虚拟地理环境认知与表达研究初步

分析了地理学的地理环境与当前地理信息技术中的地理空间两者概念之间的差异,探讨了地图与地理信息系统空间认知的发展及特点,初步研究了虚拟地理环境认知与表达的对象、特征与主要内容。从基于虚拟地理环境的地理认知和基于地理认知的虚拟地理环境表达两个层面分析了虚拟地理环境的认知与表达;指出虚拟地理环境的认知与表达研究不仅需要进一步发展地理空间认知理论和方法,还需要拓展对地理过程及人类行为的认知与表达理论和方法研究;并着重探讨了地理过程的表达和人类行为的模拟,指出当前虚拟地理环境认知与表达研究的关键内容。     

高校虚拟地理环境课程设置与教学模式研究

对近二十年虚拟地理环境及其相关研究进展作了较全面的回顾,将虚拟地理环境的理论和方法体系总结为两个方面,即面向地理问题分析的虚拟地理环境框架的构建和系统开发。另外,本文在对国内虚拟地理环境教学情况调查的基础上,指出了虚拟地理环境教学模式存在的问题,内容体系不统一、重点、难点讲述过于简单和缺乏实验实习指导参考书。结合国外虚拟地理环境研究现状和其在教学实践中的体会,作者提出了虚拟对环境课程设置建议:1该课程应按照理论知识教学和实践教学两个主线展开;2高校地理学科可根据本科生和研究生的基础、学习特点,分阶段地开设多门虚拟地理环境课程,满足本科和研究生层次的教学。     

虚拟地理环境的地理学语言特征

在比较分析传统地图和GIS的地理学语言功能基础上,指出了虚拟地理环境对现实世界抽象表达的多维特征、多视点和多重细节的多模态可视表现、多种自然交互方式和跨时间、空间与尺度的地理协同以及多感知的空间认知能力等。说明虚拟地理环境提供了一种综合表意系统和更接近自然的多感知的空间认知能力,使得从现实世界到人类大脑的信息带宽最大化,提供了超越现实的抽象表示与解析理解能力,达到了增强现实的目的。虚拟地理环境作为继GIS之后新一代地理学语言的显著特征是以用户为中心、提供最接近人类自然的交流方式与表达形式。     

手势识别技术在虚拟地理环境中的应用初探

计算机软硬件技术的发展使非接触的人机交互方式成为可能,其中基于计算机视觉的手势识别技术就是一种正在被广泛应用的交互方式,它可以实现对计算机的连续、快速及直观的输入。虚拟地理环境(VGE)作为新一代地理学语言,以最接近人类自然的交流方式来表达地理现象和过程,因此对人机交互方式有更高的要求。本文试图将目前比较前沿的人机交互技术——基于计算机视觉的手势识别技术引入到虚拟地理环境中,增强虚拟地理环境交互方式的友好性、直观性。     

虚拟地理环境的认知研究框架初探

作为新一代地理分析工具,虚拟地理环境对于增强人类地理认知、分析解决地理问题方面具有显著优势。目前虚拟地理环境的基本框架、实现技术均有较多论述与成果。但在虚拟地理环境的认知研究方面尚缺乏有效指导。为提高虚拟地理环境构建的科学性,本文通过对虚拟地理环境现有概念的分析,提出从系统论角度进行虚拟地理环境认知研究的观点;并对虚拟地理环境的认知与地理认知、地图认知等相近概念进行了对比分析。从现实环境与虚拟环境间的相似性入手建立了虚拟地理环境的认知研究框架,该框架从思维相似、感觉相似、几何相似、特性相似和离散相似5个方面探讨了虚拟地理环境认知研究目前的着眼点,并将思维相似作为虚拟地理环境认知研究的重点与难点。该框架将虚拟地理环境的认知问题置于一个更广泛背景中进行研究,一方面体现了虚拟地理环境所具有的地理实验研究新平台的作用,另一方面重点强调了人的作用,对深入开展虚拟地理环境的研究具有重要意义。     

论虚拟地理实验思想与方法

结合传统的实验思想与方法以及最新的虚拟地理技术,阐述并发展"虚拟地理实验"思想、概念、特征与方法。从虚拟地理环境、三条黄河、仿真虚拟科学等阐述了虚拟地理实验思想的最初形成与发展;从实践哲学角度,探讨了虚拟实践的特征、以及与现实实践的相互关系,并认为复杂性地理科学的研究需要集成现场实验、实验室实验以及计算虚拟实验等的多样化实践形式。探讨虚拟地理实验的特征、类型,尝试建立虚拟地理实验核心理论的虚实相似原理和虚实协同原理;最后,以洪水动力过程与人群活动过程为例,开展了虚拟自然地理实验与虚拟人文地理实验的初步应用原型试验。     

浅谈"地理事物"概念对军事地理学的意义

介绍了理论地理学对地理事物研究的主要观点. "地理事物"是理论地理学中的一个概念,它反映现代地理学研究对象的本质和特点,也揭示了现代地理学研究内容扩展的内在原因和发展方向.对深刻理解军事活动与地理环境相互间的关系,把握军事地理学的研究内容和研究方向有较大的启示.     

基于虚拟地理环境的空间认知分析

地理空间认知是认知研究的重要内容,虚拟地理环境作为一种新的空间认知工具,是地图功能的延伸,因而对虚拟地理环境的空间认知分析具有现实意义。本文通过分析虚拟地理环境中地图知觉过程与地理表象的生成,以及同心象地图的对比,阐述了虚拟地理环境中的空间认知过程。     

论虚拟地理环境对地理知识的表达与共享

地理知识是通过对地理科学领域独特的背景、过程和结果进行解释而得到的知识。如何有效表达和共享地理知识是地理学研究和应用中的重要问题。本文首先将地理知识划分为3个层次,事实型知识、规则及控制型知识和决策型知识,分析了不同阶段地理语言对地理知识表达与共享的支持能力。对比地图和GIS语言,发现新一代地理语言—虚拟地理环境VGEs(Virtual Geographic Environments)能够较为全面地支持3个层次的地理知识。针对VGEs,从多个角度分析了其服务于地理知识表达与共享的能力,包括虚实结合理论、地理模型库及管理系统、动态可视化表达和异地协同工作环境。结合面向珠江三角洲地区空气质量研究问题的虚拟地理环境平台,对上述各方面进行了阐述。最后从地理知识生成、管理与应用角度对未来研究提出展望。     

虚拟地理环境与地理信息系统的统一

虚拟地理环境提供了一种综合表意系统,能通过更接近人类自然的方式反映现实地理环境,使得从现实世界到人类大脑的信息带宽最大化,提供了超越现实的抽象表示与解析理解能力,达到了增强现实的目的。虚拟地理环境在应用研究过程中存在着重几何模型、信息技术,而轻地理模型的现象,往往导致"实"和"虚"之间的脱节和对立。从虚拟地理环境概念、发展简史及与地理信息系统发展关系等方面指出了"虚"和"实"的有机统一是虚拟地理环境开发的最高境界。     

多源异构数据的大规模地理知识图谱构建

虚拟地理环境作为新一代的地理语言,需要通过对多源异构时空数据的分析与挖掘,构建虚拟地理环境知识工程,实现“数据—信息—知识—智慧”的转化,促进智能虚拟地理环境系统中地理知识的快速转换和融合,从而为虚拟地理环境中地理信息的智能化处理、地理知识的智慧化服务提供支撑。知识图谱是人工智能与虚拟地理环境知识工程相结合的桥梁。本文系统评述了知识图谱、地理知识图谱的研究现状,提出了地理知识图谱的构建流程,重点研究了地理知识图谱构建的关键技术,讨论和阐述了地理知识图谱的应用方向。本文的研究将有助于实现地理信息的知识化,提高虚拟地理环境系统的智能化服务水平。     

有无相生 虚实互济——虚拟地理环境研究20周年综述

虚拟地理环境发展至今已经整20年。本文回顾了虚拟地理环境的发展历程,简述了虚拟地理环境的设计理念及功能组成结构,总结了虚拟地理环境的研究成果,指出了虚拟地理环境的发展方向。     

浅谈“地理事物”概念对军事地理学的意义

介绍了理论地理学对地理事物研究的主要观点。“地理事物”是理论地理学中的一个概念，它反映现代地理学研究对象的本质和特点，也揭示了现代地理学研究内容扩展的内在原因和发展方向。对深刻理解军事活动与地理环境相互间的关系，把握军事地理学的研究内容和研究方向有较大的启示。     

岷江沿岸城镇三维地理环境重建

虚拟地理环境(VGE)的概念、结构、框架经过发展逐渐走向成熟,而在实践层面缺乏成熟的技术方案和规模性应用。从城市地理学的视角,将VGE的理论框架引入数字城市、智慧城市领域;结合3S与虚拟现实技术的最新进展,重构城市三维地理环境。选取乐山市作为研究区,将城市地理环境的重构划分为数据层、模型层、表达层3个层面。首先基于高分辨率遥感数据进行城市地理实体识别,将地理实体抽象为点、线、面要素,作为基础地理数据源;再通过可视化建模工具(CityEngine2014、Sketch Up8)对地理实体、地理过程进行建模,获取其三维模型;最后利用Lumion 3D平台将地理实体三维模型进行整合、渲染,还原与重构城市中静态地理实体和动态地理过程的本征,为国土资源管理、城市规划与管理、城市信息化建设提供真实、便捷的技术支持。     

虚拟地理环境下的地理空间认知初步探索

地理空间认知是人类获取地理空间知识、认知地理环境的重要方法和手段,虚拟地理环境VGEs（Virtual Geographic Environments）作为继地图和地理信息系统（GIS）之后的新一代地理分析工具,在地理空间认知方面具有显著优势,但目前相关研究尚处于概念探讨和框架搭建阶段,缺乏对地理空间认知内涵及相关技术方法的论述和研究。本文以经典的地理学6问题求解为导向,从地理本体认知、地理过程认知和地理行为认知3个层次,阐述了VGEs地理空间认知的内涵和基本内容;进一步重点探讨了实现VGEs地理空间认知的相关技术方法,包括城市空间表达与城市计算、多模式人机交互、地理知识图谱与空间推理、地理过程模拟、地理行为模式识别与情感计算等方面。以重庆为例开展了应用案例实践,展示了如何利用相关技术方法实现对地理环境和地理空间对象的认知和理解。本文提出的总体框架和技术体系为VGEs地理空间认知的深入开展和技术实现提供了新的思路和解决方案,有助于将该项工作从理论探讨阶段推向技术实现阶段。     

面向虚拟地理环境的Linux平台地理分析模型服务化封装方法

地理分析模型是对现实世界中地理过程的抽象与表达,是虚拟地理环境能够反映真实世界的重要工具。随着地理学的发展,跨领域、多学科合作式地理建模逐渐成为地理学的研究趋势,地理分析模型共享与重用也已经成为研究热点之一。然而,地理分析模型运行平台的差异性导致了其在共享与重用上存在困难,表现在用户难以直接透明共享不同平台下的模型。目前,地理分析模型运行平台主要包含Windows与Linux,Linux平台上存在大量模型,但相关模型服务共享与重用研究相对较少。本文面向Linux平台不同操作系统,分析其差异性及安全性,设计模型服务化的安全策略;面向Linux平台下地理分析模型的异构特征,设计了模型基本信息描述接口、行为接口及部署接口,实现Linux系统下地理分析模型的服务共享与重用。本文以system for automated geoscientific analyses（SAGA GIS）中的网格分析模型为例,对所设计的Linux平台下地理分析模型服务化封装方法进行了验证,显示了所设计封装策略的可行性,为Linux平台下地理分析模型的共享与重用提供了理论与方法基础。     

地理信息科学研究进展

论述了从地理信息系统到地理信息科学发展的相关概念、活动, 以及近年发生的重要事例。讨论地理信息科学的主要研究内容、发展阶段特征与趋势, 认为地理信息科学的基本思想、核心框架理论与学科定位等仍在不断的探索之中, 仍需要在地理科学、地球系统科学等的大框架下, 基于天地人机网络一体化信息系统, 以数字地球与虚拟地理环境建设为目标, 结合实验遥感、实验地理学等来构建与发展。从地球表层系统的人-地关系视角, 提出了发展面向“人”地理信息科学的科学问题。最后, 对于地理信息科学与遥感(信息)科学的集成与未来发展进行了思考。     

面向军事指挥人员空间认知规律的虚拟地理环境设计研究

虚拟地理环境提供了空间认知的新工具。虚拟地理环境的设计是一种创造性的思维过程,离不开人脑的参与。可以说,一个虚拟地理环境系统就是一个认知模型,不同的目的、不同的专题、不同的视角得到不同的模型。对于虚拟地理环境,人们更多的是关注技术,而忽略设计。把一般原理同具体特点结合起来,才能设计出既符合一般规则,又具有不同个性的虚拟地理环境系统。军事指挥人员是一个特殊的群体,本文分析了该群体的特点和地理空间认知过程,提出了面向中高级军事指挥人员的虚拟地理环境设计思路。     

一种基于体素的三维地形可视化方法研究

基于网格的"面模型"地形可视化,难以实现地形的体数据表达和实时编辑,基本上不可能实现地理空间过程的模拟。在体素的基本概念和基于体素模型的地形表达特点的基础上,基于Ogre3D实现体素模型的三维地形可视化,为实现空间过程模拟建立统一的基于"体"的虚拟地理环境打下基础。     

增强地理环境中过程可视化方法——以人群疏散模拟为例

结合增强现实技术的发展,在虚拟地理环境发展的基础上,提出了“增强地理环境”的概念和虚实融合框架;主要研究了虚拟地理过程与三维打印模型沙盘融合的关键计算与可视化技术,具体包括虚拟地理空间与现实地理空间的坐标匹配、遮挡处理等算法,并以学校火灾人群疏散为案例,实现了人群疏散模拟虚实融合的增强地理环境可视化原型系统。通过系统测试和人员体验调查统计分析,证明了增强地理环境可视化技术的可行性和人群疏散模拟应用交互展示的创新性。