在2005年的研究《电子地图中多尺度地图数据显示的研究》中,吕华新、李霖、翟亮三位学者从武汉大学资源与环境科学学院出发,将计算机三维模型简化的层次细节简化(LOD,Level of Detail)思想应用于电子地图的组织和显示过程。他们的研究提出了同一比例尺数字地图不同详细程度的分层显示方法和不同比例尺数字地图嵌套显示方法,旨在实现电子地图的多级缩放功能。
层次细节简化(LOD)是一种计算机图形学中用于增强三维模型渲染效率的技术。LOD技术通过根据物体与视点的距离来动态调整模型的详细程度,以减少渲染资源的消耗,从而提升渲染速度。在三维场景中,远处的物体可以使用较低精度的模型来渲染,而近处的物体则使用高精度模型以保证视觉效果。这种技术也适用于电子地图的显示优化,尤其是在处理大规模数据时能够有效减少显示上的重叠和压盖现象,提升电子地图的清晰度和美观性。
研究者们首先讨论了同一比例尺数字地图不同详细程度的分层显示方法。在这一部分,他们引入了物理分层的概念,即通过平面上的算法自动建立目标之间的空间关系。这种分层处理方法是矢量地图数据常见的存储与处理方式。在此基础上,研究者们引入了LOD参数来决定每个地图要素在不同缩放级别的显示顺序。表1(地图要素分层表)提供了各要素的LOD参数和显示顺序。LOD参数的设定依据要素的重要程度,如背景图(如航空像片等)的LOD参数为1:1,而居民地和路网的LOD参数为70%。在显示时,系统会根据缩放级别和LOD参数的比较结果来决定要素的显示级别,从而实现“越放大,越详细”的视觉效果。
电子地图除了在缩放级别上要求不同的显示精度外,还需要结合栅格地图和矢量地图的数据结构。栅格地图通常作为背景图幅和插图存在,如航空像片、遥感影像等。为了提高显示效率,栅格数据会被均匀分割并建立索引,从而在不同的缩放级别上快速地获取和显示相应的影像信息。
研究的另一项重点在于不同比例尺数字地图的嵌套显示。研究者们提出,如果有相同地区的不同比例尺的数据,可以将不同比例尺的数据纳入同一LOD参数设计方案中,从而实现不同比例尺数据间的自由切换。这种方法在自动综合技术尚未成熟时是一种权宜且有效的方式。在实践中,研究者们为每一种比例尺的地图数据设定显示的LOD范围值。当用户放大或缩小时,系统根据当前的缩放比例调用相应比例尺的地图数据参与绘制。在实现上,他们建立了“一库多比例尺数据层”的图幅信息数据库,将经过变焦处理的不同比例尺地图数据入库,并确保各级数据的范围一致。
整个研究涉及了计算机图形学、地理信息系统(GIS)、地图制图等多个领域的知识,提出了在当时较为先进的多尺度电子地图显示方法。研究不仅仅是理论探讨,也提供了实际应用的技术方案,并为后续相关领域的研究与开发奠定了基础。