三元空间下的泛地图可视化维度

2018-12-13 09:05:54    来源:《武汉大学学报·信息科学版》2018年11期

摘要:信息通信时代促生地图的对象空间与表达空间发生了巨大变化,地图可视化理论面临空前挑战。

  3.4 可视范围与强度

  为强调和突出某些区域或对象,地图内容可具有非均质的特点,通过全局和局部对比的方式让读者快速获取所需的重点内容一直是学者思考的方向,因此“背景+焦点”可视化成为当前地图研究的重要内容,背景表现了地图场景整体的时空分布模式、关联关系以及全局变化状态或周边环境,如图 5(a)是对中央建筑的聚焦可视化;而焦点则更具特色,通过预设或与用户间的双向动态交互,运用夸张、旋转、扭曲变形等艺术手段,强化用户感兴趣的地理物象特征,使形象更加鲜明和突出,如图 5(b)是采用不同精度的三维透镜展现的特殊街道。

城市地理空间中的Focus+Context可视化_勘测联合网

图 5 城市地理空间中的Focus+Context可视化

  3.5 空间变换

  信息空间的数字自由打破了传统的地图空间模式,地图不再是固化的平面空间,而是允许多重数学转换关系,可以通过嵌套、叠加方式在同一图面上展示不同表达视角下地物分布的自由空间。通过地图空间的上下卷曲、左右折叠、穹顶制作等操作(见图 6),视者可以识别自身的方向、所处位置以及周边环境特征,获得灵活多样的空间感受。基于空间远近变换(如天际线或千里眼)可以抽象出地理空间的整体外在轮廓或内在结构,加深读者的图形理解和空间知觉感受。如图 6的前方卷曲变化有效地实现了读图者视角从第一人称到第三人称的自然变化,同时增强了对前方远方的空间结构的认知。

基于前方卷曲变换的地图_勘测联合网

图 6 基于前方卷曲变换的地图

  3.6 空间参考面

  现代地图打破了传统地图硬介质基底的平面限制,电子纸作为可变基底的地图表达载体在表现能力上更为突出,如Google Earth可以实现曲面基底的地图可视化表达。基于立体或者球面的街景可以使视者在虚拟的地图空间中身临其境地浏览、查询和分析感兴趣的地理对象或现象。开放式、封闭式、通道式和沟槽式等不同形式的空间参考面间的相互转换可以使得认知主体感知、辨析、识别和推理同一地理场景时,具有多方位、多角度、多层次的空间感受。

  4 地图可视化维度的复合和关联

  地图可视化维度是地图可视化的基本量,不同维度的关联和组合构成了视觉上的地图统一体。下面从泛地图维度间的关联与映射角度出发,以迁徙地图和虚拟地图为例,分析三元空间中不同维度组合下的地图表达。

  迁徙地图是地图与大数据结合的经典可视化案例。它采用可视化方式,动态、即时、直观地展现人口大迁徙的轨迹与特征。迁徙地图以状态+空间组织+可视范围3个维度为主(见图 7),其他维度为辅,共同构成了人口迁移活动的可视化视觉表达结果。在状态上,迁移地图运用动态的视觉符号形象地表达了人口流动轨迹;空间组织上,采用矢量方法描绘了人群轨迹的OD(origin-destination)流向,线段轨迹的亮度、密度、色彩等表征了人口迁移的规模以及方向;可视范围上,地图以全局的方式表达了人口迁移的整体流向。通过不同维度间的搭配组合,迁徙地图可以动态表达人口迁移活动的时空轨迹(见图 8),增强了读者对于人口流动的时空知觉感受。

迁徙地图的维度结构_勘测联合网

图 7 迁徙地图的维度结构

迁徙地图_勘测联合网 

图 8 迁徙地图(地图来源于:https://heat.qq.com/qianxi.php)

  虚拟地图是虚拟现实技术在地图学中的应用,是通过计算机在人脑中建立的三维模拟或虚拟的数字立体影像。虚拟地图的可视化维度结构主要包括空间几何、状态和读图者视角(见图 9),同时结合其他次要维度以构成虚拟地图的可视化结果。空间几何上,虚拟地图通过空间三维几何构建形成对象的实景模拟或虚拟表达;状态上,虚拟地图具有动态表达效果,用户可以在地图空间中灵活地创造、变形、摧毁或装饰地图空间中的地理要素;读图者视角上,读者可以在地图空间中自由漫步,以第一人称视角正视、俯视、侧视、窥视或者透视感兴趣的地图要素的外在表象或内在结构,获得身临其境般的沉浸感、交互感和构想感[32](见图 10)。另外,视频、动画、音乐等媒体信息的加入则使得地图在信息传递上更加生动和高效,提升了用户的知觉感受体验,增强信息认知效率。

虚拟地图的维度构成_勘测联合网

图 9 虚拟地图的维度构成

虚拟地图_勘测联合网

图 10 虚拟地图(地图来源于:https://baike.baidu.com)

  5 结语

  ICT时代,数字技术的进步打破了固化的地图可视化表达形式,出现了众多独特的地图可视化形式——泛地图。地图对象空间从二元空间拓展到三元空间,地图可视化表达的维度不再局限于传统的形状、尺寸、方向、色彩、亮度和密度等视觉变量,表达手段、动静、空间几何、空间组织、读图者视角、可视范围、变形、空间变换、投影、空间参考面等成为泛地图可视化表达的重要维度,不同维度间的相互联系、映射和嵌套构成了多样化的泛地图谱系。本文中泛地图的维度分析可以帮助地图研究者更直观、快捷地观察和理解复杂、多元环境下泛地图的构建过程,为制作科学、美观、符合大众认知的泛地图产品提供理论支撑。本文对泛地图维度划分基于笔者自身的地图理解,在追求地图理论的最大化拓展时,难免有所疏漏,未尽之处,欢迎指正。

  参考文献:略


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