基于多维动态信息可视化的研究

2020-01-02陈雪

数字通信世界 2020年3期

陈雪

（91550部队，大连 116023）

0 引言

计算机技术在地图学应用领域内广泛应用，使地图学从纸质地图逐渐转化为屏幕地图，特别是计算机可视化在地学领域内的实践，使地图学朝着多维动态与虚拟交互的方向前进。多维动态地学信息可视化的研究以构建多维动态地图模型为目标，模型是对时空数据结构、动态地图可视化表达进行抽象概念分析，需要在计算机软件环境下实现。

1 地学信息可视化理论

多维空间信息可视化需要研究空间信息的创建、组织、表示与计算，计算结果可以被可视化、图形化和符号化，这样的表现方式有别于文字表达。地图可视化以计算机地学和地理信息系统为基础，通过屏幕地图的方式动态化显示空间信息内容，有研究人员认为地图可视化侧重于个人视觉思维和视觉传输效果。作为地学研究的核心，可视化位于认知、形式化体系、信息传输的中心。人类思维空间是实体空间在大脑的映射，地理空间关系形成人脑对地学信息记忆的神经网络结构。通过地学信息可视化有利于加快信息检索速度，直观表达更多意义的内在联系，从中挖掘更多新数据[1]。

2 地学信息可视化设计原则

分析地学信息可视化应遵循的设计原则，具体如下：（1）以用户为中心的设计原则。这是一种用户体验设计方法，产品开发的每一个环节都要考虑用户群体身份、行业背景和需求。（2）以目标为导向的设计原则。这是自上而下的产品开发通过定义决定的产品需求，基于交互行为的一种设计理念。多维动态地学可视化以生成满足用户需求的地图画面为目标，构建以地图为中心的多维模型。（3）以任务为中心的设计原则。这是一种细粒度可视化设计方式，将整个设计环节划分为多个任务，针对具体任务进行可视化设计，最终完成整体的设计。这些任务并不独立，而是要按照一定要求连接起来构成任务流，任务流可以生成预期结果，任务序列是动态化的，其中含有交互步骤与任务集合。

3 基于多维动态地学信息的可视化表示

3.1 地学信息的可视化表示

3.1.1 地图数据的可视化表示

多维动态地学空间数据的可视化表示如下：

（1）数字地图数据分类。可视化技术的应用以数据分类为基础，需要提前做好地学信息分类才能将符号和几何图形展示出来。建议结合数据分类的相应特点，选择形状、尺寸、颜色等视觉性变量，将其录入计算机，再转化为数字信息，最终转为人们可以识别的地图图形。

（2）可视化制作要素。按照全要素或者分要素分别制作，可以制成屏幕地图或者纸质地图，这两种形式都利于用户阅读。3.1.2 空间数据的可视化表示

地学信息的一个重要功能就是空间分析。通过对网络进行分析、缓冲分析等再以专题地图的形式进行描述。多维地学数据分析的地学可视化将立体信息转化为可视化地图图形，在一定程度增强了信息数据的可读性，让用户可以更加直观地对空间多维数据进行更加全面的分析。

3.2 可视化技术在地学中的应用分析

基于多维动态地学信息可视化应用如下：

（1）用户选择视觉变量后，对地学信息进行全要素、分图层与区域的显示。使用地图符号和标记说明，从而达到地学信息形象化显示效果。

（2）将多维动态模型处理之后按级别划分数据，以专题图的形式变式。不同色彩和纹理表示分类图，同一种色相中通过不同颜色饱和度表示分级图，使用圆饼图与直方图表示地学信息统计数据，这样的可视化表示方法有利于加深人们对多维动态地学信息的理解。

（3）可视化技术用于多维动态地学信息研究，能够对地学数据进行地形分析、网络分析，将地理空间分析结果直接传达给用户。比如地形分析中包含通视分析，连续路段和间断路段可以表示目前地表通视与不通视。

（4）地学信息可视化查询利用可视化查询语言，对数据库内的图表信息形象化查询操作，查询结果不仅有数据，也有表格、图像信息与文字说明。

（5）三维技术将地学地理要素转为三维交互的地表景观形象，展示城市三维景观地理环境信息。虚拟现实技术在计算机应用下形成带有视觉和听觉效果的交互式动态时间，通过对虚拟环境的操作考察实体地学情况。将地图动画技术用于地学中，生成地图动画，这是对地学数据的多维动态化展示，可使用户直观了解空间数据。多媒体技术与可视化技术结合，改变了以往地理信息知识只能借助文本、表格与图形来表达的唯一方式，空间信息传输更加快捷，动画、影音与视频形式的多媒体信息被快速传递，地学信息多样化展示给用户[2]。