意象图式在地图符号结构生成中的应用研究

地图符号结构是指生成地图符号的各符素间的组合关系,它具有图形结构和意义上的双重含义。为了解决地图符号结构的理论依据问题,本文引入了意象图式的概念,提出了基于意象图式的地图符号结构生成理论。对地理实体的认知机理进行分析,说明了意象图式在形成地理实体概念和生成地图符号所起到的基础作用;对地图符号表征地理实体所选用的意象图式类型进行归纳,可得到7种最基本的意象图式类型;对图形间拓扑关系和意象图式的关系总结,得出了每种意象图式的图形结构表达与参数化描述。最后,通过符素组合实验和符号认知实验,验证了基于意象图式来生成地图符号的正确性和科学性。     

自适应地图符号模型与原型系统的实现

随着计算机技术的进步,地图学中出现了电子地图等新型地图,在内容表达上发生了新的变化,但其地图符号的模型并没有取得相应的研究成果,以适应地图的新形式和新内容。本文对地图符号在地图新形式和新内容表达中存在的问题进行了分析,在自适应空间信息可视化系统理论成果的基础上,总结了自适应地图符号模型设计的原则,提出了树结构的自适应地图符号模型,设计了以树结构符号模型为核心的自适应地图符号系统模块,以及该模块和自适应空间信息可视化系统的其他模块间的接口;引入"晚绑定"的思想,实现了自适应地图符号编辑器原型系统,对树状地图符号模型的符号定义和符号集合图形数据部分进行了研究。     

基本比例尺地形图图示符号认知实验

用户对地图符号表达含义的解译过程直接影响地图的认知效果,研究地图符号的认知程度可以指导地图符号的增强设计。本文从认知角度建立地图符号三元结构,根据事物特征与符号解译关系相似性将标准图示符号划分为联想型、推断型和学习型3类,通过问卷调查的方式验证各类符号的认知度差异,最后提出地图符号的增强设计方法。实验结果表明,本文提出的符号分类方法切实可行,3类符号的认知准确率呈现出明显的梯度趋势,可以确定符号阅读中的难点,进而有针对性地增强符号设计。     

基于自然语言形态描述的地理实体模拟表达方法

日常生活中人们使用定性的自然语言描述地理实体,如何将定性描述的地理实体转换为定量的图形符号是空间认知、地图表达等领域面临的挑战。本文提出一种基于自然语言形态描述的地理实体表达方法,通过对自然语言中地理实体的语义信息进行分析,对自然语言描述的地理实体的形状、大小、分布状况等空间形态信息以地图形式进行近似表达。本文首先阐述了自然语言形态描述的定义与内涵,结合地图符号相关理论,研究了形态描述驱动的地理实体模拟表达策略,并对不同语义模糊度的地理实体图形表达进行了分析和实例设计,最后提出了一种计算空间实体相似性的方法对表达效果进行评估。结果表明,基于本文方法的地理实体模拟表达与手绘图中地理实体的平均相似度达到89.5%,与导览图的地理实体平均相似度达到86.86%,能够实现较好的表达效果,具有一定的科学性和可行性,为自然语言到地图语言的转换研究奠定了基础。     

新型网络地图符号概念模型及其描述体系

近些年来,网络地图发展非常迅速,越来越多的空间信息都落户在网络终端上。网络地图已经成为地理信息传输与发布的有效途径和人们获取空间信息的重要工具。但是,作为地理信息表达最直接最重要的手段--地图符号在网络上的应用仍存在着理论不完善、共享性差、难于扩充和缺乏矢量符号等问题,一些纸质地图和桌面地图系统制图中符号设计与表达的理论与方法,不能直接移植到网络地图符号系统。本文在充分研究已有的地图符号理论的基础上,针对上述存在问题开展了相关研究,提出了一种新型的网络地图符号概念模型,并建立了网络地图符号的描述体系,结合中国科学院地理科学与资源研究所的在线统计地图制作与发布系统和Web人口普查地图标绘系统对本套体系进行了验证。     

地理信息服务语义标注原理与关键技术及应用

随着地理信息服务应用领域和受众群体的日益广泛,人们对地理信息服务的需求越来越多元化。一方面网络上注册和发布的地理信息服务的数量急剧增长;另一方面人们对如何高效发现兴趣服务、组合兴趣服务以满足兴趣需要却常感到困惑。当前,用户只能通过关键字搜索并结合空间过滤条件查询OGC(Open Geospatial Consortium)的目录服务,来发现所需的数据和服务。用户在受益于目录服务带来的资源搜索便捷的同时,经常受到查全率和查准率不高的困扰。面对日益庞大的服务群,如何自动、快速、准确地发现目标服务,成为影响地理信息服务进一步发展与应用的瓶颈。本文围绕地理信息服务语义标注原理方法与关键技术展开研究,通过引入信息检索技术和语义网技术、语义服务技术,从面向地理信息服务语义标注的本体建模、基于地理概念匹配的语义标注算法、融合相似性度量与包含性推理的语义匹配与服务发现,以及语义标注和服务匹配质量评价方法4个方面进行了深入研究。针对地理概念半自动语义标注新算法、地理信息服务语义发现与匹配方法、服务语义标注和服务匹配质量评价、应用试验等具体研究内容进行了实验设计,并给出了需解决的核心问题,为当前地理信息服务匹配方法提供了新思路。     

语义轨迹建模与挖掘研究进展

语义轨迹是时空轨迹和语义信息融合的产物。除了含有时空信息以外,语义轨迹包括移动对象自身的运动状态（如速度、方向）、环境（如气温、空间拓扑关系）和社交关系（如好友关系、社交活动）等多方面信息。挖掘语义轨迹可以深入地发现个体或群体移动行为的意图、习惯、情感等高阶语义内容,从而深层次发现个体或群体移动行为的模式、关系和规律等。因而,相较于时空轨迹,语义轨迹在语义性、解释性、可行性等方面更符合决策分析应用的实践需求,具有更重要的研究意义和应用价值。本文对语义轨迹挖掘的关键技术进行了综述。首先,介绍语义轨迹的基本概念,并且根据语义元素类型的不同总结了4种常见的定义形式。其次,归纳了语义轨迹建模的基本阶段,包括预处理、轨迹分段和语义富化。由于语义轨迹无法像时空轨迹那样从位置感知设备中采集获得,因此语义轨迹是通过建模技术得到的,主要通过将语义信息和时空轨迹相融合生成相应的语义轨迹。然后,介绍语义轨迹挖掘的主要任务,包括语义轨迹模式挖掘、语义轨迹聚类、语义轨迹分类、语义轨迹异常检测等。针对每一项挖掘任务,介绍了有关的基本原理和相关算法,总结了主要的关键技术和挑战。最后,探讨了语义轨迹挖掘现存的研究难点和未来研究方向。从模型定义、语义标注技术、多源数据建模等方面,讨论了语义轨迹建模的重要研究问题;从语义轨迹数据管理、分类和预测、流式数据挖掘、隐私保护、多粒度挖掘、评价方法等方面,探讨了语义轨迹挖掘的未来研究问题。     

一种基于屏幕的三维地图线状符号渲染方法

作为地理信息系统中的重要组成部分,矢量数据在三维GIS中发挥着重要作用,如指示地理对象、解释空间关系和丰富图面信息等。随着图形硬件的迅速发展和虚拟地理环境的广泛应用,为了在三维地图中精确、高效地绘制出具有复杂样式的线性地图符号,本文提出了一种利用OpenGL Shader Language的三维地形表面线状符号渲染方法。该方法通过对矢量数据进行编码形成纹理数据,完成矢量数据在程序与GPU间的传输;将地形单元和矢量线段间的映射关系存储在索引纹理中,用于关联线段的实时查找;通过计算当前屏幕片元与关联矢量线段的空间位置关系,判断片元所属符号的区域,进而设置片元的颜色。实验表明,本方法可在三维地形上高质量地渲染出几种典型的复杂线状符号,并能保持较好的渲染性能。     

地质年代本体及其在语义检索中的应用

不同国家、语言和版本的地质年代概念体系中普遍存在的语义异构问题,以及概念之间、概念与数据之间缺少语义关联等问题,阻碍了概念的准确理解和应用,难以满足数据集成、检索的应用需求。地质年代本体是解决这些问题的有效方式。但现有研究主要针对国际地质年代概念体系,其内容和表达方式不完全适用于国内的概念体系。本文提出以中国地质年代和地层概念体系为主的地质年代本体,设计了本体中各概念属性信息,尤其是时间信息的语义表达方法。在此基础上采用模块化方法相应构建了本体,并设计实现了一个本体应用原型系统,提供了以地质年代本体知识库为基础的概念查询检索功能,以及融合全文检索技术和地质年代本体的数据语义检索功能。应用案例的初步结果表明,本研究构建的地质年代本体能为用户提供表现形式多样的知识查询服务,能较好地解决地学概念与数据中存在的语义异构、关联缺失问题,更为智能、完整、准确地完成地学数据的语义检索。     

基于GDI+的数字地图符号设计

GDI+对矢量绘制提供了很好的支持,支持无锯齿、渐变、梯度、混合、透明等各种图像效果.能够自定义线条样式,支持线头和线冒,能够设置线条拐角处的连接样式.GDI+这一系列的新特性,简化了矢量图形系统的开发,减小了地图符号系统设计的难度,提高了开发效率.本文通过对点线面符号构成的研究和分析,利用GDI+新的特性,设计出美观高效的点、线、面等地图符号.通过对比和实践得出该方法能满足一般地图制图对符号的需求,并且取得令人满意的显示效果.     

数字制图中地图符号的标准化研究

随着地理信息技术和数字技术的发展,电子地图的制作日益简便,应用日益普及,数字化网络化传播日益广泛,故此,电子地图符号的规范化、标准化势在必行,以保证地理信息感知和认知的一致性和准确性。在传统纸张地图图式规范的基础上,本项研究参照国际类似的标准文本,电子地图符号体系和符号实体应当适应数字技术和视觉环境的变化,进行合理的改进,原则上继承纸张地图符号的内容分类体系和形状分类体系,延续长期以来形成的纸张地图阅读的地理信息传输与读者认同的惯性。在深入审视符号视觉变量及符号视屏显示的复杂特征之后,提出对基本符号实体内容适当简化、对符号色彩、图元组合关系适当调整的实验方案,在通用地理信息系统软件平台上制作了基本地理底图的符号库标准草案,通过相关地图项目进行了大量的效果对比试验,并多次征求同行意见进行了补充、修改和完善,并在“中国空间信息网”网站上发布。     

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动线法自动制图的关键算法设计与实现

动线法(即运动符号法),能综合表达空间实体或现象的作用方向、运动路线、数量增减、质量变化等,是计算机地图制图的重要方法之一。本文分析了直线动线符号在信息表达中存在的局限性,以及曲线动线符号所具有的优势,对曲线动线符号的组织形式、位置、颜色、方向、宽度、曲率等方面作了分析,同时对曲线动线符号提出了制图算法,具体包括:曲线符号模型算法、避障路径算法、汇流与分流算法等;并以MapServer开源软件作为平台,利用C++语言进行程序设计,建立了Web的动线法自动制图算法实验系统,且以河南省流动人口数据为例,进行算法应用分析。结果表明:该算法极利于时空数据的可视化表达,具有很好的应用前景。     

基于交通轨迹数据的三维动态噪声地图

噪声信息具有空间传播和随距离衰减变化的特征,采用三维动态可视化形式表达噪声地图可以体现该特征。本文针对噪声的空间分布与强度变化提出一种噪声地图表达的方法,基于Bertin符号参量分析,以具有高度可变的方柱并配以深浅变化的颜色作为噪声符号,动态传递噪声信息。为进行多尺度地图展示,在不同地图等级下设有相应细节层次的符号尺寸和定位排列方式。噪声地图以Web端Mapbox为展示平台,基于交通噪声模型和GPS轨迹数据,对上海黄浦区某区域一时间段内的噪声情况进行模拟表达,实现噪声数据的立体动态化显示。三维动态的表达扩展了噪声数据的表现维度,多维度、多参量的立体动态符号不仅可准确刻画噪声的分布,而且从视觉观感上提高了受众的兴趣度和专注度,这为研究噪声的热点分布、传递趋势等空间规律提供了可视化参考。     

量化地图图形符号动态化的展示

 图形符号是地图的语言,在量化地图中,图形符号侧重于表示地理事物的数量特征,以揭示事物的量变过程与发展规律。图形符号的设计除注重内容的表达之外,还应强化形式的表达。图形符号动态化就是从符号的表现形式上来增强地图的趣味性和可视性。本文从视角感受的角度,阐述了图形符号动态化的含义及其在量化地图中的表现形式,以丰富地图的展示方法,提高量化地图的展现力     

多源地学信息系统图式符号库的研制

阐述了多源地学信息系统图式符号库的编码、图式符号的矢量、栅格存储结构，并初步建立了图式符号库及图式符号库管理系统。     

面向城市DEM构建的地形要素分类及表达

地形要素是对地形在地表的空间分布特征具有控制作用的点、线或面状要素,其合理划分可为城市地形建模提供数据基础。本文在解析城市地形特征和分析现有地形图分类在城市DEM建模中不足的基础上,基于面向对象思想,以城市地形被城市道路网分割为基本原则,构建了城市地形要素分类及表达方法,并以南京市某区1:500地形图为实验数据,进行了相关验证实验与分析。实验结果表明,本文提出的地形要素分类和表达方法能够整体控制并有效表达集几何和语义信息为一体的复杂城市地形,在全局和局部地形上均有较好的建模效果。本文提出的城市地形要素分类及表达方法不但可为地形要素的分析和应用提供基础,也可为城市地形构建模拟、建设规划和分析决策等提供技术支撑。     

地质资料数据辅助信息符号库建设介绍

由于地质资料数据量庞大,符号种类繁多,表达形式不同,影响了地质信息的展示效果和后期的服务共享。该文在GB/T958-2010《区域地质图图例》的基础上,结合国家正式发布的地质图图例标准,根据二级项目组的实际需求,对地质图图例符号进行了归并,图例符号代码由原来的10位编码改为6位编码,大大减少了数据库建设的冗余量;同时,制作了对应的点状、线状和面状符号,统一了ArcGIS平台下符号表达方式和显示的一致性,规范了子图、标注等符号的显示方式,优化了符号、图案与花纹的复杂程度,提高了在宏观视图中的显示效率,满足了地质资料数据信息化建设的需求。