數(shù)字地圖之綜合

數(shù)字地圖之綜合第1頁/共95頁▲數(shù)字環(huán)境下的GIS綜合概念

——什么是綜合？

——為什么要進行綜合？▲綜合策略

——

怎樣實施綜合？

——

怎樣控制綜合？

——

怎樣評價綜合？▲網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與數(shù)據(jù)綜合

——

矢量數(shù)據(jù)漸進式傳輸

——

在線式綜合與離線式綜合▲綜合軟件系統(tǒng)開發(fā)▲綜合研究的發(fā)展趨勢內(nèi)容第2頁/共95頁一數(shù)字環(huán)境下GIS數(shù)據(jù)綜合的概念1什么是綜合？

——一般意義上的綜合

通俗意義上的綜合是思維的抽象化過程，從細到粗的思維過程，在非地圖研究領(lǐng)域也存在人物漫畫、卡通畫、文章摘要、長篇小說改編。。。。。。體現(xiàn)兩方面：保留重要內(nèi)容，保留的內(nèi)容以簡化形式表達。第3頁/共95頁——

地圖/GIS數(shù)據(jù)綜合1：2.5萬1：10萬1：25萬

隨著比例尺縮小，保留重要地物，以概括的形式表達，去掉次要地物目標

地圖綜合是地圖設(shè)計制作的核心環(huán)節(jié)，蘊含著創(chuàng)造性思維，是一定程度上的藝術(shù)加工行為。

第4頁/共95頁——數(shù)字環(huán)境下什么是綜合？（數(shù)字環(huán)境下如何描述地圖綜合，建立計算機可“理解”的綜合概念，由計算機來實現(xiàn)這一高度智能化的過程）

◆地圖綜合是一個空間表達映射過程高分辨率到低分辨空間表達集合映射，包括空間元素映射和空間關(guān)系映射

這是基于關(guān)系代數(shù)理論提出的，將地圖看作是一定數(shù)據(jù)模型支持下的空間目標及其空間關(guān)系的集合，從大比例尺、高分辨率狀態(tài)到小比例尺、低分辨率狀態(tài)的地圖綜合過程，是集合上的映射過程，包括目標元素映射和空間關(guān)系映射。第5頁/共95頁基于這種概念，關(guān)系代數(shù)的幾種運算選擇、投影、聯(lián)結(jié)、并、差、笛卡爾乘積是完成綜合的基本運算。綜合的部分過程（如選取、刪除等）運用關(guān)系運算可以實現(xiàn)，而地理空間的層次性特征及復(fù)合目標的存在，使得地圖集合中的元素是非第一范式的，關(guān)系數(shù)據(jù)庫在處理復(fù)合目標時遇到了困難。第6頁/共95頁Gen[ε1，ε2]元素映射f:E1→E2關(guān)系映射g:R1→R21-1映射n-1映射n-m映射結(jié)構(gòu)化簡夸大面轉(zhuǎn)化為點面轉(zhuǎn)化為線……聚合融合連接……群點重采樣網(wǎng)結(jié)構(gòu)化簡多邊形群選取…………T映射沖突移位視覺鄰近轉(zhuǎn)化為拓撲鄰近共享邊界一致化…………m[<б1,τ1>]m[<б2,τ2>]M映射D映射基于映射觀念的地圖綜合框架第7頁/共95頁

1-1映射n-1映射n-m映射分離（A，B）→相切（A’,B’）分離（A，C）→分離（A’,C’）分離（B，C）→分離（B’,C’）西北（A,B）→北（A’,B’），西（A，C）→西南（A’,C’），西南（B，C）→西南（B’,C’）近（A，B）→零距離（A’,B’）近（A，C）→遠（A’,C’）近（B，C）→遠（B’,C’）拓撲關(guān)系映射T方向關(guān)系映射D距離關(guān)系映射M

示例第8頁/共95頁映射在綜合中的體現(xiàn)（1）僅實施空間實體映射當(dāng)兩種映射對研究區(qū)域內(nèi)的目標實施變換時，滿足eirej=f(ei)rf(ej)，表明，映射后在一定空間關(guān)系分辨率下空間關(guān)系不變，屬于同構(gòu)代數(shù)系統(tǒng)，此時，不需要實施空間關(guān)系映射，只進行空間實體映射。eif(ei),ejf(ej),有

f(ei)r’f(ej)=eirej不需要空間關(guān)系映射g

f第9頁/共95頁映射在綜合中的體現(xiàn)（2）僅實施空間關(guān)系映射決定綜合的主導(dǎo)條件是空間關(guān)系分辨率違背了空間約束表達，通過關(guān)系映射得到新的滿足約束規(guī)范的粗化空間關(guān)系，操作的具體實現(xiàn)是通過目標的位置移動，下圖中原表達目標的距離關(guān)系難于辨析，在低分辨率下映射為拓撲鄰近，注意元素本生沒有變化。無空間元素映射f,只需空間關(guān)系映射g:

g(eir’ej)

eirejg第10頁/共95頁eif(ei),ejf(ej),

有f(ei)r’f(ej)≠eirej（原關(guān)系被破壞）需要空間關(guān)系映射

g:g(f(ei)r’f(ej))

f(ei)rf(ej)fg映射在綜合中的體現(xiàn)（3）先實施元素映射，再通過空間關(guān)系映射對空間關(guān)系進行后繼維護決定綜合的主導(dǎo)條件是語義分辨率、空間大小分辨率、空間特征分辨率違背了空間約束表達，通過元素的1-1，n-1或n-m映射，達到幾何特征、語義特征的粗化表達，同時產(chǎn)生了空間關(guān)系的歪曲，f(ei)r’f(ej)≠eirej

，進而通過關(guān)系映射來修正，對空間關(guān)系進行后繼維護第11頁/共95頁

空間關(guān)系也存在綜合

空間關(guān)系映射實施的條件有兩種：一是空間關(guān)系表達本身不滿足約束條件，二是元素映射后產(chǎn)生空間關(guān)系的破壞，與此對應(yīng)的約束分別為“空間關(guān)系是可辨的”、“空間關(guān)系保持不變”，兩種約束的判斷都要基于關(guān)系分辨率

第12頁/共95頁◆地圖綜合是一個信息熵傳輸過程大比例尺地圖為信息發(fā)送方X，小比例尺地圖為信息接收方Y(jié)，綜合表現(xiàn)為信息通道，該通道具有噪聲干擾，傳送過程中，部分信息被丟失、派生和曲解，產(chǎn)生不確定性。運用互熵描述，綜合產(chǎn)生的信息量為熵的減少量I=H(X)-H(Y|X)第13頁/共95頁◆地圖綜合是一個問題求解過程綜合決策沒有確定的解，但可以在一定的模型及規(guī)則控制下尋求最優(yōu)解。綜合的基礎(chǔ)算法是確定的，在環(huán)境參量設(shè)定條件下，算法對一定的輸入產(chǎn)生確定的輸出結(jié)果，但何時啟動某算法、算法過程組織的順序、回溯，是一個不確定性問題。

運用模擬退火技術(shù)、爬山技術(shù)對綜合過程的諸如移位、曲線彎曲綜合、多邊形合并等實施在多個侯選方案中評選出最佳解

第14頁/共95頁◆地圖綜合是一個智能體行為過程

Agent智能體Agent源于對蟻群高效的社會分工與結(jié)構(gòu)組織的認識和模擬。智能體是一個基于對環(huán)境的識別，具備自我決策和行為實施的目標對象[Luck,1997]，每個智能體既有一定的自由度勝任獨立的功能，又具有相互間的高度協(xié)調(diào)及反饋接口，智能體可大可小，能建立相互間的層次結(jié)構(gòu)。這一描述與地圖綜合所具備的多層次目標集成、多重結(jié)構(gòu)關(guān)系分析、多任務(wù)操作實施相吻合，借用智能體概念表達地圖綜合是比較合適的，但解決問題的關(guān)鍵不在于這種描述機制，而在于綜合本身諸如操作行為的分解、過程控制、接口關(guān)聯(lián)等基本問題的研究。國際上有關(guān)地圖綜合研究的幾個權(quán)威組織正聯(lián)合對地圖綜合智能體課題進行研究，包括以Planznet,Ruas為代表的法國地圖院，以Weibel代表的蘇黎士工業(yè)大學(xué)地理系，以Mackness為代表的蘇格蘭愛丁堡大學(xué)地理系，以及英國著名的圖形圖像公司LaserScan,有關(guān)成果可瀏覽網(wǎng)站(http:\\agent.ign.fr)第15頁/共95頁

總結(jié)

地圖綜合概念的形式化定義是一個富有挑戰(zhàn)性的問題，不同領(lǐng)域的學(xué)者依據(jù)其研究背景借用現(xiàn)有不同的理論試圖對其解答，但遺憾的是綜合不是通用原理的簡單具體運用，其固有的空間性特征使得這些通用的形式化定義在深入時遇到了困難，有些只能借用其思想，核心依然是對空間的認識問題，包括適于綜合任務(wù)的空間模型、空間關(guān)系、空間對象等問題的形式化描述。數(shù)據(jù)庫理論中關(guān)系表格難以支持具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)和關(guān)系的空間數(shù)據(jù)建模，對象—關(guān)系數(shù)據(jù)模型和面向?qū)ο竽Ｐ驼蝗藗兤毡榘l(fā)展用于空間數(shù)據(jù)建模，對象代數(shù)也從多個角度（

集合論、超圖、范疇論/類別代數(shù)、函數(shù)論、數(shù)理邏輯）得到廣泛探討，這些研究的發(fā)展可望對地圖綜合的形式化描述提供理論支持

第16頁/共95頁2

為什么要綜合？（數(shù)字環(huán)境下地圖綜合的目的變得多樣化，針對某一目的科開展專門研究）

(1)空間信息傳輸?shù)男枰?/p>

網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，為滿足不同用戶提出的在同一數(shù)據(jù)庫下瀏覽不同表達尺度的信息內(nèi)容的要求，需建立服務(wù)器——終端地圖綜合機制，為用戶提供“沖浪地圖”的全新的“綜合策略”。矢量空間數(shù)據(jù)的自適應(yīng)漸近式傳輸（圖象逐步式傳輸從模糊到清晰，在網(wǎng)上已廣泛使用，矢量電子地圖如何實現(xiàn)這一形式？分辨率如何表達計算？）

On－The-Fly-Generalization全局動態(tài)式綜合第17頁/共95頁（2）空間數(shù)據(jù)集成的需要

不同時期、不同主題、不同分辨率精度的空間數(shù)據(jù)在網(wǎng)上集成，需要對其綜合處理，使集成數(shù)據(jù)具有一致性和完備性。

Goodchild在NCGIA一份關(guān)于“數(shù)字地球”核心技術(shù)的研究報告中指出DE技術(shù)的核心之一是跨比例尺多分辨率數(shù)據(jù)的集成(綜合)，從觀察全地球的10km分辨率到觀察樹木、汽車的1m分辨率，至少要跨越104

比例尺倍率的綜合技術(shù)支持。

On-demandMappingIntegratedViewInternetTopoTransportElevationHydroSoils,Veg.WeatherRiversRoadsImagesSoils,Veg...Catalog

ViewFramework(Clearinghouse)第18頁/共95頁（3）地圖閱讀的需要

連續(xù)式zoom-in/zoom-out

電子地圖具有數(shù)據(jù)存貯與顯示相分離的特點，從而使地圖的制作過程與閱讀過程融為一體，網(wǎng)上電子地圖“沖浪器”、“瀏覽器”應(yīng)提供閱讀工具，供圖讀者根據(jù)其興趣愛好設(shè)計“自已的”臨時地圖，產(chǎn)生“在線式”綜合的需求。

On-line-GeneralizationContinueZoom-in/Zoom-out第19頁/共95頁（4）空間數(shù)據(jù)挖掘、空間分析的需要

通過抽象概括得到低分辨率下對空間的新的認知模型，并以圖形形式表達空間的主體結(jié)構(gòu)、分布模式、空間關(guān)系等內(nèi)容,正是空間數(shù)據(jù)挖掘的內(nèi)容。挖掘數(shù)據(jù)前預(yù)處理，綜合。

StructuredGeneralizationAnoverviewofspatialdataminingmethods（fromHanJiawei）.SpatialdatawarehouseandspatialOLAP.Generalization&characterizationofspatialobjects.Spatialassociationanalysis.Spatialclassificationandprediction.Spatialclusteringandoutlieranalysis第20頁/共95頁二數(shù)字環(huán)境下的綜合策略1?？刂凭C合的因素——分辨率（1）空間分辨率

——空間大小分辨率數(shù)據(jù)庫所能表達的目標面積、長度的最小單位，

小于該閥值的目標在數(shù)據(jù)庫中不予表示

——空間特征分辨率數(shù)據(jù)庫所能表達的目標細節(jié)特征的最小單位，小于該閥值不予表示，如曲線上的彎曲特征

——空間間距分辨率在數(shù)據(jù)庫中可表達的兩目標之間的最小間距（基于可讀性考慮）

——空間關(guān)系分辨率目標間拓撲、距離、方向上可表達的最小可辨析關(guān)系

第21頁/共95頁穿越在內(nèi)在外在邊界A空間關(guān)系分辨率第22頁/共95頁（2）語義分辨率

——集合語義分辨率（IS_A）

——聚合語義分辨率(Part_Of)——次序語義分辨率土地利用耕地園地林地牧草地果園桑園菜園橡膠園城市商業(yè)區(qū)街道校園公園內(nèi)部道路綠化地教學(xué)樓電話亭高速公路主要道路次要道路大車路鄉(xiāng)村路第23頁/共95頁語義分辨率高語義分辨率低空間分辨率低第24頁/共95頁——精度

描述目標的不確定性特征，表達空間數(shù)據(jù)質(zhì)量上的可信賴程度，有定位精度、屬性精度、時間精度之分。精度受同特征下的分辨率的影響，精度范圍限定在分辨率數(shù)值取值外延范圍內(nèi)，如土地利用圖上對地塊劃分到園地級別時，真實類型為{果園、桑園、菜園、橡膠園}的一種，時間表達到1999年，可靠性范圍為1999年1月到1999年12月，細化到1999年7月，可靠性范圍為1999年7月1日到7月31日。不同特征下精度與分辨率沒有必然聯(lián)系語義上只表達到高速公路級別（語義分辨率低），但可能具有較高的空間定位精度。分辨率和精度代替比例尺之后并成為決定地圖綜合中目標選取、概括的主要因素，但不是決定性因素。空間區(qū)位性特征使得判斷目標是否重要時，不僅要考察其大小，語義層次等分辨率條件，還要考慮上下文環(huán)境，戈壁荒漠中的一個水池，其面積遠小于空間大小分辨率，但仍要選取。值得一提的是，盡管在回答“空間表達到何種程度”問題上，比例尺不是源頭指標，但由于歷史的原因，某種比例尺地圖表達內(nèi)容的詳盡程度在人們腦海中留下了深刻的印象，又由于運用中，分辨率難于用簡潔的語言表達，比例尺是綜合考慮了各種分辨率、精度條件后的復(fù)合結(jié)論，在數(shù)字環(huán)境下，比例尺概念仍將繼續(xù)延用下去，并且還有發(fā)展，出現(xiàn)了“多比例尺”，“變比例尺”概念。第25頁/共95頁（3）時間分辨率目標時態(tài)特征劃分的最小單位，將連續(xù)變化過程離散化后的最小時間間隔。

總結(jié)不同分辨率之間具有內(nèi)在的相關(guān)性，一般而言，高的語義分辨率需要高的空間分辨率相對應(yīng)，如街區(qū)圖（低語義分辨率）上表示的多邊形面積大（低空間大小分辨率），當(dāng)深入到街區(qū)的下一級——建筑物分布（高語義分辨率），圖上多邊形的面積變?。ǜ呖臻g大小分辨率），當(dāng)改變語義分辨率時空間分辨率也將發(fā)生相應(yīng)的變化。只表達到校園級時，內(nèi)部道路、教學(xué)樓等將聚合為多邊形目標，空間分辨率也降低了。第26頁/共95頁2。實施綜合過程——建立綜合過程概念模式對綜合目的、原圖數(shù)據(jù)、綜合條件、環(huán)境進行分析對整個綜合過程解決策略的模型化描述，涉及到綜合的環(huán)境、條件、規(guī)則、方法、質(zhì)量評價等，是對綜合問題高層次的概念級上的研究。模型綜合與圖形綜合

在數(shù)據(jù)庫世界從新的視點導(dǎo)出低分辨率下的地圖數(shù)據(jù)庫，DLM1→DLM2，即為模型綜合。通過模型的抽象與化簡，DLM2對實體世界的描述更加概括更加抽象，舍掉次要的地物目標，選取的重要目標對其主要空間、屬性、時態(tài)特征也以簡潔的方式予以表達，此階段的表達不考慮圖形可視化，不考慮采用什么符號，不涉及地圖的藝術(shù)性、美術(shù)特征

從可視化角度，將數(shù)字景觀模型用圖形模型表達出來DLM→DCM，即為圖形綜合。由于目標的圖形可視化并不是簡單1—1過程（用對應(yīng)符號裝飾一目標），其間會產(chǎn)生視覺空間沖突、符號太小不易于視覺分辨等問題，為此產(chǎn)生圖形綜合的需要。圖形綜合可看作是模型綜合的后繼階段，它充分展示地圖的藝術(shù)美學(xué)特征，顧及地圖用戶視覺心理Gestalt原則，對運用Bertin符號參量可視化時產(chǎn)生的問題通過綜合得到克服，增強地圖的可讀性。第27頁/共95頁

——進行結(jié)構(gòu)化分析

1>拓撲特征：空間目標的連通性、鄰近性、包含、疊置相交、關(guān)聯(lián)、鄰接空間關(guān)系分析。2>幾何特征：目標的形狀、排列、大小、方位、曲率、分數(shù)維、長度、凸殼、骨架線、形心等特征分析。3>語義特征：數(shù)量百分比、有序量的排序、差異量的語義距離、比率量的倍率關(guān)系。4>分布特征：分布中心、分布軸線、分布密度、分布范圍、離散度、擬合趨勢線（面）、空間聚類、統(tǒng)計規(guī)律上的均值、方差、峰值等特征分析。5>定位特征：絕對定位精度、相對定位精度分析。

6>Gestalt特征：

視覺平衡、視覺層次感、連續(xù)性、對稱性、大小差異、方位排列、緊湊性等對目標視覺識別、群體結(jié)構(gòu)分析產(chǎn)生的影響

第28頁/共95頁——判定綜合約束必須克服的空間表達限制，稱為綜合約束。綜合約束進行定義為綜合約束是“在解決綜合問題中所必須遵循的有關(guān)規(guī)范”。

在表達上，綜合約束具有“保持…”,“避免…”的格式，

綜合約束有絕對的（保持面積大小、避免2mm2以下的多邊形出現(xiàn)）和近似的（形狀盡量相似），有針對單個目標的內(nèi)在約束，和針對多個目標相互關(guān)系的外在約束，違背約束的情形有數(shù)量差異程度之分。不同的綜合約束可能產(chǎn)生矛盾，如目標之間可辨析距離的保持與定位精度的保持就存在矛盾。

綜合規(guī)則是一個相對固化的概念，它通常與特定條件下的某種操作相聯(lián)系，表現(xiàn)為IF<條件>THEN<執(zhí)行>

解決綜合問題的操作可能有多個，用一個與操作無聯(lián)系的概念來描述（約束）第29頁/共95頁——判定綜合約束Beard（1991a）對綜合約束劃分為四類：圖形的、結(jié)構(gòu)的、應(yīng)用的和過程的，Ruas&Mackness（1997）則劃分為：視覺辨析的、形狀的、空間的、語義的，Peter&Weibel（1999）劃分為：圖形的、拓撲的、結(jié)構(gòu)的、Gestalt的。第30頁/共95頁——實施綜合操作算子1算子2…算子n算法1算法2…算法n參量1參量2…參量n違背綜合約束?yes在算子確定的條件下，算法的選擇是第二層次的決策。同一算子下的不同算法對解決綜合約束問題有不同側(cè)重點，

在保持綜合前后空間結(jié)構(gòu)化特征的能力上有差別。如曲線化簡算子具有多個算法[DouglasPeacker,1973,Berg,1998,Li,1997等]。在保持拓撲特征、不相交性、彎曲特征、定位精度方面各有差異，

需要根據(jù)主要綜合約束和最感興趣的特征保持條件選擇合適的曲線算法化簡。再如同樣是多邊形化簡，建筑物要保持其直角正交化特征，

而土地利用地塊是不規(guī)則的，要注重面積大小的保持

違背綜合約束時，往往可以通過多個操作算子來解決，如兩目標間的間距小于可辨析距離時，解決途徑有：兩目標合并，刪除其中一個目標，對其中一個目標移位。另外違背約束通常不是單一的，表現(xiàn)為違背多個約束，這使得算子的選擇更具有多重性。算子的選擇及實施順序是最高層次的決策，綜合前結(jié)構(gòu)化分析的結(jié)果及主要綜合約束的判斷是決策的主要依據(jù)，同時要考慮地圖的主題、目的和用途。道路與河流產(chǎn)生沖突時，水文圖與道路交通圖對沖突處理的策略顯然不同。第31頁/共95頁Shea&McMaster,1989化簡

Simplification,光滑

Smoothing,

聚合

Aggregation,

融合Amalgamation,

合并

Merging,

收縮

Collapse,

優(yōu)化

Refinement,

典型化Typification,夸大

Exaggeration,

增強

Enhancement,

移位

Displacement,歸類

Classification.Keates,1989選擇性刪除

SelectiveOmission,

化簡

Simplification，

合并Combination，

夸大

Exaggeration，

移位

Displacement.

Mackness,1994化簡

Simplification，

光滑Smoothing，

選擇性重組

SelectiveCombine，

選擇性刪除

SelectiveOmission，

合并

Merging，

優(yōu)化

Refinement，

增強Enhancement，

局部移位

LocalDisplacement，

掩蓋

Masking，

面到線收縮

AreatoLineCollapse，

縮短

Abbreviation，

相關(guān)圖形歸并

GraphicAssociation,

面到點收縮

AreatoPointConversion，

再選擇Reselection，類型重組

DissolutionthroughClassification，

尺度變化

ScaleChange，融合

Amalgamation，

符號化

Symbolization，

夸大

Exaggeration.Peng,1996主題選取

ThematicSelection，

要素選取

FeatureSelection，

目標選取ObjectSelection，

全局化

Universalization，

均一化

Homogenization，

化簡

Simplification，

重分類

Reclassification，

合并

Combination，

收縮

Collapse，

聚合

Aggregation，

刪除

Deletion.

Robinson,1978化簡

Simplification，

分類

Classification，

符號化

Symbolization.第32頁/共95頁綜合算子示例街區(qū)塊的合并及道路拓寬第33頁/共95頁道路設(shè)施布局及街區(qū)塊的剖分第34頁/共95頁選取道路在綜合后小比例尺上拓寬第35頁/共95頁鄰近多邊形合并街道中心線提取第36頁/共95頁群目標移位第37頁/共95頁多邊形邊界化簡第38頁/共95頁與Douglas法的比較第39頁/共95頁拓撲鄰近化處理第40頁/共95頁雙線河變單線河第41頁/共95頁P0P1P2P3（土地利用）多邊形刪除剖分第42頁/共95頁綜合實施過程中的三種形式：（1）自動化綜合：又稱批量式綜合。機器系統(tǒng)自動識別空間結(jié)構(gòu)、自動調(diào)用匹配的綜合算子、自動設(shè)定參量系數(shù)，完成綜合過程。（2）交互式綜合：人機協(xié)同作業(yè)下完成綜合過程，對人/機進行綜合行為分工，由人完成高層次的智能決策，分析空間結(jié)構(gòu)判斷綜合算子選取，而讓機器完成低層次的耗時勞動型綜合行為，如執(zhí)行化簡、合并、移位的具體操作。（3）在線式綜合（on-the-fly）：不產(chǎn)生真正的數(shù)據(jù)綜合結(jié)果，只是將綜合后數(shù)據(jù)在屏幕上實時地可視化顯示，用于電子地圖放大鏡式的無級變焦可視化，這種綜合方式要求時間響應(yīng)速度快，需要層次結(jié)構(gòu)綜合機制的支持。綜合形式在系統(tǒng)界面上表現(xiàn)為智能化變焦顯示（IntelligentZoom）也有稱其為不同表達之間的數(shù)據(jù)導(dǎo)航（Navigation）。第43頁/共95頁——質(zhì)量評價

地圖綜合使空間表達抽象化、概括化，同時也增加了空間數(shù)據(jù)的不確定性，產(chǎn)生了空間數(shù)據(jù)質(zhì)量問題。

地圖綜合是具有過程回溯的反復(fù)過程，根據(jù)不同的算子、算法、參量決策得到的綜合結(jié)果需要在多個方案中侯選，原因在于違反綜合約束表現(xiàn)在多層次多特征中，一套（算子、算法、參量）方案，只能克服部分問題，其中有些策略是矛盾的

1>全局性評價：某種要素選取保留的數(shù)量、長度、面積等是否符合開方根規(guī)律或其他選取原則，不同要素間的相對比率是否保持原統(tǒng)計規(guī)律，全局性的空間結(jié)構(gòu)如群結(jié)構(gòu)、密集分布中心、分布范圍是否保持無偏差。2>幾何評價：目標大小、空間間距、空間細微特征是否達到了空間分辨率要求，空間定位的絕對精度、相對精度是否超限、主體形狀層次結(jié)構(gòu)是否得以保持。3>拓撲評價：點線面目標之間的與距離、方向無關(guān)的鄰近、包含、關(guān)聯(lián)、重疊關(guān)系是否得以保持、曲線，多邊形化簡是否有自交現(xiàn)象，相鄰多邊形化簡后是否產(chǎn)生了碎片、裂縫，道路網(wǎng)、街道網(wǎng)通達特征是否有改變。4>資源效益評價：CPU時間、內(nèi)外存空間資源占用情況，操作人員經(jīng)驗、知識層次要求程度、完成整個綜合任務(wù)的時間等

方法：Hausdorf距離計算、ε-誤差帶分析、誤差矩陣評價、互熵信息法評價模糊綜合評價等

第44頁/共95頁三網(wǎng)絡(luò)技術(shù)環(huán)境下的綜合

◆

CyberMap

——網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下虛擬空間現(xiàn)象可視化

地圖表達內(nèi)容對象為網(wǎng)絡(luò)空間（一種特殊的專題地圖）

——一個有待研究的特殊空間，如何認知表達？

距離、方向無意義，零時間訪問；虛擬空間分析

——可視化內(nèi)容

網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)航——城市旅游圖點擊率——航班信息鏈接記憶——心象地圖（MentalMap）

…….____網(wǎng)絡(luò)空間現(xiàn)象研究，當(dāng)前在社會學(xué)、論理學(xué)、心理學(xué)wwwww等是一個熱門話題

1。網(wǎng)絡(luò)與地圖的結(jié)合第45頁/共95頁◆

WebMap地圖運行、傳輸?shù)募夹g(shù)手段為網(wǎng)絡(luò)“把地圖放到網(wǎng)上去”

——

技術(shù)層面上的研究（Plug-in,JavaApplets,ActiveX控件技術(shù)的開發(fā)，COM（OLE）技術(shù)機制的應(yīng)用。

——

適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，地圖、GIS中的專業(yè)問題需要回頭重新研究

on-demandmapping、metadata、

on-the-fly-generalizationProgressive－transfer第46頁/共95頁2.矢量數(shù)據(jù)的漸進式傳輸

最早由Oosterom(1989,1992)提出，它不產(chǎn)生真正的數(shù)據(jù)綜合結(jié)果，只是將綜合后數(shù)據(jù)在屏幕上實時地可視化顯示，用于電子地圖瀏覽放大鏡式的無級變焦可視化，這種綜合方式要求時間響應(yīng)速度快，需要層次結(jié)構(gòu)綜合機制的支持

——從粗到息的逐級精細化傳輸?！诜?wù)器數(shù)據(jù)庫上，按照目標“重要性”順序傳輸數(shù)據(jù)到客戶端——用戶可隨時暫停傳輸，具有on-demand特點,

用戶自適應(yīng)性強——多尺度表達多層次數(shù)據(jù)組織是漸進式傳輸?shù)年P(guān)鍵——對應(yīng)的綜合策略:On-the-fly-generalization◆

概念

第47頁/共95頁◆

圖片漸進式傳輸（數(shù)據(jù)下載）

第48頁/共95頁兩種數(shù)據(jù)漸進式傳輸?shù)谋容^柵格矢量第49頁/共95頁◆

矢量數(shù)據(jù)漸進式傳輸?shù)膶崿F(xiàn)

——兩種綜合機制

◆

瀏覽器用戶提出綜合條件，服務(wù)器獨立完成綜合任務(wù)，將結(jié)果傳輸給用戶，用戶被動地接收；

◆數(shù)據(jù)庫在一定層次模型下，對數(shù)據(jù)實時綜合傳輸給用戶?！獙τ谑噶啃偷貓D漸進式傳輸需要作預(yù)處理：按重要性分層組織信息內(nèi)容；在一層內(nèi)按重要性順序組織目標；在目標內(nèi)建立層次顯示結(jié)構(gòu)。步驟三是網(wǎng)絡(luò)傳輸中綜合的核心，有關(guān)研究建立了滿足這一要求的不同的層次樹結(jié)構(gòu)，包括，Strip–tree結(jié)構(gòu)[Ballard，1981],BLG-tree結(jié)構(gòu),GAP-tree[Oosterom,1989,1990]第50頁/共95頁——“貼花布”，計算機圖形學(xué)中的算法思想色塊的堆積，類似于印刷分色片處理中的“疊印”（相對的為“套印”）從街區(qū)到建筑物疊加關(guān)系的矛盾對構(gòu)成部分分解第51頁/共95頁——

例子1：矢量多邊形傳輸

多邊形凸殼的層次化分解矢量分辨率決定于多邊形面積/凸殼面積比例第52頁/共95頁第53頁/共95頁——例子2：GAP－樹支持下的矢量數(shù)據(jù)傳播

GAP-tree（Oosterom）第54頁/共95頁反箭頭傳輸?shù)?5頁/共95頁3。網(wǎng)絡(luò)中的多尺度表達—在線式與離線式綜合地物要素在其“生命周期”(表達尺度的變化范圍)內(nèi)的綜合概括不是平緩式變化，根據(jù)概括程度大小，有量變、質(zhì)變之分，量變過程如坐標壓縮、形狀化簡、局部位置移動；質(zhì)變過程如兩目標合并、二維目標抽象為一維目標、刪除（從地圖中消失）。發(fā)生一次質(zhì)變后，在接著一定比例尺變化幅度內(nèi)發(fā)生量變，達到特定比例尺時發(fā)生下一次質(zhì)變，兩過程交替出現(xiàn)，如河流綜合為：多邊形形狀化簡（量變）→中軸化產(chǎn)生單線河（質(zhì)變）→線形狀化簡（量變）→刪除（質(zhì)變）

第56頁/共95頁ModifiedfromMackness離散、分段函數(shù)離線式綜合：服務(wù)器端、“質(zhì)變”、難度大、算法復(fù)雜、響應(yīng)慢、交互式在線式綜合：客戶端、“量變”、實時響應(yīng)、算法成熟、全自動化第57頁/共95頁____關(guān)鍵技術(shù)

多尺度表達中的垂直聯(lián)系在線式橫向協(xié)調(diào)（空間表達沖突的解決———移位）第58頁/共95頁。放大鏡式細節(jié)化顯示建立多套比例尺數(shù)據(jù)庫，實時選擇可視化第59頁/共95頁。放大鏡式細節(jié)化顯示多比例尺表達策略；第60頁/共95頁關(guān)鍵技術(shù)自適應(yīng)比例尺選擇，自適應(yīng)在線式綜合；

無比例尺控制自適應(yīng)無比例尺選擇第61頁/共95頁

—Integraph公司MGE的mapgeneralization

模塊

—Arc/Info8.0版開發(fā)的與綜合算法有關(guān)的操作指令：GENERALIZE，BUILDINGSIMPLIFY，

CENTERLINE，F(xiàn)INDCONFLICTS

—

蘇黎士工業(yè)大學(xué)的PolyGen

—

德國地圖研究院的針對DLM模型變換的ATKIS

軟件(部分涉入綜合)

—

英國Glamorgan大學(xué)研制的針對空間鄰近關(guān)系識別及沖突處理的MAGE

—

法國地理院IGN的COGIT實驗室應(yīng)用Agent智能體技術(shù)研制完成的Stratège五地圖綜合軟件的設(shè)計1?，F(xiàn)有軟件第62頁/共95頁2面向綜合的地圖數(shù)據(jù)管理面向綜合的地圖數(shù)據(jù)庫邏輯結(jié)構(gòu)空間網(wǎng)格索引查詢設(shè)計——Select(邏輯操作,定位框架,定位關(guān)系,候選條件)綜合前后比例尺相差n倍時，綜合輸出同樣幅面大小的地圖需要拼接基礎(chǔ)圖n2幅，值得一提的是n2幅圖不是外存數(shù)據(jù)，而要在內(nèi)存中操作。我們在運用1：1萬數(shù)據(jù)庫綜合1：5萬數(shù)據(jù)庫時，工作底圖的地理目標數(shù)達到了18萬，可謂名副其實“海量”。大數(shù)據(jù)量是綜合地圖數(shù)據(jù)庫的顯著特點，需要在數(shù)據(jù)庫運行響應(yīng)時間上采取特殊策略，如建立多級層次索引、建立密集空間索引等，在圖形可視化上也應(yīng)提供幾套方案。

第63頁/共95頁第64頁/共95頁3交互式綜合環(huán)境的建立綜合層的創(chuàng)建第65頁/共95頁綜合實施的控制條件——激活層（水系、建筑物、植被、道路、地貌等）；——激活要素類型（點/線/面/注記/區(qū)域等）；——比例尺（原圖比例尺、綜合后比例尺）；——用戶操作消息（兩個選中多邊形是分別化簡，還是合二為一？）；——綜合規(guī)則指標（刪除小彎曲的最小凸殼面積，選取高程點的密度閥值）綜合規(guī)則(〈層代碼〉，〈操作算子〉，〈屬性碼〉，〈指標項〉，〈下限〉，〈上限〉）——當(dāng)〈層代碼〉內(nèi)的目標具有〈屬性碼〉，且其〈指標項〉小于〈上限〉且大于〈下限〉時，執(zhí)行〈操作算子〉綜合日志第66頁/共95頁第67頁/共95頁4可視化策略四種顯示狀態(tài)：綜合前目標在綜合前比例尺下顯示；綜合前目標在綜合后比例尺下顯示；綜合后目標在綜合前比例尺下顯示；綜合后目標在綜合后比例尺下顯示，在多種形式的組合中，圖形顯示能提供良好的視感建立了綜合前后不同比例尺的可視化及疊置策略，提供實時綜合結(jié)果量算評價分析工具，提供骨架化、簡單符號化，圖式符號化多種屏幕可視化方式第68頁/共95頁第69頁/共95頁六.地圖綜合的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢1學(xué)術(shù)會議上的熱門專題

__COSIT(空間信息理論，“綜合”的概念模式、認知模型)

—SDH(地理聯(lián)合會IGU,空間數(shù)據(jù)處理,多比例尺表達，“綜合”的算eeeee法、模型)

—SSD(計算機領(lǐng)域，空間、時態(tài)數(shù)據(jù)庫，“綜合”的算法、形式化定eeeee義)

—ACM-GIS(計算機協(xié)會，GIS研究現(xiàn)狀，綜合算法設(shè)計、幾何、sssss方法原理的應(yīng)用)

—三大測繪組織會議。2有關(guān)學(xué)術(shù)組織

—ICA設(shè)有專門的地圖綜合專業(yè)委員會,每兩年一次workshop;

—ISPRS第IV委員會，第3工作組為"DataGeneralizationandDataMining".__其他，計算機領(lǐng)域的計算幾何（computationgeometry）協(xié)會第70頁/共95頁3有關(guān)標準

—OpenGISGML3.0標準開始涉入多比例尺表達

—IMO(國際海道測量組織)IHO（國際水文組織）的電子海圖數(shù)據(jù)S-57通過交互式預(yù)處理制訂了變比例尺可視化標準。

4知名學(xué)者

RobertWeibel(蘇黎士工業(yè)大學(xué))RobertMcMaster(ICA副主席)Mackness(愛丁堡大學(xué))Oosterom(荷蘭Delft技術(shù)大學(xué))Ruas(法國IGN)Ware(英國)Worboy(英國)…….第71頁/共95頁*向地理特征的制圖概括指標體系和知識法則研究——齊清文(中國科學(xué)院地理研究所)

*基于模型與算法的結(jié)構(gòu)化地圖信息自動綜合研究——毋河海(武漢大學(xué))*谷地系統(tǒng)特征智能識別及自適應(yīng)綜合研究

——祝國瑞（武漢大學(xué)）*基于GIS的自適應(yīng)結(jié)構(gòu)化地圖自動概括研究——張青年(中山大學(xué))

*Delaunay三角網(wǎng)模型支持下的空間群結(jié)構(gòu)分析——艾廷華(武漢大學(xué))

5國內(nèi)

◆八五攻關(guān)專題“地圖水系與地貌自動綜合試驗研究”毋河海(武漢大學(xué))

◆

軍交圖自動綜合研究王家耀（解放軍測繪學(xué)院）

◆霍英東基金“地形圖智能綜合系統(tǒng)設(shè)計”費立凡（武漢大學(xué)）◆自然科學(xué)基金第72頁/共95頁6。發(fā)展趨勢

——

由圖形綜合轉(zhuǎn)向信息綜合

—屬性信息(語義分辨率)

—時態(tài)特征（時間比例尺）

—兩者與定位信息的聯(lián)合

——

由單目標的綜合轉(zhuǎn)向群目標的綜合

—存在體（Ontology）理論的支持

—上下文環(huán)境（context）

—跨要素層一致性處理

——

由單一數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)向多種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)聯(lián)合

—

柵格探測結(jié)構(gòu)（數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)），矢量化簡

—TIN提取特征，矢量操作

——

綜合方式由單一型轉(zhuǎn)向人機協(xié)同作業(yè)的交互式形式

—人：決策、規(guī)則、評價

—機器：底層幾何算法執(zhí)行、低層次決策判斷第73頁/共95頁——

由通用幾何類型數(shù)據(jù)綜合轉(zhuǎn)向特定用途專題性

wwwww質(zhì)數(shù)據(jù)的綜合(面向地理特征)

—建筑物、街區(qū)

—土地利用

—道路網(wǎng)

—湖泊、水系

——

由算法、算子研究（how)轉(zhuǎn)向智能決策研究wwwwww(when,where,who）

—問題求解技術(shù)(模擬退火、爬山技術(shù))

—智能體(agent)

—專家系統(tǒng)（學(xué)習(xí)）

——

由面向結(jié)果的綜合研究轉(zhuǎn)向面向過程的綜合研究

—在線式綜合

—矢量地圖漸進式傳輸

—服務(wù)器/終端綜合機制

第74頁/共95頁謝謝！2002年5月14日第75頁/共95頁ContentsYourSloganhere12345AddYourTextAddYourTextAddYourTextAddYourTextAddYourText第76頁/共95頁HotTipHowdoIincorporatemylogotoaslidethatwillapplytoalltheotherslides?Onthe[View]menu,pointto[Master],andthenclick[SlideMaster]or[NotesMaster].Changeimagestotheoneyoulike,thenitwillapplytoalltheotherslides.第77頁/共95頁DiagramThemeGallery

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isaDesignDigitalContent&ContentsmalldevelopedbyGuildDesignInc.TitleAddyourtext第78頁/共95頁

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