地理信息可视化

地理信息可视化

目录

1地理信息可视化简介 (3)

1.1地理信息可视化的发展由来 (3)

1.2地理信息可视化的必要性 (4)

1.3地理信息可视化的特点 (4)

2地理信息可视化研究热点 (5)

2.1不断涌现的新技术 (5)

2.2地理信息可视化的研究框架 (6)

3信息可视化面临的挑战 (10)

4地理信息系统中的可视化过程 (11)

4.1图形图像的形成 (11)

4.2空间信息查询 (12)

可视化是一种将抽象符号转化为几何图形的计算方法，研究者能够观察其计算的过程和结果。地理信息可视化是可视化发展的方向之一。科学计算可视化的研究目标是要把通过实验获得或数值计算方法得到的大量数据表现为人们的视觉可以直接感受的计算机图形图像, 由此为人们提供一种可直观地观察数据、分析数据、揭示出数据间内在联系的方法, 并能在地理、地质、环境等地学领域获得广泛的应用[1]。可视化正在成为一个多元化、多学科领域的研究和实践。问题研究的广度在2001年发表在CAGIS国际多学科研究议程报告中提到。在这份报告中，四横切主题阐述：开发理解和集成技术，使之成为可能利用所提供的潜力通过越来越多的经验代表技术；开发可扩展的方法和工具使理解和洞察力要衍生，越来越大和复杂的地理空间数据集成为可用；开发的新一代可视化支持团队工作的方法和工具；开发以人为中心的方法可视化[5]。

1地理信息可视化简介

1.1地理信息可视化的发展由来

近几十年计算机技术的飞速发展，已彻底改变了传统的制图观点。一方面新技术的出现使地图产品的种类更加丰富（电子地图、数字地图、多媒体地图等），同时人类观察世界的视野也越来越广阔和细腻。地图制图的概念已经深入到我们生活的各个方面，包括大脑制图、生命制图以及描述网络的赛柏地图。

海量数据的出现，科学计算可视化于1987年被首次提出，用来解决大量的科学数据与缺乏有效的解释之间的矛盾。在这些海量数据

中，80%的数据与地理因素（坐标地址、邮政编码）有关。虽然将地理世界可视化一直以来都是制图领域关注的话题，但科学可视化的概念已经渐渐渗透到地理与制图领域，特别是那些以计算机为基础的工作。ICA（国际制图协会）1993年成立了可视化工作组，这个工作组又于1995年扩大为可视化委员会，1999年再次重新命名为可视化与虚拟现实委员会。其研究的主题是扩大制图方法，以适应不断发展的技术环境，关注计算机图形学、信息可视化、探索性数据分析等相关领域的研究成果，并吸收、融合到制图可视化中[2]。

1.2地理信息可视化的必要性

地理信息不仅反映了地理巨系统的海量信息，同时又是对地理现象近似的描述，它的多重性、复杂性、不精确性、不确定性等特点使得地理现象的信息表达普遍存在着模糊性, 往往使人类对信息的获取不能准确地反映到人类的意识层面上。研究表明, 在人类所获取的各种信息中通过视觉而得到的占60 %以上，所以国际地图学会于1995 年成立了一个可视化委员会，并在1996年6月与计算机图形学会进行了跨学科的合作，开始了一个名为“Carto-Project”的研究项目, 其目的是探索计算机图形学的技术与方法如何有效地应用于空间数据可视化，探讨如何从地图学的观点和方法促进计算机图形学的发展, 从而开始了地理信息可视化发展的第一步[1]。

1.3地理信息可视化的特点

(1)形象直观性: 通过以生动、形象、只管的图像、图形、影像模型等多种表现形式, 将某个地区的地理信息展现出来, 从而是人们能

够对相关的图形图像进行了解和查询。(2)多源数据的采集与集成性: 通过使用地理信息可视化技术对不同类型、格式与介质的数据进行接收和采集, 无论收集的数据形式或格式是否一致, 都可以采用统一的数据库来管理, 由此为多元数据的分析提供有利条件。(3)交互探讨性: 交互方式往往在大量的数据中对视觉思维更有利, 在研究分析的过程中, 可以对数据任意检索, 同时也可以做到信息交互变化。将多源信息进行合理的集成整合, 通过统一数据库管理, 在此同时具备空间分析与查询的能力,从而方便了地学工作者采用交互方式进行多源地学信息的对比、查询、分析等工作,并从中训得规律, 有利于规划决定与经营。(4)时空信息的动态性: 空间信息并非是地理信息的主体, 地理信息更具备动态性, 因此也称为时空信息。随着计算机技术水平的提高和时间维护的投入,有望使地理信息进行动态表示和动态检索[3]。

2地理信息可视化研究热点

2.1不断涌现的新技术

计算机的硬件和软件：性能的不断增长与价格的不断下降。遵从摩尔定律，每18个月增长一倍。

新的显示媒体：用以克服CRT 显示的局限性。这在可视化中很受重视，因为较低的分辨率和有限的显示范围将不可避免地影响图形的显示。开发的新媒体包括用于大幅面显示的可伸缩的显示墙系统，可使投影显示更清晰的高分辨率显示墙，以及可提供多视角的多投影显示器。

网络性能：将继续促进可视化的发展来充分利用网络的通信能力。

个人数字助理（PDAs）：提供了低分辨率、移动式的价格适宜的显示器，具有有限的数据存储和处理能力。

沉浸式环境：例如计算机辅助的虚拟环境（CAVEs）、显示墙、工作台，将继续发展并对地理信息可视化产生影响。

移动式计算：将使用户从桌面范围解放出来。其影响不仅在于无论何时、何地进行显示，而且影响我们如何获得显示。

空间位置的实时显示：通过与GPS、可视化、导航的集成使之成为可能。

导航工具：产生对显示器革新的进一步要求，以允许用户迅速、便捷的在未知的环境中确定自己的位置。

不使用手动操作的计算机：利用了语音识别交互技术，增加了导航的解决方案。

穿戴式电脑：诸如头盔显示器，在真实或虚拟显示中利用与空间一致的信息提要来达到增强现实的效果。

新的数据编码方案：例如XML（扩展标记语言），GML（地理标记语言），SMIL（同步多媒体集成语言）和SVG（可伸缩的矢量图形）将提高新媒体的性能[2]。

2.2地理信息可视化的研究框架

1）时空信息数据库模型的研究