数字地图之综合幻灯片

1、数字地图综合,2, 数字环境下的GIS综合概念 什么是综合？ 为什么要进行综合 ？ 综合策略 怎样实施综合？ 怎样控制综合？ 怎样评价综合？ 网络技术与数据综合 矢量数据渐进式传输 在线式综合与离线式综合 综合软件系统开发 综合研究的发展趋势,内 容,3,一 数字环境下GIS数据综合的概念,1 什么是综合？,一般意义上的综合 通俗意义上的综合是思维的抽象化过程，从细到粗的思维过程，在非地图研究领域也存在 人物漫画、卡通画、文章摘要、长篇小说改编。 体现两方面：保留重要内容，保留的内容以简化形式表达。,4, 地图/GIS数据综合,随着比例尺缩小，保留重要地物，以概括的形式表达，去掉次要地物目标

2、地图综合是地图设计制作的核心环节，蕴含着创造性思维，是一定程度上的艺术加工行为。,5,数字环境下什么是综合？ （数字环境下如何描述地图综合，建立计算机可“理解”的综合概念，由计算机来实现这一高度智能化的过程）, 地图综合是一个空间表达映射过程 高分辨率到低分辨空间表达集合映射，包括空间元素映射和空间关系映射,这是基于关系代数理论提出的，将地图看作是一定数据模型支持下的空间目标及其空间关系的集合，从大比例尺、高分辨率状态到小比例尺、低分辨率状态的地图综合过程，是集合上的映射过程，包括目标元素映射和空间关系映射。,6,基于这种概念，关系代数的几种运算选择、投影、联结、并、差、笛卡尔乘积是完成综合的

3、基本运算。 综合的部分过程（如选取、删除等）运用关系运算可以实现，而地理空间的层次性特征及复合目标的存在，使得地图集合中的元素是非第一范式的，关系数据库在处理复合目标时遇到了困难。,7,基于映射观念的地图综合框架,8,示例,9,映射在综合中的体现 （1） 仅实施空间实体映射 当两种映射对研究区域内的目标实施变换时，满足 ei r ej = f (ei) r f ( ej)，表明，映射后在一定空间关系分辨率下空间关系不变，属于同构代数系统，此时，不需要实施空间关系映射，只进行空间实体映射。,eif(ei), ejf(ej),有 f(ei) r f(ej) = ei r ej 不需要空间关系映射g

4、,f,10,映射在综合中的体现 （2）仅实施空间关系映射 决定综合的主导条件是空间关系分辨率违背了空间约束表达， 通过关系映射得到新的满足约束规范的粗化空间关系，操作的具体实现是通过目标的位置移动，下图中原表达目标的距离关系难于辨析，在低分辨率下映射为拓扑邻近，注意元素本生没有变化 。,11,eif(ei), ejf(ej), 有f(ei)r f(ej) ei r ej （原关系被破坏）需要空间关系映射 g : g( f(ei)r f(ej) ) f(ei)r f(ej),f,g,映射在综合中的体现 （3） 先实施元素映射， 再通过空间关系映射对空间关系进行后继维护 决定综合的主导条件是语义分

5、辨率、空间大小分辨率、空间特征分辨率违背了空间约束表达， 通过元素的1-1，n-1或 n-m映射，达到几何特征、语义特征的粗化表达，同时产生了空间关系的歪曲，f(ei)r f(ej) ei r ej ，进而通过关系映射来修正，对空间关系进行后继维护,12,空间关系也存在综合 空间关系映射实施的条件有两种：一是空间关系表达本身不满足约束条件，二是元素映射后产生空间关系的破坏，与此对应的约束分别为“空间关系是可辨的”、“空间关系保持不变”，两种约束的判断都要基于关系分辨率,13,地图综合是一个信息熵传输过程 大比例尺地图为信息发送方X，小比例尺地图为信息接收方Y，综合表现为信息通道，该通道具有噪声

6、干扰，传送过程中，部分信息被丢失、派生和曲解，产生不确定性。运用互熵描述，综合产生的信息量为熵的减少量 I=H(X)-H(Y|X),14, 地图综合是一个问题求解过程 综合决策没有确定的解，但可以在一定的模型及规则控制下寻求最优解。综合的基础算法是确定的，在环境参量设定条件下，算法对一定的输入产生确定的输出结果，但何时启动某算法、算法过程组织的顺序、回溯，是一个不确定性问题。,运用模拟退火技术、爬山技术对综合过程的诸如移位、曲线弯曲综合、多边形合并等实施在多个侯选方案中评选出最佳解,15,地图综合是一个智能体行为过程 Agent,智能体Agent源于对蚁群高效的社会分工与结构组织的认识和模拟。

7、智能体是一个基于对环境的识别，具备自我决策和行为实施的目标对象Luck, 1997，每个智能体既有一定的自由度胜任独立的功能，又具有相互间的高度协调及反馈接口，智能体可大可小，能建立相互间的层次结构。这一描述与地图综合所具备的多层次目标集成、多重结构关系分析、多任务操作实施相吻合，借用智能体概念表达地图综合是比较合适的，但解决问题的关键不在于这种描述机制，而在于综合本身诸如操作行为的分解、过程控制、接口关联等基本问题的研究。国际上有关地图综合研究的几个权威组织正联合对地图综合智能体课题进行研究，包括以Planznet, Ruas为代表的法国地图院，以Weibel代表的苏黎士工业大学地理系，以M

8、ackness为代表的苏格兰爱丁堡大学地理系，以及英国著名的图形图像公司Laser Scan, 有关成果可浏览网站( http:agent.ign.fr),16,总结 地图综合概念的形式化定义是一个富有挑战性的问题，不同领域的学者依据其研究背景借用现有不同的理论试图对其解答，但遗憾的是综合不是通用原理的简单具体运用，其固有的空间性特征使得这些通用的形式化定义在深入时遇到了困难，有些只能借用其思想， 核心依然是对空间的认识问题，包括适于综合任务的空间模型、空间关系、空间对象等问题的形式化描述。数据库理论中关系表格难以支持具有复杂结构和关系的空间数据建模，对象关系数据模型和面向对象模型正被人们普遍

9、发展用于空间数据建模，对象代数也从多个角度（ 集合论、超图、范畴论/类别代数、函数论、数理逻辑）得到广泛探讨，这些研究的发展可望对地图综合的形式化描述提供理论支持,17,2 为什么要综合？ （数字环境下地图综合的目的变得多样化，针对某一目的科开展专门研究）,(1) 空间信息传输的需要 网络环境下，为满足不同用户提出的在同一数据库下浏览不同表达尺度的信息内容的要求，需建立 服务器终端地图综合机制，为用户提供“冲浪地图”的全新的“综合策略” 。 矢量空间数据的自适应渐近式传输（图象逐步式传输从模糊到清晰，在网上已广泛使用，矢量电子地图如何实现这一形式？分辨率如何表达计算？） OnThe-Fly-G

10、eneralization 全局动态式综合,18,（2） 空间数据集成的需要 不同时期、不同主题、不同分辨率精度的空间数据在网上集成，需要对其综合处理，使集成数据具有一致性和完备性。 Goodchild 在NCGIA 一份关于“数字地球”核心技术的研究报告中指出DE技术的核心之一是跨比例尺多分辨率数据的集成(综合)，从观察全地球的10km分辨率到观察树木、汽车的1m分辨率，至少要跨越104 比例尺倍率的综合技术支持。 On-demand Mapping,19,（3） 地图阅读的需要 连续式zoom-in/zoom-out 电子地图具有数据存贮与显示相分离的特点，从而使地图的制作过程与阅读过程融

11、为一体，网上电子地图“冲浪器”、“浏览器”应提供阅读工具，供图读者根据其兴趣爱好设计“自已的”临时地图，产生“在线式”综合的需求。 On-line-Generalization Continue Zoom-in/Zoom-out,20,（4） 空间数据挖掘、空间分析的需要 通过抽象概括得到低分辨率下对空间的新的认知模型，并以图形形式表达空间的主体结构、分布模式、空间关系等内容,正是空间数据挖掘的内容。 挖掘数据前预处理，综合。 Structured Generalization,An overview of spatial data mining methods （from Han Jiawe

12、i） .Spatial data warehouse and spatial OLAP .Generalization ISPRS第 IV委员会，第3工作组为 Data Generalization and Data Mining. _其他，计算机领域的计算几何（computation geometry）协会,71,3 有关标准 OpenGIS GML 3.0标准开始涉入多比例尺表达 IMO(国际海道测量组织) IHO（国际水文组织）的电子海图数据S-57通过交互式预处理制订了变比例尺可视化标准。 4 知名学者 Robert Weibel(苏黎士工业大学) Robert McMaster(IC

13、A副主席) Mackness(爱丁堡大学) Oosterom(荷兰Delft技术大学) Ruas (法国IGN) Ware (英国) Worboy(英国).,72,* 向地理特征的制图概括指标体系和知识法则研究 齐清文(中国科学院地理研究所) * 基于模型与算法的结构化地图信息自动综合研究 毋河海(武汉大学) * 谷地系统特征智能识别及自适应综合研究 祝国瑞（武汉大学） * 基于GIS的自适应结构化地图自动概括研究 张青年(中山大学)* Delaunay三角网模型支持下的空间群结构分析 艾廷华(武汉大学),5 国内 八五攻关专题“地图水系与地貌自动综合试验研究”毋河海(武汉大学) 军交图自动综

14、合研究 王家耀（解放军测绘学院） 霍英东基金“地形图智能综合系统设计” 费立凡（武汉大学）, 自然科学基金,73,6。发展趋势 由图形综合转向信息综合 属性信息(语义分辨率) 时态特征（时间比例尺） 两者与定位信息的联合 由单目标的综合转向群目标的综合 存在体（Ontology）理论的支持 上下文环境（context） 跨要素层一致性处理 由单一数据结构转向多种数据结构联合 栅格探测结构（数学形态学），矢量化简 TIN提取特征，矢量操作 综合方式由单一型转向人机协同作业的交互式形式 人：决策、规则、评价 机器：底层几何算法执行、低层次决策判断,74, 由通用几何类型数据综合转向特定用途专题性

15、wwwww质数据的综合(面向地理特征) 建筑物、街区 土地利用 道路网 湖泊、水系 由算法、算子研究（how)转向智能决策研究wwwwww(when,where,who） 问题求解技术(模拟退火、爬山技术) 智能体(agent) 专家系统（学习） 由面向结果的综合研究转向面向过程的综合研究 在线式综合 矢量地图渐进式传输 服务器/终端综合机制,75,谢谢！ 2002年5月14日,76,Contents,Your Slogan here,1,2,3,4,5,Add Your Text,Add Your Text,Add Your Text,Add Your Text,Add Your Text,

16、77,Hot Tip,How do I incorporate my logo to a slide that will apply to all the other slides? On the View menu, point to Master, and then click Slide Master or Notes Master. Change images to the one you like, then it will apply to all the other slides.,78,Diagram,ThemeGallery is a Design Digital Conte

17、nt & Contents mall developed by Guild Design Inc.,ThemeGallery is a Design Digital Content & Contents mall developed by Guild Design Inc.,Title Add your text,79,Cycle Diagram,80,Diagram,Text,Text,Text,Add Your Title Text Text 1 Text 2 Text 3 Text 4 Text 5,Add Your Title Text Text 1 Text 2 Text 3 Tex

18、t 4 Text 5,Text,Text,81,Diagram,Add Your Text,Text,Text,Text,Text,Text,Text,82,Diagram,Add Your Text,Add Your Text,Add Your Text,Add Your Text,Add Your Text,Add Your Text,Add Your Text,Add Your Text,83,Diagram,Add Your Text,Add Your Text,Add Your Text,D,Add Your Text,Add Your Text here,84,Diagram PowerPoint2002,Add Your Text,Add Your Text,Add Your Text,Text,Text,Text,85,Diagram,Text,Text,Text,Text,Add Your Title,86,Diagram,Title,Add Your Text,Add Yo