地图可视化研究

建立在计算机技术基础上的地图可视化是现代地图学的核心内容之一。文章从分析地图可视化的含义出发,提出了地图可视化研究的一个基本框架,同时简要分析了地图可视化的特点。认为地图可视化的主要研究领域有:可视化变量研究、可视化分类研究、时空数据结构研究、视觉感受与视觉效果研究、虚拟现实研究、空间认知与信息传输研究等 6个方面。最后,就北京地区地形三维可视化实践作了简单介绍。     

中国人居环境研究的总体特征及其知识图谱可视化分析

基于CNKI、CSCD文献搜索引擎，以及文献计量可视化工具，采用传统文献研究与知识图谱相结合的方法，对1992—2017年中国人居环境研究的总体特征与知识图谱进行了定量识别和全景式展现。结果发现：1）近25年来，中国人居环境研究发文数量显著增长，《建筑学报》《城市规划》《城市发展研究》等期刊是学者的主要科研阵地；2）研究的优势机构和团队主要集中在中国科学院地理与资源研究所，以及辽宁师范大学、清华大学等其他建筑、规划类和师范类院校；3）研究经费多元化趋势明显，国家级基金是最主要的来源。4）在研究热点方面，人居环境、居住环境、宜居城市、人类环境、可持续发展、居住空间等是学者长期重点关注的热点词汇。5）在研究主题与知识基础方面，相关研究内容广泛，主题尚不集中，城市人居环境、宜居城市、居住环境、农村人居环境、自然适宜性、居住生活满意度、人居环境科学、人口发展是受到关注较多的8个热点主题，其知识基础建立在31篇经典文献之上。6）在具体演进轨迹方面，相关研究的知识结构呈连续发展且彼此联系紧密的态势，发展脉络较为清晰，并具有较强的问题导向性和政策导向性；社会经济发展的阶段性和动态性，问题或政策的学科发展导向，以及学者间的合作交流、学科间的交叉融合、技术方法的革新与应用等是其演进的主要驱动力。     

虚拟奥运环境系统的构建及"人文奥运"可视化表达研究

该文介绍构建虚拟奥运环境系统的相关原理和方法,应用Java和VRML语言,实现了基于客户机／服务器结构的系统原型。在系统中用户不但可以在三维虚拟场景中进行漫游和查询,而且还能以化身人和文本的方式进行交流与互动。此外,还从古代、现代、未来三个方面,对北京南北中轴线的时空演变进行可视化模拟表达与分析,从而体现了虚拟奥运环境系统中“人文奥运”的主题内容。     

长江经济带城市韧性水平与旅游环境承载力交互胁迫及协同响应

以长江经济带为研究对象,构建城市韧性与旅游环境承载力综合评价指标体系并测度其发展水平,运用双指数函数验证其交互胁迫效应,借助哈肯模型测度协同发展态势,利用VAR模型判断互动响应关系,结果表明：(1)区域整体两大系统水平均有所提升,东部处于“翘楚”地位,中、西部实现对东部的“追赶”,但存在低水平趋同与城市韧性不足的困境。(2)交互胁迫关系证实,长江经济带城市韧性水平与旅游环境承载力具有相互胁迫约束效应且存在时空异质性,城市韧性水平越高的地区,旅游环境承载力压力越大。(3)区域协同水平在时间维度呈现由失调向协同转化的利好态势,空间分异特征呈现由“东部领衔”到“西部崛起”再到“中部追赶”的动态演化过程,稳态均衡收敛趋势增强。(4)区域脉冲响应差异显著,江苏、上海分别对城市韧性与旅游环境承载力冲击的起伏波动较大;中部两大系统的脉冲响应均呈现“先波动后平稳”特征;西部两大系统的脉冲响应表现出较为突出的起伏。     

地下水含水层可视化方法研究与实现

该文阐述基于可视化技术的地下水含水层结构的立体表达方法。为了实现基于水文地质钻孔数据库的各种专题图形的自动生成，讨论了结合水文地质钻孔数据库的平面格网数据的组织模型，以及在该模型基础上的数据结构设计、算法设计和程序设计方法。给出了地下水含水层可视化具体实例的计算结果。由实例可知，该方法是有效的，且在地下水含水层可视化、地下地质体的立体表达等领域有一定的应用价值。     

透视坐标系中专题量化信息的可视化研究

该文阐述了透视坐标系的概念，列举了多种透视坐标网中量化信息的图解实例，力求进一步丰富和提高专题地图图形可视化的表现能力。     

多维动态地图中时态信息可视化

讨论了当前有代表性的时态信息数据模型,例如快照模型和更新模型、三维/四维模型、基于事件的时空数据模型等;总结和归纳了地理要素和现象的时空变化形式,如出现和消失、周期性或渐变性的变化、空间上的移动,以及上述几种情况的组合形式等;在此基础上提出了时态信息的地图表达方法,包括基于栅格图像的地图动画、点状要素分布的变化、线状要素的变迁、线状路径自动生成、面状要素随时间推移、面状要素分布的连续变化等,并在"国家自然地图集电子版"中予以实践.此外,还设计了与时态变化相适应的动态用户交互工具和动态符号.     

基于增强现实技术的纸质地图增强表达与交互

近年来随着计算机技术的发展,特别是增强现实技术的出现,使纸质地图的“增强”表达和交互分析成为可能。文章探讨了基于增强现实技术的纸质地图增强表达与交互分析流程方法,认为纸质地图增强表达和交互功能的关键技术在于：纸质地图标识的计算机识别,增强地图的空间匹配方法,增强地图的显示和交互方法;同时通过实验研发了原型系统并予以实现。利用增强现实技术扩展了纸质地图的可视化表达方法,把丰富的地理信息和纸质地图结合起来,打破了传统地图可视化的静态表现形式,提供了丰富的人机交互方式,能增强人对地理信息的多维动态感知能力,也增强补充了地图对现实世界的描述。     

环嵩山地区史前聚落分布与环境三维可视化分析

利用GIS技术实现了环嵩山地区史前聚落分布与环境的三维可视化,制作了环嵩山地区史前聚落分布与环境三维效果图.依据三维效果图与区域环境演化特征,将环高山地区划分为河水(古黄河)、淮水与济水(古济水)3个水系区,并统计分析了3个水系区裴李岗、仰韶、龙山、夏商4个时期的遗址分布特征,以此探讨了该区域史前人类迁移的环境背景.希望能为区域聚落考古研究提供依据,并能为其他区域聚落考古三维可视化与空间分析研究提供参考与借鉴,从而推动这一研究领域的深入发展.     

Using Information Technologies for Interactive Learning

Abstract

Experiences in designing, offering, and evaluating joint senior undergraduate course assignments in resource and environmental management on two different occasions, which connected students in two universities in British Columbia and Ontario, are documented. The shared assignments provided students with experience in group work and consensual decision making, and allowed them to use a mix of information technologies (e-mail, chat rooms, the Web, video conferencing). The undergraduate students rated very highly the experience with information technology but found some aspects of a collaborative learning approach to be challenging. The course was less successful than had been anticipated in highlighting different regional perceptions and perspectives regarding resource and environmental problems and solutions. Clarification of objectives and expectations, more attention to allocation of time, and consideration of computer access and assistance would improve the effectiveness of the courses.     

Design and Usability of an Enhanced Geographic Information System for Exploration of Multivariate Health Statistics

Abstract

The multidimensional nature of many types of data in modern geography calls for creative and innovative approaches to their analysis. Statisticians have recently developed methods for exploring and visualizing large, multivariate datasets, but cartographers and geographers in general have only recently begun to integrate these methods for use with spatial and spatiotemporal datasets that are multivariate in character. This article will present an example of such an integration—an environment for visualization of health statistics—as a case study to demonstrate the philosophical and practical advantages of geovisualization systems for the exploration of complex spatiotemporal information. Emphasis is placed on the encouragement of creative thinking about geographic phenomena through the use of such data-rich graphical tools.

     

Design and Usability of an Enhanced Geographic Information System for Exploration of Multivariate Health Statistics*

The multidimensional nature of many types of data in modern geography calls for creative and innovative approaches to their analysis. Statisticians have recently developed methods for exploring and visualizing large, multivariate datasets, but cartographers and geographers in general have only recently begun to integrate these methods for use with spatial and spatiotemporal datasets that are multivariate in character. This article will present an example of such an integration—an environment for visualization of health statistics—as a case study to demonstrate the philosophical and practical advantages of geovisualization systems for the exploration of complex spatiotemporal information. Emphasis is placed on the encouragement of creative thinking about geographic phenomena through the use of such data‐rich graphical tools.     

基于VisIt的全球科学数据并行可视化——以大气温度场为例

针对当前大规模全球科学数据可视化中存在的单机可视化数据量有限、从底层开发并行可视化系统难度大等问题,该文基于分布式环境和VisIt,提出了一种简便、开放而又有效的大规模全球科学数据可视化方法。介绍了VisIt的体系结构及运行机制,给出了自定义数据的并行可视化方法;并基于NCEP数据集及全球空间格网,在小规模集群环境下实现了小粒度适应性球体退化八叉树格网(SDOG)下的全球大气温度场的并行可视化。VisIt的并行可视化性能测试结果表明:通过增加计算节点,VisIt能有效摆脱传统单机可视化对数据量的限制,可实现大规模全球科学数据的并行可视化。     

基于GIS的社区环境信息管理系统研究

在GIS技术支持下,以福州市鼓楼区铜盘河沿岸社区作为研究对象,通过收集社区的自然环境、社会环境以及污染源等相关信息,同时结合遥感影像,运用相关软件进行空间信息的矢量化,建立起社区级环境信息管理系统.该系统包括4个模块：地图显示、数据输入、信息查询和专题图制作.本研究在建立数据库的基础上,对数据进行分析.该数据库对于社区环境信息管理系统的建设具有一定的指导意义和参考价值.     

长江口滨岸湿地环境信息系统的建立与应用

长江口滨岸湿地环境信息系统 (Yangtze Estuary Tidal Wetland Environmental Information System,简称YETWEIS)是一个适用于长江口滨岸湿地环境管理与决策的软件系统。该系统基于MapObjects组件技术、数据挖掘技术和数学建模方法,以Visual Basic为开发平台,功能包括对长江口滨岸湿地环境信息的显示、编辑、查询检索、信息统计、空间分析、专题地图编制和环境质量评价等。本文首先介绍了YETWEIS的体系结构、实现技术和主要功能,然后重点对专题地图编制模块和环境质量评价模块的实现思想进行了阐述,同时对水体、沉积物、大气环境质量评价方法、污染因子权重确定方法、基于熵值法的环境质量综合评价方法进行了深入探讨,并利用YETWEIS分析了长江口滨岸湿地2002年重金属和持久性有机污染物的空间分布特征,并对长江口滨岸湿地2003年环境质量进行了系统评价。     

透视坐标系中专题量化信息的可视化研究

该文阐述了透视坐标系的概念 ,列举了多种透视坐标网中量化信息的图解实例 ,力求进一步丰富和提高专题地图图形可视化的表现能力。     

长江口潮滩环境信息系统功能设计研究

该文在对长江口潮滩环境信息系统研究紧迫性分析的基础上,总结了长江口潮滩环境信息系统实现的总体目标、技术路线,同时阐述基于组件技术实现长江口潮滩环境信息系统的总体思路。     

地学知识可视化概念特征与研究进展

地学知识可视化是将知识可视化研究的理论、技术、方法引入地学研究领域,形成一个新的研究方向。通过分析地学知识可视化国内外研究现状,在总结其研究特点的基础上,对地学知识可视化的定义进行阐述,讨论其概念特征、理论基础以及表达方法,并对其应用研究现状与发展趋势进行概括总结。     

Interactive discovery of sequential patterns in time series of wind data

Wind speed and direction vary over space and time due to the interactions between different pressures and temperature gradients within the atmospheric layers. Near the earth’s surface, these interactions are modulated by topography and artificial structures. Hence, characterizing wind behaviour over large areas and long periods is a complex but essential task for various energy-related applications. In this study, we present a novel approach to discover wind patterns by integrating sequential pattern mining and interactive visualization techniques. The approach relies on the use of the Linear time Closed pattern Miner sequence algorithm in conjunction with a time sliding window that allows the discovery of all sequential patterns present in the data. These patterns are then visualized using integrated 2D and 3D coordinated multiple views and visually explored to gain insight into the characteristics of the wind from a spatial, temporal and attribute (type of wind pattern) point of view. This proposed approach is used to analyse 10 years of hourly wind speed and direction data for 29 weather stations in the Netherlands. The results show that there are 15 main sequential patterns in the data. The spatial task shows that weather stations located in the same region do not necessarily experience similar wind pattern. For within the selected time interval, similar wind patterns can be observed in different stations and in the same station at different times of occurrence. The attribute task discovered that the repetitive occurrences of chosen pattern indicate as regular wind behaviour at different weather stations that persisted continuously over time. The results of these tasks show that the proposed interactive discovery facilitates the understanding of wind dynamics in space and time.