面向行为与状态表达的地理实体符号研究

摘要

地理实体的行为状态是反映地理实体对象随时间推移而产生的自身行为状态的变化，是实体对象的内在规律和能力的表现。地理实体符号是地学可视化的重要组成部分，是地理要素在地图上、或其他地学信息可视化载体上的表达形式，是用来沟通客观世界、传输地学信息的媒介，是直观形象地表达地物要素特征和分布规律的主要手段。在时态GIS中，通过地理实体符号表达地理实体的行为状态是地学可视化过程中实现行为状态表达的重要途径。
　　 目前，地理实体行为状态的建模多集中在虚拟环境领域，多为特定场景下，地理个体或场景的行为状态表现。与有限地理个体在指定场景下的行为建模不同，通过符号表达地理实体的行为状态面向的场景范围较大，涉及实体数量较多。目前，只有部分学者通过扩展符号的视觉参量来研究动态符号的表达问题。这些研究成果为行为与状态符号的表达提供了参考，对行为与状态符号的表达具有借鉴意义。
　　 鉴于此，本文首先系统地分析了地理实体行为状态的本质，研究了地理实体行为与状态符号化表达的理论体系；然后，研究了基于关系映射和时间约束的行为与状态符号的表达方法，构建了行为与状态符号从设计到应用的实现框架；最后分析了“嵌入式”和“整体式”的符号可视化方法，设计出与之相适应的行为与状态符号可视化过程，并对已有的地理信息共享成果——“符号多平台显示技术”进行扩展，使之适用于行为与状态符号的表达。
　　 本文的主要研究成果包括：
　　 （1）结合地理建模过程中的过程建模和特征建模，分析了地理实体及其现象的行为状态本质和相互关系，基于特征参量及时间约束，提出了表达渐变和突变行为的方法；
　　 （2）通过对比地理个体的行为建模与符号建模，分析了行为与状态符号建模的特点，结合地学可视化和科学计算可视化提出了行为与状态符号表达的理论体系；
　　 （3）提出了基于规则映射的行为与状态符号的表达方法。通过特征参量和视觉变量的映射实现了地理实体状态的可视化，通过特征参量的时间约束实现了行为的表达；
　　 （4）设计并实现了地理实体行为与状态符号编辑器。不依附于现有的任何GIS平台，研究、设计与开发了一个系统稳定、功能完善的行为与状态符号编辑器，有效地实现对行为与状态符号的定义、操作和管理；
　　 （5）探讨了行为与状态符号可视化的应用方法。通过“嵌入式”和”整体式”两种途径，对行为与状态符号的可视化渲染进行实现，并进一步发展了“符号多平台显示技术”。
　　 本文的创新点主要体现在以下三个方面：
　　 （1）通过分析地理实体及其现象行为状态与地理模型的关系，提出了地理实体行为与状态符号化表达的本质——通过地理实体符号表达地理实体特征参量的变化；
　　 （2)基于科学计算可视化的理论，通过“特征参量与视觉变量映射”的方法解决了符号行为状态表达中的渐变和突变问题，并提出了具体的映射方法——“差值映射”和“条件映射”和与之对应的映射规则；
　　 （3）提出了“嵌入式”和“整体式”行为与状态符号的表达方法。采用地图符号多平台显示技术来解决行为与状态符号在不同GIS环境下的显示问题，将地图渲染和符号绘制进行了不同层次的封装，并提供了不同GIS平台环境的调用接口与方法。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：图表目录

声明

第1章 绪论

第2章 地理实体的行为状态

第3章 地理实体行为与状态符号表达方法

第4章 地理实体行为与状态符号模型

第5章 地理实体行为与状态符号可视化

第6章 结论与展望

参考文献

附 录

致 谢