基于地图符号的地理语义表达.pdf

基于地图符号的地理语义表达 陈宜金h 2苏里2 1 北京威远滕数据开发有限公司 北京 1 0 0 0 4 4 I 2 中国矿业大学 北京 l 0 0 0 8 3 关键词地躅制图地理语叉地固话窘U M L 地蹦符弩系统是一科t 图形语黼 它翁扇然语吉的特征 二酱的最大蒹别在于从视觉上地图的空阔是 维的 从听觉上语富的空间是一维的 线性的 准确地滋地图符号系统和自然谬富是弗剜关系 二者 都属于符号 地图符号的研究茅钳应羯鹾于部门符号擘范畴 1 作为一种语言 各式各样的符号魏魁基本的语畜单位 本文所傲的研究都限于1 t 5 0 0 1 t 1 0 0 0 1t2 0 0 0 比例足的地图符号 选些符号魁按统一的标准制定的 而且每个符号都是由更基本的语亩单 位 点 线 面根据不羼的组合关系构成 每个符号同时又有一定的语义 以往关于地图符号的研究主要集中雀符号本身的儿傣结构和组成 很少涉及列符号所表达的地理 意义方筒 本文参考形式逻辑中的糕念阀逝 讨论地图形符母表选的燃理概念 一 预备 田识 一 地理语义 沿义足反映对黧本质属性的艘维形式 浚义所反映的对象 既包括客戏攀物 也包括人们认识活动 中的憋想 意识 我们可以将语义简单地看作踅数据 符弩 所代裘豹概念的含义 以及遮砦含义寇阔的关系 晨黠数 据的抽象或者更商层次的逻辑表示 对于计算桃领域来说 语义一般悬指掰户对于那鹫用来摘述现实 世界的计算机表示的躲释 即用户用来联系计冀祝表示和现实世界的途径 二 地理语义和符号的关系 地理语义舍弈了具体地理瓣象强反映对象的本覆黼拣 地理语义楚人精的一种思维形式是看不见 也摸不满的 只有借助予一定的形式才能表达出来 这种形式可以是语青中的语谢 例如要表达具有 各种天然形成和人工修筑的坡度在7 0 度以上的陡峻地段 这种本质属性的对象的概念 在汉瀣中用 陡坎 这一疆词 如前所述地形图符号系统是一种图形语言 舆右语言的特性 而扭雀表达地理笺蒙时 优于自然语害 所以菝们可以来符号来表达 陡坎 这一地理语义 在地形图图示中陡坎的符呼如圈l 再如房屋这一地理语义是它反映的是所有房屋对象的本质属性的思维形式 这些对象具有的本质 属性是 供人居住的以钢 钢筋混凝土 混合结构为主要建筑结构的和以砖 石 术为主要建筑结构的建 筑物 要详细 直观 精确的表达这一概念 在地形图巾采用房屋符号 如图2 符号就是地图语商里的 语词 1 3 2 图1 陡坎符号翻2 房震符号 从地图表的角度而言 地理语义是离不开符号的 它的形成和表达都是在符号的基础上实现的 不依赖 符号的地理语义是不存在的 另一方面符号也右依赖地理语义的一面 符号是形式和语义的结台体 符 号中的一些规定形式之所以能够表达事物 就是能在人们头脑中产生相应豹地理语义 符号的语义 否则 符号就成为一些毫茏意义的图形 总之 语义是符号的慰愆内容 符号足语义的图形表达形式 但把地理语义和符号说成是内容和形式的关系又是错误的 这种说浊实际上混淆了两个不同的层次的 问舔 语义与特定的图形及冀缀合式龋者才是内容和形式的关系 地理语义和符弩准确的说赢该是部 分和整体的关系 符呼这一特定的整俸主要包括嚼个方霞 即内容 方箍和形式方蔺 或者说符垮是由地 理语义和特定的图形及其组合式两个方面棒成的 符号由外在形式与恩想内容豫方面构成 但外在形式与内容并棼一一对应 为方便起见我们就把符 号的外在形鼗叫做狭义彳譬号 同一个地理语义可以由不同的符号米表达 例如铁路 柱1 l 5 0 0 1tl o o o 比例足下的黎号如图3 牲1 2 0 0 0 地形图里的符号为煳4 图3 ll5 和1 1 0 铁路符号 图41 2 0 0 0 铰路符号 同一个符号在不陌的情况下毒以表达不同灼地理语义 如前面提过的窿坎符号 它可以寝汞路堤 这个概念 也可以裳承梯团炊的概念 还可表示土质的娩廉概念 还有的溢洪遽相干沟都用阍一个符号 寝这 如图5 如要区嬲宅们可以从这燕撬念所反映的对象鸯其他地理对象的空阔关系素考虑 工 二 地理语义的种类和关系 一 语义的内涵和外延 圈5 镒洪道和于沟符号 语义具有两个基本遴辚特征 内涵和外延 内涵足指语义所反映的聪象的本质属性 例如扇屋 途一语义的内涵就是 供人屠住的以锢 钢筋混凝 混合结构或是以砖 褥 木为主要建筑结构的建蟪 物 内涵是语义的质的方磊豹规定憔 表明语义所反映的对象是什么 谗义的外延是指兵煮语义所反映的本质属性的对象 饲筋房鏖这个语义豹外延就是搀古今中外 备种备样供人居往的建筑 外蘧是语义的盛的方面的规定健 袭明语义所反映的对象有哪些 术文的 研究燕网足地理语义 弱样地理语义也有内汹和外延 二 地理语义的种类 嘏据地理语义所指髂的对象的数罱不同 地理谮义可分为单独地理语义和善遍地理语义 单独地 理语义足反映某一个别对象的地理语义 即其外延廷有一个分子 这种地理语义根少 饲如长城符号 图6 普遍地理语义跫反映一类事物的地理语义 其外蓬足两个或薄个以上的分子组成 大多地理语 义都足这种 例如房壤符号 旋坎符号等 所右的地形图符号一曼存在予舆体豹环境中 郄形成了一幅 地形网 那么它1 n 所表示豹地理语义就是单独语义7 因为地理语义所反映的射象都具有空问位景属 1 3 3 性 在一襁地形图中各个符号所表示的地理要素的空问位段已经确定了 实际上就相当予给每个符粤 加上一个定语 例如某某房屋符号 菜某河淡符号等等 图6 长城符号 根据地理语义所指称的是孬为集合体 地理语义可以分为集合地理语义和非集合地理语义 集合 地理语义就是以事物的群体为反映对象的语义 例如河系符母 集合地理语义只适用于它所反映的群 体 而不通用予构成该群体的个体 非聚合地理谬义就是不以事物的群体为反浃对缎的地理语义 如 河流符号 鼷7 非集合地理语义即可适用于它所反映的荚 也可适用于浚类巾的每一个分子 圈7 搿流符号 这照僚穆注蠹的是在抱形幽图示中并没右河系符号 从空间信息的漤吉学模黧观点看 空闻信息 的维构是潺富单位 语法规则和语义规则三使一体形成的系统口 我们弛液达空间信息的范围缩小到地形图上 这曩的语言单位就是各斌器榉的符号了 语法规则 是存在于不弱层次的符号之闷的缝合或运算规粥 人们认识最清楚的缀会运算算予就是弼扑关系了t 其实还有很多符号之问的可能的缀会关系 语义规嘲的引入是为了略朴单纯的语法规则在地图信息构 造上的不足 语法规则仅微决定地糊语富的共性结构 面谬义规则将共憔弱代袤的对象相联系 形成空 间信息传达的个性结构 语法控觏着几何主符号的缀合遥嚣 髑谖义控伟1 j 蓿几何组台运算在可毖的属性运募下形成具有语 义意义的地璁蜜体 用地形图来袭达地理语义很多如此 许多复杂的较高级的综合程度高的她理涪义 都是由许多符号组合起来表达的 这些符号的组合符龠语法和语义规则 如多条河流符号可构成河系语义 房屋符号 独立她物符号 其德自然要索符号加猩一越可构成村 庄语义 站台符争 天桥和地道符每 色灯信号机彳每蛩 承鹤和车挡符号 铁路符譬可拨成火车站语义等 三 地理语义问的关系 地理语义可从外延方面零研究它们之问的关系 如粜一个地理语义的外延的组成包括另外一个或 多个地理语义的纤延 那么它们之闽是层次关系 层次关系普遍存在于地理语义之阆 本文只研究艋 用符号袭迭的地理语义 地趣语义的层次关系搬据符号的外在形式可分为两种 一种怒葬组合层次关 系 另一乖l I 是维金层次关系 非组合层次关系是指单个符号表示的语义的外延的缀成包括一个或多个符号表示的语义的外延 例如沙滩符号和海露线符号 干出线符号 沙地符号就是非组合层次关系 縻8 因为每个沙滩对象的 组成都包括由海岸线对象 于出线对象和沙地对象 已定省界符号和界碑符号也足同样 每个省爨对象 的组成都包括界碑对象 图9 这种层次关系可用U M L 来表示 如图1 0 1 3 4 f 一 o 蠢 i 二 翔8 抄滩符号 一 O 圈9 巳定省界符号 图l o 荸组合层次哭系 组合层次荚系是指许多符号组舟裘示的语义的外延是由一个或多个符号表示的语义的外延组成 实际 上就是不同的符号通避一定语法和语义规则组成的更满层次的符号 例如雠面说的多条河流符号和河 系符号I 房隧符号 独立地物符号 其他窿然要素譬葶号和村庄符号等 每个河系聪象都是由多个褪流对 象组成约I 每个村庄对象都遐由房屋对象 独赢地物稚象 其他自然要紊对象组成的 它们之间的关系 可用U M L 表示 图1 1 组合层次关系的嵩层次地瑗语义在地形图愿起没有符号与之直接对瘟的 而 且高层次语义述可以是更高层次语义的缀成都羚 图l l 赧台层次荚系 如粜一个地理语义的郝分外延与另一个裁多个地理谱义的垒鼯外延重会 那么它们之间的关系楚 泛化关系 测如 在同一比饲足下依比例尺沟荣符号 不依比例尺沟聚符号和沟浆符号就是泛化关系 这几个符号不表达同一语义 因为根据现实燃箨中沟聚对象的大小属性可将沟浆分为两类地理语义 这个两个语义经过概括又可成为一个不反映对象大小的沟渠语义 如图1 2 沟渠符号的外廷包含了 依比镶尺沟渠符墨和幂依比例尺沟莱符号的全部外延 也就足说每个不依眭 例尺沟渠对象肯定足沟渠 对象 每个依比例尺沟渠对象也是沟渠对象 再如依比例尺船阐符号 幂依比侧尺冉 闸符号和船闸符琴也是琵纯关系 它们的关系霹用U M L 表示 酲1 3 闰1 2 沟渠符号 蛸1 3 泛纯荚系 在泛化奖系中可阻把外延大的地理请义嘲病地理语义 外延小的地理语义叫种地理语义 属地理 语义和种她璁涪义的区分恳相对的 例如 依比例尺船闸符号相对船闸符号足种地理浯义 但相对依比 侧咫通率船闸符号和依兜例尺不通车船闸符号就足属地璁语义 图1 4 它们的关系如图1 5 属地理 语义在地形图中总是表现为最低级的种地理踣义 1 3 5 圈1 4 依比饿尺通车和不遥率的船闸符号 图1 5 眨化荚蕞 有两个地理语义 其中一个地理语义的外延和粥一个地理语义的外延存在某种确定的结构关系 郯 它们之闻是关联荚系 例如 变电室符号和电力线符号 图1 6 变电室符馨的外延一定连接着电力线 符号的弗延 在现实世界中每个变电塞对象总是连接着一个竣多个电力线对象 二者的关联关系阿表 示为图1 7 产陲诵可卜 潭雁衙司 二粒 一l 图1 6 变电熏符号和电力线符号匿1 7 一个决定性概念的关联关系 关联关系反映了现实世羿中的地瑷榻关键 在辩个具有关联关系的地理语义之嗣 总右一个决定 性疆义 省时两个地理语义都题 如上面的两个地理语义 变电室符号就是决定语义 一个变电室对象 一定珈电力线对象棚连 但一个电力线对象不一定和变电室对象相连 它可以和舅外一个电力线对象相 连 滋洪道符号和农摩符号就是互为决定性语义的关联必系 一个水库对象周羼必镬一个溢洪道对象 反之亦然 二者关系如煳1 8 匝噩噩 巫圃 Ll 嘲1 8 两个决定性概念豹关联关系 关联关系阿以存在韭个地理语义之问 也霹以存在于一个组合她璁谶义和謦个地理潜义之问 三 结论 瓤隔语塞学的观点试为地藤语言也是语蠢 语富中的语词可以袭达语义 冈样飕形图牛的符垮率身 也表达一定的地理语义 这也是地形图符号本身典有的特征 本文讨论了地形图符号和地理语义之间 的关系 通过详细分析1 5 0 0 l l 1 0 0 0 1 t 2 0 0 0 比倒尺地形邈灼所脊符号燕几何上的结构组成 及符 号闯的橱置荧系 锝出了其表达的地理语义的种类和楣互关系 为用逻辑的方式研究地图符母撬供了 一定的借鉴意义 参考文献 l 蔡孟裔 新编 I 屯图举教程 M 北京t 高蒂教育出版社 2 0 0 0 2 蔡贤浩 形式逻辑 M 武汉 华中师范太学出版社 2 0 0 0 3 杜清速 空阍信息的蛄构 表达厦其理解机 4 J 武汉测绘料技太学学报 1 9 9 8 4 3 8 8 3 9 2 4l l5 0 01ll o o O1I 2 0 0 0 地彤图图式 北京l 划缭出版社 1 9 9 6 5 王少锋 面向对象技术U M L 教程 M 北京I 清华大学出版社 z 0 0 4 1 3 6 作者筒允 陈宜金 中国测绘学会会员 北京威远图数据开发有限公司 中国矿业大学 北京 教授 博士生导 师 从事专业为地图制图学与地理信息工程 研究方向涉及空间信息的获取与应用 L B S 矿山空间建 模 网络G I S 效字地图 遥感数据剿闰等领域 中国城市G l S 协会委员I 国家秘错技术审查专家 8 6 3 计划评审专家 E m a i l y j c k H 2 6 3 m t 1 3 7 基于地图符号的地理语义表达基于地图符号的地理语义表达 作者 陈宜金 苏里 作者单位 陈宜金 北京威远图数据开发有限公司 北京 100044 中国矿业大学 北京 100083 苏里 中国矿业大学 北京 100083 本文读者也读过 10条 本文读者也读过 10条 1 韩用顺 黄春雄 杨命青 莫宏伟 蒋宗立 实验心理学在旅游地图符号设计的研究与实践 以主观评估性调查实验 为例 期刊论文 湘潭师范学院学报 自然科学版 2006 28 1 2 刘建军 王东华 商瑶玲 国家1 5万DLG数据库质量检查软件的设计和开发 会议论文 2006 3 楼宇 封宁 城市GIS数据采集与更新的关键技术研究与自主创新 会议论文 2006 4 蒙印 单像片建筑物高度信息提取 会议论文 2006 5 黄