【摘要】：利用可視化和可視分析技術(shù)提高傳統(tǒng)科學(xué)領(lǐng)域的研究效率,拓展傳統(tǒng)科學(xué)領(lǐng)域的研究范疇,挖掘傳統(tǒng)科學(xué)數(shù)據(jù)中潛在的與人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)、生活密切相關(guān)的信息的價(jià)值,已經(jīng)成為該領(lǐng)域的一項(xiàng)重要的研究?jī)?nèi)容,而科學(xué)觀測(cè)數(shù)據(jù)可視化是其中一項(xiàng)具體的技術(shù)。雖然存在很多經(jīng)典的方法和應(yīng)用案例,但這些工作依然在(1)數(shù)據(jù)分析能力、(2)多維度的表達(dá)能力、(3)通用性和可擴(kuò)展性、(4)認(rèn)知效果,和(5)方法評(píng)估等方面存在不足。針對(duì)這些不足,提出了一系列具有較強(qiáng)通用性和可擴(kuò)展性的觀測(cè)數(shù)據(jù)可視化方法,具體貢獻(xiàn)如下:1.提出了一個(gè)包含三個(gè)視圖的固定式臺(tái)站觀測(cè)數(shù)據(jù)可視化框架。其中的主視圖可以同時(shí)展示時(shí)間、空間和屬性三方面的高層特征,以此幫助用戶快速地選擇具有特定特征的子集供后續(xù)深入研究使用。其他兩個(gè)視圖作為補(bǔ)充,分別基于三角形隱喻和散點(diǎn)降維實(shí)現(xiàn)了時(shí)間序列分析和異常檢測(cè)等具體的分析功能。方法集成了三種交互操作,包括:在不同視圖中高亮顯示關(guān)聯(lián)信息、調(diào)整地圖的顯示范圍和交互地生成極坐標(biāo)Focus+Context模型下的魚眼視圖。方法具有很好的通用性和可擴(kuò)展性,不僅可以在一張精簡(jiǎn)的視圖中顯示任意時(shí)空范圍的任意數(shù)量的臺(tái)站觀測(cè)數(shù)據(jù),還可用于分析經(jīng)濟(jì)、醫(yī)療等不同領(lǐng)域的地理信息相關(guān)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。2.針對(duì)提出的臺(tái)站觀測(cè)數(shù)據(jù)可視化方法,完成了氣象、海洋、環(huán)保、交通和經(jīng)濟(jì)等多個(gè)領(lǐng)域數(shù)據(jù)集的案例研究和基于眼動(dòng)儀的可用性試驗(yàn)。通過設(shè)定興趣區(qū)域,以及分析視線在各個(gè)興趣區(qū)域間的遷移和多個(gè)瀏覽指標(biāo),定量地評(píng)估了該方法。試驗(yàn)結(jié)果不僅證明了該方法的有效性,也為下一步在更多領(lǐng)域數(shù)據(jù)集中廣泛地應(yīng)用該方法提供了重要的參考。此外,本文還設(shè)計(jì)了一套基于通用數(shù)據(jù)模型的科學(xué)觀測(cè)數(shù)據(jù)集成可視化平臺(tái)。該平臺(tái)提供了多種基礎(chǔ)觀測(cè)數(shù)據(jù)可視化組件,并為訪問各類觀測(cè)數(shù)據(jù)提供了統(tǒng)一接口。3.提出了一種基于Google Earth和視點(diǎn)選擇算法的三維移動(dòng)觀測(cè)數(shù)據(jù)化框架。框架包含一個(gè)工作流、兩種可視化方法和三類視點(diǎn)生成算法。其中工作流提出了一種基于KML和Google Earth開展移動(dòng)觀測(cè)數(shù)據(jù)可視化的方案�；趥鹘y(tǒng)的“軌跡墻”方法,本文設(shè)計(jì)了兩類分別適合展示單軌跡和多軌跡的可視化方法。為了提高理解效果并解決3D可視化的技術(shù)缺陷,本文還提出了三類適合觀察細(xì)節(jié)、全局和動(dòng)態(tài)變化的視點(diǎn)并給出了其生成算法�？梢暬鸵朁c(diǎn)使用KML描述。分析人員可以按照生成的視點(diǎn)的瀏覽視角快速地觀察可視化,并利用Google Earth中的分析工具和衛(wèi)星影像包含的背景信息,有效地完成各類分析任務(wù)。
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TP391.41;P409

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本文編號(hào)：2803773