面向应需制图的地图综合服务

发布时间：2019-11-16 21:09

【摘要】：地图制图的平民化、大众化乃大势所趋,其所依赖的技术条件已相当成熟,也涌现了诸多秉承该理念的Web制图平台,并逐渐催生了地图学一个新的研究方向：应需制图(On-demand Mapping),拓展了地图制图的泛在化。然而基于用户需求的个性化地图普遍存在主题不突出、图面要素冲突多、图面效果差和地图效用低等问题,其主要原因在于应需制图过程中缺乏专业性地图制图知识的指导。随着信息化服务的发展,应需制图已经成为一个实时、动态且无处不在的过程,专业制图者显然无法帮每个用户控制地图质量,但他们可以将自身的地图知识、经验和技能融于制图工具中,间接实现对用户主导地图的质量控制。本文以此为切入点,选择了地图制图中需要较高专业知识水平的地图综合为研究对象,研究向普通用户提供接口简单但功能专业地图综合工具的理论与方法。本文的主要研究贡献如下： 1)针对单机地图综合软件门槛高、普适性差、局限于专业用户且未考虑网络环境下应需制图特点与需求的缺陷,提出使用SaaS(Software As A Service)服务作为地图综合功能的软件形态,并进一步探讨了地图综合由单机环境变迁为网络环境所引发的变化,包括：无专业知识与制图经验的普通用户与专业用户并存,供给驱动的通用性综合让位于任务驱动的特定性综合,用户显式或隐式的需求取代比例尺成为地图综合的控制条件等。在此基础上归纳了Web环境下地图综合服务设计的五项原则：①接口和界面设计要隐藏专业的地图综合知识；②地图综合任务须与用户的需求偏好对应；③高度自动化的过程控制；④快速实时的操作响应；⑤即刻反馈的综合质量评价。 2)设计了面向应需制图的地图综合概念框架。该框架以用户需求为驱动,以云端的数据服务和功能服务为资源,通过核心引擎实现智能化的地图综合服务。该核心引擎有四种作用模式：封装以实现参量自适应调节、控制以实现算法的自适应运用、组合以实现算子的自适应决策和优化以实现地图综合知识的更新、修正。 3)根据应需模式下地图综合由用户需求主导的特点,提炼了一个由尺度控制和质量控制的多因子控制模型,尺度控制从正向驱动综合力度,质量控制则根据用户对形态特征、空间关系和分布模式等数据质量方面的侧重进行算子、算法和参量的决策。尺度控制模型的接口分为五种,包括参数控制、比例尺控制、综合粒度控制、地图符号控制和数据量控制,可实现四种形式的尺度导出方式：单一尺度点、系列尺度点、连续尺度区间和尺度相异区域。 4)借鉴语义网的思想总结了地图综合的算法的输入、输出、前置条件和后置条件,将地图综合服务的语义信息归纳为功能描述、适用条件、使用说明和性能要求四种语义描述信息,并基于此对OGC的WPS规范在地图综合中的应用进行了扩展,为地图综合服务的自动组合奠定了基础。引入了推荐系统和问答社区的思想以提升应需地图综合的用户体验。提出了两种推荐策略：基于知识和基于协同过滤的地图综合服务推荐,使服务能够自适应于用户的专业背景、制图任务及上下文环境。 5)实现了Web地图综合的原型系统,该B/S系统拥有适宜在线式处理可快速响应的图形综合算法,能够实现矢量地图点、线、面目标的化简、光滑、聚合、融合、降维、夸大、移位等操作,可精确控制综合程度实现综合操作效果的即时可视化并有对应的综合结果评价。本研究将地图综合专业化的空间数据处理过程纳入到在线网络服务环境,拓展了通用地理信息服务的功能,为应需制图提供技术支持。以单机环境下的地图综合与网络环境下的在线式地图综合的差异为出发点,对经典的地图综合概念框架进行了扩展,引入了用户需求建模、地图综合算法语义描述、推荐系统等新思想,并使用SaaS服务来提供地图综合功能。地图综合SaaS服务既拥有云端部署、在线可用、按需服务和持续更新等,又向普通用户屏蔽了复杂的地图综合知识如综合约束、算法、参量等信息,并可提供图形用户界面(GUI)和应用程序接口(API)来满足不同层次的用户需求。实现的原型系统证明通过Web提供地图综合功能是可行的且具有较好的应用前景。
【图文】：

趋势图,空间位置,趋势

和软硬件技术发展的推动下，依附于网络的地图己成为人们生活中不可或缺的组成部分。图1-1中展示了从2005-2013年期间Google引擎有关空间位置热词的搜索趋势，其中“Maps”以绝对优势领先于空间信息领域习以为常的GIS和GPS，甚至超过了人们在空间认知时的习惯用词Where。这说明地图是地理空间学科与大众用户最直接有效的接合点，是引导人们以空间思维解决问题的最有力工具。fT..."“ """""... “....."“.........—.......... ...........I iiwhere maps gis gps route ISearch term Search term Search terni Search term Seari^ term iII■Interest over time News nea<31ines Forecast 11jAierage 2005 2007 2009 2011 2Q13L==============r==rr^"r ——~r— Ij图1-1空间位置相关热词搜索趋势(Google Trends, 2013.9)1.1.1数字技术带来的Pe存与表达分离地图是客观世界的模型。根据地图用途的不同，，观察客体的角度不同，对同一客观存在可以概括出完全不同的模型，这些模型看起来是矛盾的，但这个矛盾通过现象本身的全面性而统一起来(高俊，1986)。这一点既体现在同一地区不同的专题地图上，也体现在由于地图功用不同而具有不同的选取重点和内容的普通1

地图,符号表达,注记,地图

图1-2缺乏尺度调节机制的Web地图乐例Harrie(2(Ul)将Web地图质量差归纳为五种典型表现：几何冲突、语义异构、多重LOD、注记压盖、符号表达力弱等，并认为该现象的主要原因是由用户主导的制图过程中缺乏专家对质量的整体把握。该问题的解决一方面取决于地图制
【学位授予单位】：武汉大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：P285

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