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1、电子地图可视化工程,主讲人：蔡忠亮,武汉大学资源与环境科学学院,DATA DESIGN CODE,桌面（线下）电子地图工程设计,纸质地图的设计,纸质地图的设计,纸质地图的数字地图制图工艺过程,发展中的数字地图制图系统,纸质地图数字化生产具体作业流程,纸质地图设计方法和思路可以借鉴？电子地图工程如何设计？,9,电子地图工程设计的主要内容,电子地图工程设计的重点内容,地图设计,数据处理,信息组织,界面设计,功能设计,总体设计,电子地图工程设计的两个方面,数据,软件,电子地图设计,一、需求分析二、系统设计三、资料收集四、资料编辑五、系统集成六、检查调试七、出版发行,在此阶段主要完成如下任务： 对用户
2、需求进行分析，确定系统目的、功能及其内容，软件、硬件的选择，人员的组织以及完成的期限，经费的预算等。,一、电子地图工程设计,一、需求分析二、系统设计三、资料收集四、资料编辑五、系统集成六、检查调试七、出版发行,在此阶段主要完成如下任务： 根据需求分析，进行总体设计、功能设计、界面设计等。,一、电子地图工程设计,一、需求分析二、系统设计三、资料收集四、资料编辑五、系统集成六、检查调试七、出版发行,在此阶段主要完成如下任务： 在系统的总体设计基础上，根据图集内容要求，进行相关资料的收集。这些资料包括：地图资料（包括地形图、专题图等），专题信息的统计数据、文字资料和视频资料等。在一些特殊的情况下，一
3、些数据要进行实地采集。,一、电子地图工程设计,一、需求分析二、系统设计三、资料收集四、资料编辑五、系统集成六、检查调试七、出版发行,在此阶段主要完成如下任务： 在资料收集之后，要进行各种资料的编辑，包括地图的数字化、编辑或者格式的转换，图像的扫描和处理，视频的捕捉及编辑，音乐的编辑，动画的制作，文字的录入和编辑以及其它资料的处理等。,一、电子地图工程设计,一、需求分析二、系统设计三、资料收集四、资料编辑五、系统集成六、检查调试七、出版发行,在此阶段主要完成如下任务： 在各种资料处理之后，要进行各种资料的集成，包括目录制作和编辑，图组的定义，主图的制作和编辑，图幅的制作，图元的定义及编辑以及这些
4、媒体之间链接关系的定义等。,一、电子地图工程设计,一、需求分析二、系统设计三、资料收集四、资料编辑五、系统集成六、检查调试七、出版发行,在此阶段主要完成如下任务： 检查资料正确性、集成质量（链接关系等）；调试系统运行稳定性、正确性。,一、电子地图工程设计,一、需求分析二、系统设计三、资料收集四、资料编辑五、系统集成六、检查调试七、出版发行,在此阶段主要完成如下任务： 此阶段包括出版申请，母盘的制作以及制作出版光盘等。,一、电子地图工程设计,二、电子地图(集)的总体设计,片头（前言） 封面 图组 主图 图幅 插图 片尾（编著信息）,纸质图集,电子地图的总体结构,数据的逻辑组织结构,三、电子地图页
5、面设计,1.页面元素 层次特征,电子地图超媒体页面的特性静态性伴随关系并置关系压盖关系动态性窗口内容类型的变换 （照片视频）窗口控件的动态变换 （按钮变化）,导航条 地图窗口 信息窗 鸟瞰图 分类窗 热点窗 工具条 媒体窗,2.电子地图页面结构设计,三、电子地图页面设计,3.页面组合结构,图幅窗口 主要显示矢量电子地图，即地图图形库，也显示可栅格地图或以文字、图像为主的图像；通常由背景及热点构成，热点根据图幅的类型不同可以是热词、点状、线状或面状热点。索引图窗口 显示制图区域总貌及当前地图窗口所在位置；图幅名称列表框 本图组全部图幅名称；热点名称列表框 本图幅全部热点名称；,3.页面组合结构,
6、地图名称条 图集、图组、图幅名称；系统工具条 用于电子地图阅读操作的各类命令集；伴随视频窗口（可选） 在整个图组阅读过程中总在循环显示的视频，如一段广告等；背景音乐（可选） 音乐或解说词；多媒体信息窗口 显示热点相关的文本、图象、图表、视频等信息；,3.页面组合结构,其它信息输入和输出窗口 查询等操作参数输入及结果显示的窗口，如在查询公共汽车最佳乘车方案时，需要输入起迄站点作为参数，由列表框窗口输入，而查询的最佳乘车方案需要一个信息窗口显示出来。 其中前七项为永久性窗口，而后两项为临时性窗口。永久性窗口在页面上是并置关系，而临时性窗口总是压盖在其它窗口上。,页面组合结构,页面组合结构（1）,页
7、面组合结构（2）,页面组合结构（3）,页面组合结构（4）,页面组合结构（5）,页面组合结构（6）,页面组合结构（7）,四、电子地图数据组织方法设计 超媒体结构,目前国内外出现了很多超文本/超媒体技术的研究组织和机构，国外有美国ACM超文本特别兴趣小组SIGLINK，澳大利亚的超媒体研究组LINKS, 美国德克萨斯A&M大学计算机系超媒体研究实验室, 德国Darmstadt技术大学的出版和信息系统一体化研究所等；国内有广西计算机中心的基于图形的超媒体系统 （GBH）,方正奥思，西安多媒体研究所等。 超文本/超媒体技术已经渗透到计算机学科的各个领域（如，WWW）。,利用超媒体技术组织数据之目的,以
8、电子地图为基础，采用超媒体技术，以连接着多媒体信息的地理空间实体作为信息“节点”，以地理实体对象间的空间关系作为“链”，“节点”和“链”之间的相互关联关系组成复杂的信息网络。从而实现对地理目标的可视化、空间信息查询、空间检索、空间分析等功能。,一般采用了图形图像处理、空间数据库管理技术、分层信息管理模式和面向用户需求的接口设计，为用户提供了方便灵活的图形编辑、视图显示、数据处理、节点和链信息的自定义以及丰富的信息链接和表现形式。,利用超媒体技术组织数据之目的,1、超媒体的概念,（1）节点,超文本系统中和某个论题相关的自然数据单元。,（2）链,超文本系统中表现信息之间关系的实体，它隐藏在信息背后
9、，记录在应用系统里，如果不刻意做些标记，用户只是在从一个节点转向另一个节点时，才会感觉到链的存在。,节点与链结构,（3）超文本,超文本是一种按信息之间关系非线性地存贮、组织、管理和浏览信息的计算机技术。 超文本技术将自然语言文本和计算机交互式地转移或动态显示线性文本的能力结合在一起，它的本质和基本特征就是在文档内部和文档之间建立关系，正是这种关系给了文本以非线性的组织。简单地说，超文本是由存放信息的节点和描述信息之间关系的链组成。,（4）超媒体,超媒体则是利用超文本技术组织、管理多媒体信息的技术，即用超文本技术管理图形、图像、文字、声音、视频、动画等多媒体信息。,节点 基本信息 链 信息之间的
10、关系（非线性） 超文本（超媒体） 复杂的信息网,总结,2、电子地图及超媒体的特点,电子地图是以地图数据库为基础，以数字形式存储于计算机外存储器上，并能在电子屏幕上实时显示的可视地图，又称“屏幕地图”或“瞬时地图”。 电子地图技术是集地理信息系统技术、地图数据库技术、数字制图技术、多媒体技术和虚拟现实技术等多项现代技术为一体的综合技术。 多媒体电子地图是一种以可视化的电子地图为背景，用文本、照片、图表、声音、动画、视频等多媒体为表现手段展示城市、企业、旅游景点等区域综合面貌的现代信息产品，它可以存贮于计算机外存，以只读光盘（CD-ROM）、网络等形式传播，以桌面计算机或触摸屏计算机等形式提供大众
11、使用。,超媒体技术的特点,可方便、灵活地管理复杂异质数据；可管理复杂信息关系；用户使用简单、方便、直观；表现形式丰富；超文本技术便于与其他应用共享数据；超文本技术使系统便于集成和扩展 。,常见的超媒体参考模型（结构）,HDM、HM、OOMHS、EDHM、Dexter等,表现说明,定位机制,这些模型不支持或很少支持空间数据的组织和导航！,电子地图超媒体模型,电子地图超媒体模型,概念,基于电子地图的超媒体模型（EMBHM）是以电子地图为基础，采用超媒体技术，以连接着信息的地理空间实体（这里是一种抽象概念，包括了地图空间）作为“节点”，以地理实体间的关系作为“链”，“节点”和“链”之间的相互关联关系
12、组成复杂的信息网络。电子地图超媒体是一种存储和管理地理或非地理信息的技术。信息按照相互关系管理，通过关系直接访问是直接或间接地以语义网的形式表现信息的方法为用户提供各种人机交互的接口形式（如按钮/热区/锚等）,四、电子地图数据组织方法设计 信息节点与链的设计,1.节点,一般类型的超媒体节点文本、图像、图形、动画、视频、音乐等节点适于表达地理信息的超媒体节点目录（Catalog）节点图组（Group）节点主图（MainMap）节点图幅(Map)/插图(SubMap)节点表格（Table）节点。,1.节点,目录节点,四、电子地图数据组织方法设计 信息节点与链的设计,1.节点,目录节点的多样化,四、
13、电子地图数据组织方法设计 信息节点与链的设计,1.节点,主图节点,四、电子地图数据组织方法设计 信息节点与链的设计,1.节点,图幅节点,四、电子地图数据组织方法设计 信息节点与链的设计,1.节点,表格节点,四、电子地图数据组织方法设计 信息节点与链的设计,2.链,链的方向性单向链（如由“热点”指向照片、视频、文字等节点的链）双向链（目录与图组、主图与图幅，图幅与图幅等节点间的链）悬空链（没有目的节点的链）,四、电子地图数据组织方法设计 信息节点与链的设计,2.链,链的组合方式,线性结构,树状结构,无环网状结构,块状结构,任意网状结构,四、电子地图数据组织方法设计 信息节点与链的设计,2.链,链
14、的连接方式,节点到另一节点,节点到另一节点内部,节点内部到另一节点,节点内部到另一节点内部,节点内部到同节点内部,四、电子地图数据组织方法设计 信息节点与链的设计,2.链,EMBHM中的链,四、电子地图数据组织方法设计 信息节点与链的设计,3.热点/热区,按目标的空间类型分：点状热点线状热点面状热点路径热点组合热点文本热点,四、电子地图数据组织方法设计 信息节点与链的设计,3.热点/热区,按热点功能分：文件类热区视图热区媒体热区空间查询热区空间分析热区,四、电子地图数据组织方法设计 信息节点与链的设计,EMBHM中的节点与链结构,四、电子地图数据组织方法设计 信息节点与链的设计,4.EMBHM
15、的结构,用户接口层,逻辑层,物理层,四、电子地图数据组织方法设计 信息节点与链的设计,5.EMBHM的结构化,为什么要进行结构化分析？2W1HWhere 在哪里？ What 能看到什么？How 如何到达目的地？,四、电子地图数据组织方法设计 信息节点与链的设计,5.EMBHM的结构化,导航力(P)、线性力(L)与自由度(F)的关系:线性力与自由度成反比而导航力则与线性力成正比，与自由度成反比,四、电子地图数据组织方法设计 信息节点与链的设计,5.EMBHM的结构化,电子地图超媒体结构的复杂度衡量标准节点的集中性置换出距置换入距置换距相对出集中性（置换距/置换出距）相对入集中性（置换距/置换入距
16、)节点深度（距离）网络的密集性（节点间的连通性）网络的等级,四、电子地图数据组织方法设计 信息节点与链的设计,5.EMBHM的结构化,电子地图超媒体结构的层次化本质是由图结构变树结构提高导航力回答2W1H问题Where节点在层次结构的位置（路径）What 以当前节点为中心的一定距离范围的所有节点（如FishEye）How 基于层次结构计算节点间的最短路径，或导航机制（如导航器）,四、电子地图数据组织方法设计 信息节点与链的设计,五、电子地图数据处理与表达设计,1、文本 人类最基本的信息传达方式自然语言的书面形式，包括纯文本、格式化文本（如表格等）；,2、图像,一种非自然语言信息传达方式，可借助
17、人的视觉感知直接获取信息；,五、电子地图数据处理与表达设计,3、音频,一种自然语言（口头语言）或非自然语言（音乐、其它声响）信息传达方式，可借助人的听觉感知获取信息；,五、电子地图数据处理与表达设计,4、视频,通常是图象序列和声音的组合信息传达方式，在计算机环境下，除了在表现内容和形式上略有区别外，它们在技术实现上可以认为是等同的。,五、电子地图数据处理与表达设计,5、地图,可认为是图象的特殊形式，其特殊性表现在其内容和人对它的认知方式上，是人类传达空间信息的重要手段。,五、电子地图数据处理与表达设计,六、电子地图的地图内容设计,6、动画,动画是一种综合艺术门类，它集合了绘画、漫画、电影、数字
18、媒体、摄影、音乐、文学等众多艺术门类于一身的艺术表现形式。,7、程序,被认为是在计算机环境下实现超媒体的必备要素，因为不论是作者的超媒体建立还是读者的超媒体浏览都是在计算机程序的控制之下，只是在超媒体结构中节点上的程序是作为被参照节点出现的，由一个链接触发。该程序很难被归为一种信息传达形式，而应该是一种信息转换机制，通过链接传来的信息经过被参照节点程序的转换（包括信息抽取、加工和可视化），使读者更容易地获取和理解信息。,五、电子地图数据处理与表达设计,1.研究现状,其重要性越来越受到重视（如NCGIA的研究主题之一）从个别到有组织从各自为营到出现标准界面形式从单一、不直观到多样、多通道向智能化
19、方向发展（语音、触控、重力感应等操作方式）,七、电子地图的交互界面设计,2.电子地图人机界面的影响因素,计算机技术（多媒体、动画等技术）对电子地图人机界面的认识和感受（体验）特点对电子地图用户的认识对电子地图任务的理解电子地图人机界面的标准,七、电子地图的交互界面设计,3.电子地图人机界面的质量控制和评价,实用性有效性易学习性系统设备及功能使用率用户满意程度 用户体验,七、电子地图的交互界面设计,七、电子地图的交互界面设计,4.电子地图人机界面的类型,命令行文本式菜单图形化用户界面多媒体用户界面虚拟现实系统界面,5.电子地图人机界面的空间认知问题,人类认识空间的阶段空间先验知识空间关系制图专题
20、制图抽象地理空间在图形空间中的表达 心象模型（Mental Model） 以人为本（人性化）,七、电子地图的交互界面设计,6.多媒体电子地图人机界面的设计,多媒体电子地图人机交互界面设计的原则 可视化控件一致性原则 尽量避免警告或错误信息 反馈原则 安全清晰用户定制尽量避免避免模式行为透明灵活的导航机制,七、电子地图的交互界面设计,6.多媒体电子地图人机界面的设计,多媒体电子地图人机交互界面设计以地图为中心的设计方法,地图是表现 地图是界面 地图是容器 地图可导航,七、电子地图的交互界面设计,6.多媒体电子地图人机界面的设计,多媒体电子地图人机交互界面设计基于规则的界面设计,七、电子地图的交互
21、界面设计,6.多媒体电子地图人机界面的设计,多媒体电子地图人机交互界面设计界面设计的分类策略,七、电子地图的交互界面设计,6.多媒体电子地图人机界面的设计,多媒体电子地图人机交互界面设计导航机制,七、电子地图的交互界面设计,八、电子地图的功能设计,数据管理功能视图显示功能信息查询功能信息分析功能位置服务功能信息通讯功能二次开发功能,总结,References,Buckley A. and Jenny, B. (guest editors) (2013)Cartographic Perspectives Special issue on Aesthetics in Mapping , 73Kent, A., Field, K., Jenny, B. and Hopfstock, A. (2013)Cartographic design and aesthetics “FAQ”Cartographic Perspectives,电子地图工程的展示,
