成果。同時由于QGIS本身是一個開源平臺,因此該插件的開發(fā)也有助于本文的研究成果得到更好的應(yīng)用和在更大范圍內(nèi)得到檢驗。
【學(xué)位單位】：戰(zhàn)略支援部隊信息工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：P283
【部分圖文】：

城市群關(guān)系的理解。另一方面也進(jìn)一步挖掘 Cartogram 在學(xué)科領(lǐng)域?qū)?Cartogram 應(yīng)用到傳統(tǒng)的雙/多變量制圖研究中，不僅有助于制圖世界”，也將為雙/多變量制圖理論研究添加一個有力的武器。gram 的發(fā)展與研究現(xiàn)狀合專題制圖、統(tǒng)計圖表以及數(shù)據(jù)可視化的發(fā)展歷程[11]，在整體發(fā)展artogram 置于發(fā)展歷程長河之中，從 Cartogram 的源頭出發(fā)，探尋達(dá)方法的產(chǎn)生、內(nèi)涵的發(fā)展以及當(dāng)前的研究熱點(diǎn)與存在問題。gram 的發(fā)展ram 以 簡化和變形來突出表現(xiàn)地理對象的某類屬性‖的核心思想最598 年的古羅馬地圖——波伊廷格古地圖（Tabula Peutingeriana）[9是一幅長條形（1*21 英尺）的卷軸圖，繪制了羅馬帝國的道路情里的道路以及旅行者的興趣點(diǎn)。為了配合設(shè)計，該圖中刻意應(yīng)用了術(shù)。比如，由于尼羅河向北流動，所以在這個長軸圖上無法被描繪此將它改為向東流動。并且它的流域三角洲擴(kuò)大比例尺以詳細(xì)顯示

數(shù)據(jù)的收集整理從科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域擴(kuò)收集和發(fā)布人口、教育、犯罪和疾病等社會圖形如散點(diǎn)圖、直方圖、極坐標(biāo)圖形等都已合的地圖集，并且開始表達(dá)定量信息，應(yīng)用領(lǐng)如，世界上第一幅等值區(qū)域圖即是在 1826

戰(zhàn)略支援部隊信息工程大學(xué)博士學(xué)位論文gram 的出現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)（如圖 1.4 和圖 1.5 所示），Nu ez 稱此類方法為類 Cartogrtogram-like）表示方法，這應(yīng)該可以看做是矩形 Cartogram 的原型[12]。類 Cartog最早開始在法國和美國比較流行。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 吳康;龍瀛;楊宇;;京津冀與長江三角洲的局部收縮:格局、類型與影響因素識別[J];現(xiàn)代城市研究;2015年09期

2 華一新;李響;趙軍喜;王麗娜;張晶;;一種基于標(biāo)簽云的位置關(guān)聯(lián)文本信息可視化方法[J];武漢大學(xué)學(xué)報(信息科學(xué)版);2015年08期

3 沈陳華;王旭姣;司亞莉;李超靈;;基于旅行者運(yùn)動軌跡的時間地圖變換[J];地理研究;2015年06期

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本文編號：2821033