面向变化监控的动态电子地图设计 (2005年)

以动态现象的表达、监控为主要任务的电子地图,具有四个功能:过程再现、实时跟踪、变化推演和变化模拟,分别对应时态特征上的过去式、进行式、将来式和虚拟语气。其设计原理与其他电子地图的差别表现为:地理背景底图的动态性,比例尺设计与时间有关,符号设计需扩充 Bertin参量体系而引入动态参量,要顾及用户对变化过程的交互式控制。本文从地图设计角度讨论了这类地图的设计原理与方法,并应用到面向水路航务管理的电子航道图设计中,实现航标位置、工作状态的全天候远程监控。 ### 面向变化监控的动态电子地图设计 #### 一、引言 随着信息技术的发展，新型电子地图产品改变了传统地图仅能事后表达静态现象的局限性，实现了动态现象的在线式多维表达。这种新的空间表达方式不仅拓宽了地图科学的研究范围，还使其成为一种集动态性、交互探究性和超媒体等特征于一体的强大空间信息可视化工具。针对动态变化的电子地图已经成为当前地理信息表达的重要手段，在位置服务系统(LBS)、导航系统、环境监测系统和智能交通等领域发挥着关键作用。 #### 二、动态监控电子地图的设计 ##### 2.1 地理背景的适应性调节 动态电子地图在内容结构上包含地理背景信息与动态变化主题信息两部分。地理背景信息通常为预处理并存储的电子地图内容，为动态变化现象提供定位支持。传统的专题地图底图与专题层同时固定地表现在同一纸面上，而在动态电子地图中，地理底图与专题变化信息是分离的，底图预先存储，变化信息在监控时叠加。因此，地理底图需要具备高度的可调性，以适应不同监控目标的变化表达需求。 - **监控对象的动态变化对地理背景有严重依赖性**：根据监控对象的性质特征实时导出适应的地理底图。 - **监控对象对地理背景有多层次显示要求**：根据应用领域、服务目的、要素类型对地理底图信息进行多层次划分，在监控应用时随机组合。 - **监控对象对底图背景没有动态变化的要求**：仅作为定位参考框架，可以预先设计固定的地理背景。 ##### 2.2 动态符号设计 为了准确表达变化现象，文献中定义了四个动态参数：发生时长、变化次序、变化速度和节奏。这些参数分别用于描述变化现象的不同方面，如持续时间、变化顺序、速度和节奏。根据Steven提出的四种尺度定义（定名量、间隔量、差异量与比率量），动态地图上表达的变化可以分为连续变化、离散次序变化和随机变化。其中，连续变化对应于比率量或差异量，离散次序变化对应于间隔量，随机变化对应于定名量。 - **连续变化**：如移动目标的位置变化，可以通过符号的发生时长来表示监控目标在实体空间中的生存时间。 - **离散次序变化**：如属性状态的交替改变，可以用符号的变化次序来表示。 - **随机变化**：如周期性变化现象（例如航标灯在风力、波浪作用下的位置晃动），可以通过符号的变化节奏来表达。 在使用动态符号参量描述监控目标的变化特性时，会遇到制图综合问题，包括时态比例尺确定、时间分辨率选取、跨比例尺时态变化的简化或夸大等。 #### 三、应用实例——面向水路航务管理的电子航道图设计 该论文还探讨了如何将上述设计原理应用于面向水路航务管理的电子航道图设计中。具体来说，该设计实现了航标位置和工作状态的全天候远程监控，确保了航行的安全性与效率。通过对航标位置和状态的实时监控，能够及时发现潜在的安全隐患，提高航道管理的智能化水平。 #### 四、结论 面向变化监控的动态电子地图设计不仅关注地理背景的适应性调节和动态符号的设计，更重要的是能够根据具体的应用场景进行灵活调整，以满足不同监控目标的需求。通过对监控目标的动态变化进行精确表达和实时监控，此类电子地图在多个领域展现出了巨大的潜力和价值。