面向微地图的地标提取方法及个性化寻路应用

地标在空间信息传输中具有重要作用,微地图为用户制作及传播地图内容提供平台。为提取符合人们空间认知的微地图地标,本文提出了一种由用户生成内容来提取地标的方法。① 计算公众认知度、城市中心度、特征属性值3个指标;② 利用熵值法确定各指标的权重,依据地标显著度差异分层获取地标,建立服务于微地图用户的地标集;③ 在用户制作及传播微地图的过程中,收集由用户生成的地标,丰富地标库,实现地标的二次传播,达到由用户生成内容提取地标的目的。实验选择兰州市安宁区的POI数据计算地标显著度,提取不同层次的地标,实验结果创建了服务于微地图用户的各层地标集,实例化利用地标连线完成寻路,绘制出满足用户不同需求的个性化路线。本研究应用于日常寻路,为微地图的快速绘制和将地标纳入导航系统提供参考,提高寻路效率。     

地名:地图空间认知的“定位符”

地名是地图的主要内容之一,具有其他地图要素不可比拟的直观性和概括性,是百姓最容易接受的定位方式。本文以用户的地图空间认知顺序为切入点,首先介绍了地名的产生及发展过程、地名特性、地名定义、地名要素以及地名注记符号在地图空间认知语义三角中的作用。其次,从地名注记的标注位置、颜色、字体与字号、方向及文字排列、文字间隔、整体布置六个方面论述了地名注记作为"定位符"的内在原因。最后,对遥感影像地图、航空像片、普通2维地图以及3维地图四种常用地图中的地名注记进行了分析。地名注记符号是地图空间认知中最直观,最有效的信息传输要素,在地图空间认知中发挥着重要的定位与导航作用。     

基于社交网络数据的地标显著度模型构建与应用

认知空间位置,分享空间信息是在大尺度空间范围下,空间定位的最基本过程。在路径指引的过程中加以地标辅助解释有助于提高路人的认知程度。因此,如何以一种客观、高效、便捷、精确的方式提取不同显著的地标成为相关领域的热点。本文提出一种基于微博签到数据、微信热度以及搜狗热度的地标显著度模型的构建方法,以服务于导航数据库构建、地标补充、市政规划等。     

面向室内导航的分层认知路网优化方法

随着室内空间应用规模的增加以及室内定位技术的发展,面向大型场馆等室内空间的应急救援与导航成为室内GIS应用的研究热点,而室内路网构建是室内应急导航服务得以实现的关键技术。本文面向室内导航寻径的这一现实问题,以室内路网动态构建与优化作为研究对象,基于室内空间感知规律以及分层认知的方式,提出和构建了室内单元认知分层编码方法：① 将建筑物室内路网分为街道-建筑物、建筑物-楼层、楼层-区块、区块-房间等4个层次;② 为了满足语义分析的需求,在分析室内单元功能的基础上,引入“虚拟房间单元”,将室内封闭性空间和联系性空间统一剖分为房间单元;③ 依据室内建筑认知分层模型以及室内单元剖分结果,按照建筑物-楼层-分区-房间单元的顺序,从高级到低级的顺序进行连续分层编码。以国内某商业中心为例构建了室内分层认知路网,每一个层次都可以减少参与运算的结点和弧段数,简化了计算网络,从而提高了运算的效率,同楼层寻径时间约为55 ms,跨楼层的寻径时间约为100 ms左右。结果表明,该分层认知编码模型符合人们对室内路网的经验性层次认知,能够很好地刻画路网层次特征,能满足寻径计算的精度和效率的要求,为面向导航的室内应用奠定了基础。     

增强现实地图载体的空间认知负荷特征研究

本文依据增强现实数字地图与地理场景在时空、尺度和语义等的上下文关联性,研究并划分了包括存在上下文关联的地理实体空间载体、模型实体空间载体,以及不存在上下文关联的虚位空间载体三类AR地图载体。选取二维纸质地形晕渲图、三维打印地形实体模型、以及桌面虚位空间3种不同类型载体的AR地图为研究对象,以目标搜索和路径规划为任务目标,开展不同载体AR地图空间认知实验研究。结果表明,在2组实验中三维实体模型载体AR地图的认知负荷指数(CLI)分别为2.53和4.84均显著低于二维地图和虚位载体,具有认知负荷低、沉浸在场感强的认知特征;二维地图载体的认知负荷指数略低于虚位空间载体,但两者并无显著差异;同时,两组实验对比分析结果显示,随着任务难度提升,二维地图载体和虚位空间载体AR地图的认知负荷显著增加,但三维实体模型载体AR地图的认知负荷未显著增加,表明实体模型载体在面向复杂空间认知任务时具有较低认知负荷的优势。此外CLI和任务难度的同步变化也表明脑电数据对空间认知实验敏感,能有效反映空间认知实验过程中的认知特征变化。     

全空间信息系统认知与表达初探

随着人类对空间探索脚步的加快和加深,现有的空间表征形式难以满足人类认知客观世界的需求,从而出现了全空间信息系统。为了探索全空间信息系统空间认知的规律,使全空间信息的表达更符合人类的认知特点,本文研究了地理空间认知与表达的发展历程及特点,对纸质地图、电子地图以及GIS等现有表征形式存在的问题进行了分析;在此基础上,探讨了全空间信息系统认知特点,指出全空间信息系统从空间认知广度、空间认知深度以及认知主体3个方面对传统的表征形式进行了扩展,是地图和GIS在大数据时代的拓展和延伸;最后从基于空间认知的角度对全空间信息系统的表达进行了初步阐述,指出全空间信息系统表达不仅需要对多粒度时空对象进行展示性表达,还需要对其进行分析性表达与探索性表达,并探讨了全空间信息系统表达层次的认知内涵。     

基于本体论的基础地理信息分类研究

地理信息分类是地理信息标准化的一个重要组成部分。本文在分析原有地理信息分类方法的基础上,从认知分类法和分类学出发,详细阐述了本体分类法,并以自然地理要素中的水系为例,进行了本体分类实验研究。着重强调在分类过程中,综合考虑认知、本体及语义等多种因素对要素分类;当某一要素按照不同的归类方法隶属不同要素时,采用本体方法分类具有一定的适用性。     

尺度对人口地图空间分异规律认知的影响

人口地图是人们认知人口分布规律的重要工具,而不同尺度的人口地图造成了读图者对于人口空间分布规律的认知差异。本文通过眼动跟踪的省、县（市）不同尺度下人口地图认知实验,选取注视点数、注视时间、正确个数等眼动参数,进行差异性显著检验,并结合热点透视图,从空间分异规律的角度进行分析。结果表明,不同尺度的人口地图对于读图者的认知影响显著,读图者对人口空间分布特征及人口数量进行认知时,县（市）级尺度人口地图提供了更丰富、直观的空间分布信息,利于读图者对于人口空间分异规律的把握,平均注视点数更小,平均注视时间更短,每道题回答正确的被试个数更多,认知效率更高。本研究揭示了尺度对人口地图的认知影响规律,为多尺度人口地图制图设计与表达提供理论实验参考。     

空间认知模式研究

从对不同空间模型的对比与分析入手,结合空间认知行为、神经系统科学和认知心理学的有关研究成果,对空间认知模式进行了研究。研究表明,“空间”的一般表现形式分为感知空间、认知空间和符号空间3种,不同的空间表现形式具有不同的空间认知方式;根据空间认知方式的差异,空间认知模式包括空间特征感知、空间对象认知、空间格局认知3个层次,而空间特征、空间对象则是空间认知模式构成的2个基本单位。     

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。     

Exploring Location Pattern of Commercial Stores in Shichahai,Beijing from a Street Centrality Perspective

The location pattern of different commercial stores in Shichahai, a historic conservation area in Beijing, was investigated from a street centrality perspective. Many previous studies have investigated the relationship between street centrality and land use patterns or commercial activities at interurban or intraurban scales. We considered Shichahai in this study to determine if street centrality applied at the street scale and if the street network was the only factor influencing the selection of store location. First, the nearest neighbor index, nearest neighbor hierarchical spatial cluster(NNHSC), and kernel density estimation(KDE) methods were used to provide baseline spatial distributions of commercial stores. Second, urban network analysis(UNA) tools were used to measure the street centrality indices under two conditions, with and without the weighting of cultural relics calculated by a principal component analysis(PCA). Finally, both store locations and centrality values at nodes were transformed to one unit(raster pixel) for a correlation analysis.The results showed that three of the four store types were clustered and had their own hotspots that were mostly located in the eastern and central parts of city blocks. The most momentous findings were determined from the street centrality indices. Among the three store types with correlation coefficients above 0.5, all centrality indices with landmark weighting, except straightness, had higher correlations,with closeness with landmark weighting having the highest correlation, followed by betweenness with landmark weighting. Therefore,we statistically concluded that street centrality could apply at the street scale and that the street network was not the only factor that influenced store location pattern, with landmarks also playing a significant role. The results provide guidance in determining the selection strategy for stores in a historic conservation area.     

多模型协同下的城郊地区DEM构建方法研究

人类活动对地表的改造使其呈现形态多样化、不连续等特征,此时传统的DEM构建方法难以满足这些区域DEM精度要求。为此,本文提出了一种多模型协同构建DEM的思路,首先按照形态特征和语义信息对地形进行分类,然后对不同类型的地形区域,选择、设计适宜的方法分别进行DEM构建,最后将不同区域构建DEM结果融合拼接形成区域完整的DEM结果。本文选择江苏省南京市城市郊区某区域为实验区,以1:500比例尺地形图为基本数据源进行DEM构建实验。实验结果表明,与传统经典DEM构建方法相比,本文提出的多模型协同的DEM构建方法能够有效表达实验区域不同的地形特征,特别是对于人工改造的地形(如道路、边坡等区域),本文方法构建的DEM其形态精度优势显著;同时,基于验证点法的高程精度分析结果表明,本文方法构建DEM的高程精度亦优于传统DEM构建方法,特别是对于一些形态规则而高程信息相对稀少的区域,以边坡区域为例,经典DEM构建法平均误差均超过5 m,而本文构建结果平均误差为0.26 m,精度优势非常明显。研究表明本文提出的多模型协同的DEM构建方法适用于人类活动改造或显著影响的区域的DEM构建。     

面向室内应急疏散标识的VR眼动感知实验与布局评估

在室内应急疏散的背景下,理解人们如何感知应急疏散标识以及他们的感知如何影响疏散行为十分重要。虚拟地理环境基于虚拟现实（VR）技术构建的沉浸式多维信息空间,是一个符合人类感知认知规律的三维、动态、可交互空间。而基于虚拟地理环境的虚拟地理感知/认知实验,则可以提供一个可定量观测的可控虚拟实验环境,通过设计多种实验方案,定量地获取与空间感知、认知行为相关的客观实验数据。本文将沉浸式虚拟环境与眼动追踪技术相结合,设计了VR眼动感知实验,以室内通道为例,采用定量观测、数据统计、可视化分析等方法,对不同虚拟火灾逃生场景下的疏散时间、眼动注视点、个体移动轨迹数据进行了处理与分析,最后对室内应急疏散标识布局进行评估并提出合理建议。实验结果表明：① 女性参与者比男性更容易被逃生起始位置干扰,拥有较差的虚拟空间感;② 3种场景类型（无标识无烟雾、有标识无烟雾、有标识有烟雾）在疏散时间之间存在明显差异,应急标识、烟雾与逃生起始位置对疏散时间有显著性影响;③ 通道墙贴标识的感知率最高为0.929,在火灾逃生中最容易被识别;④ 安全出口标识感知率最低为0.333,眼动注视点大多在安全门而非安全出口标识上,因此需要提升安全出口标识的视觉吸引力;⑤ 室内通道微观环境的不同（例如通道长度）对应急标识注视时长的变化有较大影响;⑥ 安全出口附近的标识布局、设计有待改进。虚拟眼动感知实验为评估室内应急疏散标识的合理性和布局优化提供了一个有效的科学途径。     

不同学科概念地图研究的反思

讨论了不同学科关于主观地图的研究:生理学研究发现,在人脑中存在环境认知地图,其由头脑中的海马趾神经元决定,老出租车司机的海马趾神经元比其他人的海马趾神经元大,男女方向感的差异主要是由于男女使用不同的海马趾的影响:教育心理学研究提出,概念地图是学习的图形化表征,其已广泛应用于教育、管理、人工智能、语言学等领域:规划环境领域进行了认知地图的环境认知研究,认为认知地图是基于拓扑关系的环境映射。笔者提出了客观地图和主观地图的概念,认为主观地图在地图学研究中被弱化和边缘化了,主观地图研究应成为地图研究的重要内容。探讨了主观地图的定义、分类和特征;认为主观地图研究具有巨大的发展潜力。     

英汉语“水”的认知语义分析

从认知语言学的角度,以隐喻和转喻为手段,运用英汉语料,对英汉语"水"的语义认知进行分析和比较,可将投射的范围大致归纳为3个方面:1)自然/环境域,2)情感/态度域,3)社会/事物关系域。通过隐喻或转喻,"水"的概念向外实现了语义扩展。"水"语词认知语义结构的共性和差异,一方面表明人类最初对客观世界的认知基本相同,另一方面不同民族对同一事物的不同的透视角度使"水"的认知产生不同语义,带有鲜明的民族性,从而揭示其语义投射不仅应从认知角度,还应从社会文化角度着手进行研究。     

遥感图谱认知理论与计算

近年来,随着对地观测技术的迅猛发展,卫星遥感领域逐渐进入了大数据时代。针对当前遥感应用的需求和特点,开展与视觉认知相结合的高分辨率遥感认知理论与方法研究是可行且必要的。在此背景下,受地学信息图谱思想启发,本文对遥感认知领域的图谱问题进行了研究,系统地提出了遥感图谱认知理论与计算方法论,旨在规范高分辨率遥感信息提取流程,构建精细化、定量化、智能化、综合化相结合的遥感信息解译模型。整套方法体系由横向“自底向上的分层抽象”和纵向“自顶向下的知识迁移”2个方向上的认知计算组成,分别对应了“由谱聚图”、“图谱协同”和“认图知谱”3大图谱转化过程。论文对涉及的概念、基本思想、关键技术及难点问题进行了重点分析,强调综合利用大数据、逐步融入知识来实现不同层次的遥感认知,以期为数据源极大丰富条件下的遥感信息解译提供新的视角。