隨著信息和通信技術(shù)、計(jì)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(lèi)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(shí)際應(yīng)用問(wèn)題,而與此相對(duì)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(shí)代發(fā)展潮流,同時(shí)也增強(qiáng)這些“準(zhǔn)地圖”的應(yīng)用范圍,實(shí)現(xiàn)最終的“雙贏”,這是本文的研究動(dòng)機(jī)。本文以“準(zhǔn)地圖”中最為代表性的Cartogram為研究對(duì)象,開(kāi)展了對(duì)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(shí)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(lái)研究者把握未來(lái)Cartogram的發(fā)展方向和趨勢(shì)。在此基礎(chǔ)上總結(jié)了Cartogram研究現(xiàn)狀中存在的問(wèn)題和不足,包括理論體系不夠完整,構(gòu)建方法與實(shí)際各學(xué)科應(yīng)用結(jié)合的廣度和深度不夠,缺乏Cartogram對(duì)時(shí)空數(shù)據(jù)的可視化研究等,針對(duì)這些問(wèn)題提出了本文對(duì)Cartogram理論、構(gòu)建方法和應(yīng)用的研究?jī)?nèi)容。2.建立了Cartogram的理論與方法研究框架。圍繞Cartogram的基本問(wèn)題、表示方法、生成方法和評(píng)價(jià)方法四個(gè)基礎(chǔ)理論問(wèn)題展開(kāi)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(gè)較為完備的Cartogram分類(lèi)體系。并在分類(lèi)體系的基礎(chǔ)上,對(duì)Cartogram的表示方法以及和地圖學(xué)表示方法的關(guān)系展開(kāi)了深入地探討。然后綜述了不同類(lèi)型Cartogram的構(gòu)建方法,為Cartogram自動(dòng)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(píng)價(jià)方法和指標(biāo)體系。最后展示了后續(xù)章節(jié)的研究?jī)?nèi)容在整個(gè)體系框架中的位置。3.以近年來(lái)線狀Cartogram中的研究熱點(diǎn)—中心型時(shí)間Cartogram為研究對(duì)象,提出一種帶有約束條件的移動(dòng)最小二乘法的中心型時(shí)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(shí)間Cartogram構(gòu)建中出現(xiàn)的3個(gè)問(wèn)題:(1)通過(guò)距離恒定性等原則解決了時(shí)間Cartogram與原地圖的尺度一致性問(wèn)題;(2)通過(guò)約束條件的控制解決了時(shí)間Cartogram中出現(xiàn)的拓?fù)溴e(cuò)誤問(wèn)題;(3)通過(guò)多種可視化方法解決了時(shí)間Cartogram變形的可視化表達(dá)問(wèn)題。最后,以2016年度北京市到全國(guó)307個(gè)市縣的真實(shí)鐵路時(shí)間數(shù)據(jù)為例,構(gòu)建了以北京市為中心的時(shí)間Cartogram。該時(shí)間Cartogram以全新的視角展示了北京市與全國(guó)各城市間的時(shí)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(duì)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(guò)積分步長(zhǎng)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(shí)現(xiàn)第一變量的可視化表達(dá);通過(guò)在連續(xù)面Cartogram上空間內(nèi)插定位以及通過(guò)多種視覺(jué)變量組合實(shí)現(xiàn)對(duì)符號(hào)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(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化。試驗(yàn)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(wèn)題,能夠?yàn)槌鞘幸?guī)劃、政策制定等提供輔助參考決策。5.將時(shí)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(shí)間點(diǎn)下時(shí)間空間與地理空間的‘橫向’比較”、“‘橫向’比較的時(shí)間序列變化”和“時(shí)間空間的‘縱向’時(shí)間序列變化”三個(gè)視角展開(kāi)研究分析,并對(duì)旅行時(shí)間數(shù)據(jù)和時(shí)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(shí)空演變規(guī)律。最后分別以1996、2003、2009和2016年為時(shí)間斷面,以最短旅行時(shí)間和時(shí)空變化參數(shù)為研究指標(biāo),通過(guò)時(shí)間Cartogram可視化方法從多個(gè)角度展現(xiàn)了從1996—2016年北京市與其它226個(gè)城市間時(shí)間距離關(guān)系變化,從而提供了一種新的方法來(lái)審視和挖掘可達(dá)性空間格局演變規(guī)律。同時(shí)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(shí)空格局演變的可視化方法。6.以上述研究為基礎(chǔ),利用開(kāi)源軟件平臺(tái)QGIS研發(fā)了Cartogram Extension的插件原型。該插件具體包含三項(xiàng)功能,中心型時(shí)間Cartogram的自動(dòng)生成、面向雙/多變量的連續(xù)面Cartogram的自動(dòng)生成和Cartogram的動(dòng)態(tài)可視化,該插件的開(kāi)發(fā)和實(shí)現(xiàn)可以進(jìn)一步展示本文的研究成果。同時(shí)由于QGIS本身是一個(gè)開(kāi)源平臺(tái),因此該插件的開(kāi)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(yàn)。
【學(xué)位單位】：戰(zhàn)略支援部隊(duì)信息工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：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(gè)有力的武器。gram 的發(fā)展與研究現(xiàn)狀合專(zhuān)題制圖、統(tǒng)計(jì)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(zhǎng)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(wèn)題。gram 的發(fā)展ram 以 簡(jiǎn)化和變形來(lái)突出表現(xiàn)地理對(duì)象的某類(lèi)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(zhǎng)條形（1*21 英尺）的卷軸圖，繪制了羅馬帝國(guó)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(jì)，該圖中刻意應(yīng)用了術(shù)。比如，由于尼羅河向北流動(dòng)，所以在這個(gè)長(zhǎng)軸圖上無(wú)法被描繪此將它改為向東流動(dòng)。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(huì)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(kāi)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(duì)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(chēng)此類(lèi)方法為類(lèi) Cartogrtogram-like）表示方法，這應(yīng)該可以看做是矩形 Cartogram 的原型[12]。類(lèi) Cartog最早開(kāi)始在法國(guó)和美國(guó)比較流行。

【參考文獻(xiàn)】

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1 吳康;龍瀛;楊宇;;京津冀與長(zhǎng)江三角洲的局部收縮:格局、類(lèi)型與影響因素識(shí)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(bào)(信息科學(xué)版);2015年08期

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本文編號(hào)：2821033