[发明专利]一种顾及空间位置的多维属性可视化广义模型的构建方法

说明书

技术领域

本发明涉及地理信息建模与可视化领域，尤其是涉及一种顾及空间位置的多维属性可视化广义模型的构建方法。

技术背景

可视化研究起源于科学计算可视化(ViSC,Visualization in Scientific Computing)，由1987年美国国家自然科学基金会议上提出。在数据与信息的可视化研究中，高维多维数据与信息的可视化一直是研究重点(Kraark,M.J.(2003).Geovisualization Illustrated.ISPRS Journal of Photogrammetry&Remote Sensing,57:390-399)。其在许多学科与领域都有所涉及，包括生物数据的可视化、社交媒体数据的可视化、多媒体信息的可视化、社会经济数据的可视化等。而针对传统的多维信息可视化的表达方法也是同样不少，包括：(1)多维视图法(如散点图矩阵Scatter Plot Matrix)；(2)非正交轴重排序(如平行坐标法Parallel Coordinate Axis、星型图Star Graph等)；(3)层次法(如多维堆栈Multi-dimensional Stack)；(4)降维法(如自组织特征映射网络Self-organization Map)等。

然而，在现实世界中，绝大多数(约80％)的信息是与地理空间位置密切相关的，典型的如患传染病的个体有固定的户籍所在(或现在居住、或日常工作)地址、河流自高向低流经的网状路径、建筑师规划楼群所坐落的平面宗地范围、高层建筑体发生火灾等异常状况时的应急逃生路线等。换言之，针对多维信息的可视化，往往都是携带空间位置信息的，也即往往是顾及空间位置的多维信息可视化(MacEachren,A.M.et al.(1990).A Pattern Identification Approach to Cartographic Visualization.Cartographica,27(2):64-81；Lin,H et al.(1999).Web-based Three-dimensional Geo-referenced Visualization.Computers&Geosciences,25:1117-1185)。然而，不同于传统意义上针对“与地理位置相关(Geo-referenced/Geo-related)”的简单空间实体造型或在固定地理位置上给予信息可视化的研究(Lin,H et al.(1999).Web-based Three-dimensional Geo-referenced Visualization.Computers&Geosciences,25:1117-1185)，本发明中提及的“顾及空间位置”，包括三个方面内容：(1)针对包含多维数据的空间实体的空间形态，可能是与一个位置点有关，也可能是与一块面域相关，还可能是包含于一块三维体域内；(2)针对包含多维信息的空间实体的嵌入环境，即使是同一空间实体，也可能嵌入于不同的空间环境之中；(3)针对包含多维信息的空间实体的最终可视化方式，即使是同一空间实体，往往可以通过不同空间视角观察。

鉴于绝大多数的多维高维数据(或信息)与“空间位置”如此紧密相关，在本发明中创新性地提出一种顾及空间位置的多维属性可视化广义模型，即在该广义模型中创新性地将(1)空间实体的空间形态、(2)实体所嵌入的空间环境、(3)观察模式的空间视角这三者(皆与空间位置密切相关)统一纳入可视化考虑范畴，并给予该广义模型深入阐述(后面详述)。在给出本发明内容的详细阐述之前，首先给出针对以上(1)空间实体的空间形态、(2)实体所嵌入的空间环境、(3)观察模式的空间视角这三者的国内外研究现状的阐述，同时补充地理信息可视化的国内外现状研究。

(一)针对二维/三维空间数据模型/结构的研究现状