一種顧及空間位置的多維屬性可視化廣義模型的構(gòu)建方法【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及地理信息建模與可視化領(lǐng)域，公開(kāi)了一種顧及空間位置的多維屬性可視化廣義模型的構(gòu)建方法，包括以下具體步驟：構(gòu)建顧及空間位置的可視化廣義模型的總體模型；形式化構(gòu)建所述總體模型中多個(gè)空間維度之間的關(guān)系；形式化表述所述總體模型中多個(gè)空間維度與可視化效果之間關(guān)系；優(yōu)點(diǎn)在于在構(gòu)建的總體模型中考慮了對(duì)象的廣泛性和真實(shí)存在的約束，然后在多個(gè)空間維度之間的關(guān)系的構(gòu)建中除去不可能真實(shí)存在的情況，最后在對(duì)多個(gè)空間維度與可視化效果形式化表述后獲得通用性很強(qiáng)的多維屬性可視化廣義模型?！緦?zhuān)利說(shuō)明】一種顧及空間位置的多維屬性可視化廣義模型的構(gòu)建方法
技術(shù)領(lǐng)域：
[0001]本發(fā)明涉及地理信息建模與可視化領(lǐng)域，尤其是涉及一種顧及空間位置的多維屬性可視化廣義模型的構(gòu)建方法。技術(shù)背景[0002]可視化研究起源于科學(xué)計(jì)算可視化（ViSC,VisualizationinScientificComputing)，由1987年美國(guó)國(guó)家自然科學(xué)基金會(huì)議上提出。在數(shù)據(jù)與信息的可視化研究中，高維多維數(shù)據(jù)與信息的可視化一直是研究重點(diǎn)（Kraark，M.J.(2003).GeovisualizationIllustrated.ISPRSJournalofPhotogrammetry&RemoteSensing,57:390-399)。其在許多學(xué)科與領(lǐng)域都有所涉及，包括生物數(shù)據(jù)的可視化、社交媒體數(shù)據(jù)的可視化、多媒體信息的可視化、社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)的可視化等。而針對(duì)傳統(tǒng)的多維信息可視化的表達(dá)方法也是同樣不少，包括：（1)多維視圖法(如散點(diǎn)圖矩陣ScatterPlotMatrix);(2)非正交軸重排序(如平行坐標(biāo)法ParallelCoordinateAxis、星型圖StarGraph等）；（3)層次法（如多維堆棧Multi-dimensionalStack);(4)降維法（如自組織特征映射網(wǎng)絡(luò)Self-organizationMap)等。[0003]然而，在現(xiàn)實(shí)世界中，絕大多數(shù)(約80%)的信息是與地理空間位置密切相關(guān)的，典型的如患傳染病的個(gè)體有固定的戶(hù)籍所在(或現(xiàn)在居住、或日常工作)地址、河流自高向低流經(jīng)的網(wǎng)狀路徑、建筑師規(guī)劃樓群所坐落的平面宗地范圍、高層建筑體發(fā)生火災(zāi)等異常狀況時(shí)的應(yīng)急逃生路線(xiàn)等。換言之，針對(duì)多維信息的可視化，往往都是攜帶空間位置信息的，也即往往是顧及空間位置的多維信息可視化(MacEachren，A.M.etal.(1990).APatternIdentificationApproachtoCartographicVisualization.Cartographica,27(2):64-81；Lin,Hetal.(1999).ffeb-basedThree-dimensionalGeo-referencedVisualization·Computers&Geosciences,25:1117-1185)。然而，不同于傳統(tǒng)意義上針對(duì)"與地理位置相關(guān)(Geo-referenced/Geo-related)"的簡(jiǎn)單空間實(shí)體造型或在固定地理位置上給予信息可視化的研究（Lin,Hetal.(1999).Web-basedThree-dimensionalGeo-referencedVisualization·Computers&Geosciences,25:1117-1185)，本發(fā)明中提及的"顧及空間位置"，包括三個(gè)方面內(nèi)容：（1)針對(duì)包含多維數(shù)據(jù)的空間實(shí)體的空間形態(tài)，可能是與一個(gè)位置點(diǎn)有關(guān)，也可能是與一塊面域相關(guān)，還可能是包含于一塊三維體域內(nèi)；（2)針對(duì)包含多維信息的空間實(shí)體的嵌入環(huán)境，即使是同一空間實(shí)體，也可能嵌入于不同的空間環(huán)境之中；（3)針對(duì)包含多維信息的空間實(shí)體的最終可視化方式，即使是同一空間實(shí)體，往往可以通過(guò)不同空間視角觀察。[0004]鑒于絕大多數(shù)的多維高維數(shù)據(jù)(或信息）與"空間位置"如此緊密相關(guān)，在本發(fā)明中創(chuàng)新性地提出一種顧及空間位置的多維屬性可視化廣義模型，即在該廣義模型中創(chuàng)新性地將（1)空間實(shí)體的空間形態(tài)、（2)實(shí)體所嵌入的空間環(huán)境、（3)觀察模式的空間視角這三者(皆與空間位置密切相關(guān))統(tǒng)一納入可視化考慮范疇，并給予該廣義模型深入闡述(后面詳述）。在給出本【
發(fā)明內(nèi)容】的詳細(xì)闡述之前，首先給出針對(duì)以上（1)空間實(shí)體的空間形態(tài)、（2)實(shí)體所嵌入的空間環(huán)境、（3)觀察模式的空間視角這三者的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀的闡述，同時(shí)補(bǔ)充地理信息可視化的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀研究。[0005](-)針對(duì)二維/三維空間數(shù)據(jù)模型/結(jié)構(gòu)的研究現(xiàn)狀[0006]針對(duì)二維空間實(shí)體模型/結(jié)構(gòu)的研究眾多（Peucker，T.K.etal.(1975).CartographicDataStructures.TheAmericanCartogapher，2(1):55-69;Peuquet，D.J.(1984).AConceptualFrameworkandComparisonofSpatialDataModels.CartographicalInternationalJournalofGeographicInformationGeovisualization，21(4):66_113)，典型的包括翼邊數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（Winged-edgeDataStructure)(Baumgart,B.G.(1975).APolyhedronRepresentationforComputerVision.ProceedingsoftheNationalComputerConferenceandExhibition,ACM:589-596)，半邊數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（Half-edgeDataStructure)(CGAL.(2012).ComputationalGeometryAlgorithmLibrary，v4.1beta)，四邊數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（Quad-edgeDataStructure)(Guibas,L.etal.(1985).PrimitivesforManipulationofGeneralSubdivisionsandComputationalofVoronoi.ACMTransactionsonGraphics，4(2):74-123)、計(jì)算幾何算法庫(kù)（ComputationalGeometryAlgorithmLibrary，CGAL)中的二維排列（2DArrangement)(CGAL.(2012).ComputationalGeometryAlgorithmLibrary,v4.lbeta)?雙重地圖獨(dú)立編碼（DIME，DualIndependentMappingEncode)(Hodgson，M.E.(1985).ConstructingShadedMapswithDIMETopologicalStructure:AnAlternativetothePolygonApproach.ProceedingsofAut〇-Carto,7:275_282)，多邊形轉(zhuǎn)換器(PolygonConvertor,P0LYVRT)(Peuquet,D.J.(1984).AConceptualFrameworkandComparisonofSpatialDataModels.Cartographica:InternationalJournalofGeographicInformationGeovisualization，21(4):66-113)，拓?fù)湔系牡乩砭幋a與參考模型（TIGER，TopologicallyIntegratedGeographicEncodingandReferencing)(Meixler,D.etal.(1987).PolygonizationandTopologicalEditingattheBureauoftheCensus.ProceedingsofAut〇-Carto,8:249_257)及其變種TIGRIS(TopologicallyIntegratedGeographicInformationSystem)模型（Herring，J·(1987).TIGRIS:TopologicallyIntegratedGeographicInformationSystems.ProceedingsofAuto-Carto，8:282-291)等。以上針對(duì)不同二維空間數(shù)據(jù)模型/結(jié)構(gòu)的研究在如下幾點(diǎn)給予了細(xì)致描述與對(duì)比：在基元定義上存在的差別、在基元與基元之間拓?fù)潢P(guān)系上存在的差別、各自模型/結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)，比如DME模型中一維基元只能約束為直線(xiàn)段（straightlinesegment)，P0LYVRT模型中一維基元被擴(kuò)展為鏈(chain)而鏈?zhǔn)侵本€(xiàn)段的集合。[0007]同樣的，針對(duì)三維空間數(shù)據(jù)模型/結(jié)構(gòu)的研究也是眾多（Zlatanova，S.etal.(2004).TopologicalModelsandFrameworksfor3DSpatialModels.Computers&Geosciences,30:419-428;史文中等.（2007).三維空間信息系統(tǒng)模型與算法[M].北京：電子工業(yè)出版社·），典型的包括三維形式化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（3DFormalDataStructure，3DFDS)(Molenaar,Μ.(1990).AFormalDataStructurefor3DVectorMaps.In:ProceedingsofEGIS'90，2，Amsterdam，theNetherlands，770-781)，四面體模型（Tetrahedron，TEN)(Pilouk,M.etal.(1994).ATetrahedron-based3DVectorDataModelforGeoinformation.In:Molenaar,M(Ed.),AdvancedGeographicDataModelling,SylviaDeHoop,GeodesyPress:129-140；Si,H.etal.(2005).MeshingPiecewiseLinearComplexesbyConstrainedDelaunayTetrahedralizations.Proceedingsofthe14thInternationalMeshingRoundtable，SpringerBerlinHeidelberg:147-163)，簡(jiǎn)化空間數(shù)據(jù)模型（SimplifiedSpatialModel，SSM)(Zlatanova，S.(2000).3DGISforUrbanDevelopment[D].Ph.DDissertation，TheNetherlands，ITC)，城市數(shù)據(jù)模型（UrbanDataModel,UDM)(Coors,V.(2003).3D-GISinNetworkingEnvironments,Computers,EnvironmentandUrbanSystems，27:345_357)，面向?qū)ο蟮娜S空間數(shù)據(jù)模型（Object-oriented3DDataModel,003D)(Shi,ff.Z.etal.(2003).AnObject-orientedDataModelforComplexObjectsinThree-dimensionalGeographicalInformationSystems，InternationalJournalofGeographicInformationScience,17(5):411-430)，原始-對(duì)偶（Primal-dual)數(shù)據(jù)模型（Ledoux，H.etal.(2007).SimultaneousStorageofPrimalandDualThree-dimensionalSubdivision.Computers,EnvironmentandUrbanSystems，31(4):393-408)，計(jì)算幾何算法庫(kù)中的組合圖(CombinatorialMap)(CGAL.(2012).ComputationalGeometryAlgorithmLibrary,v4.1beta)等。同樣的，以上針對(duì)不同三維空間數(shù)據(jù)模型/結(jié)構(gòu)的研究在以下幾何方面給出細(xì)致描述與對(duì)比：在基元定義上存在的差別、在基元與基元之間拓?fù)潢P(guān)系上存在的差別、各自模型的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)，比如TEN模型中二維基元被約束為二維單純形(三角形）而三維基元被約束為三維單純形（四面體），〇〇3D模型中的二維基元被約束為三角形而三維基元被約束為有效的二維流形，城市數(shù)據(jù)模型(UDM)是簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)模型(SSM)的簡(jiǎn)化版本等。[0008]盡管如此，在本發(fā)明中認(rèn)為：以上各類(lèi)二維空間數(shù)據(jù)模型/結(jié)構(gòu)、三維空間數(shù)據(jù)模型/結(jié)構(gòu)總體上都可以歸納為如下四類(lèi)基元:零維點(diǎn)狀空間實(shí)體(〇Dspatialentity)、一維線(xiàn)狀空間實(shí)體（IDspatialentity)、二維面狀空間實(shí)體（2Dspatialentity)、三維體狀空間實(shí)體(3Dspatialentity);拓?fù)潢P(guān)系可以歸納為以上四類(lèi)空間實(shí)體集合中兩兩間的關(guān)系D[0009](二)針對(duì)空間實(shí)體嵌入空間的研究現(xiàn)狀[0010]研究空間實(shí)體本身的空間形態(tài)(包括空間實(shí)體的維度)非常重要。然而，研究空間實(shí)體所嵌入的空間環(huán)境(包括嵌入空間環(huán)境的維度）同樣意義重大。有時(shí)，研究后者甚至比研究前者更為重要，這里給出了闡述重要性的2個(gè)直觀例子。[0011]-例子1("約旦曲線(xiàn)定理"的解釋?zhuān)0012]絕大多數(shù)人對(duì)于"約旦曲線(xiàn)定理(JordanCurveTheorem)"并不陌生(Li，Z.L.etal.(2000).BasicTopologicalModelsforSpatialEntitiesin3-DimensionalSpace.Geolnformatica，4(4):419-433;史文中等.（2007).三維空間信息系統(tǒng)模型與算法[M].北京：電子工業(yè)出版社），在該定理中主要指出如下一個(gè)悖論(paradox):當(dāng)1維曲線(xiàn)嵌入于2維空間時(shí)，1維曲線(xiàn)的兩個(gè)邊界端點(diǎn)(boundary)并沒(méi)有將曲線(xiàn)的外部(exterior)與曲線(xiàn)的內(nèi)部（interior)分離(如附圖2(b)所示），這樣的情況在(i)l維曲線(xiàn)嵌入于1維空間（如附圖2(a)所示）以及(ii)l維閉合曲線(xiàn)(事實(shí)上封閉維2維面域)嵌入2維空間（如附圖2(c)所示)這兩種情況時(shí)是不可能發(fā)生的。為了清晰說(shuō)明，可以將"約旦曲線(xiàn)定理"進(jìn)一步抽象：當(dāng)?shù)鸵痪S的空間實(shí)體嵌入于高一維度的空間環(huán)境時(shí)，只有當(dāng)?shù)鸵痪S的空間實(shí)體的邊界滿(mǎn)足'額外約束'（如處于閉合狀態(tài))時(shí)，才能通過(guò)以上'額外約束'將空間實(shí)體的內(nèi)部與外部明確分離;如果空間實(shí)體嵌入于同樣維度的空間環(huán)境時(shí)，則不需要'額外約束'就能明確分離內(nèi)部與外部一將以上抽象進(jìn)一步應(yīng)用于其它場(chǎng)景：當(dāng)二維曲面嵌入于三維空間環(huán)境時(shí)，非閉合的曲面的內(nèi)部與外部空間仍然無(wú)法分離，只有閉合曲面(事實(shí)上封閉為3維體域)才能將實(shí)體的內(nèi)部與外部明確分離。[0013]以上定理從側(cè)面極大地暗示了空間實(shí)體所嵌入的空間環(huán)境(包括嵌入空間維度）的重要性(尤其對(duì)比（i)l維曲線(xiàn)嵌入于1維空間與（ii)l維曲線(xiàn)嵌入于2維空間）。事實(shí)上，"約旦曲線(xiàn)定理"同樣也是傳統(tǒng)拓?fù)鋵W(xué)中一個(gè)重要定理，而傳統(tǒng)拓?fù)鋵W(xué)中一直認(rèn)可嵌入空間的研究非常有價(jià)值，這可以從流形manifο1d(如一維流形1-manifο1d、二維流形2-manifold、三維流形3-manifold)、同胚(homeomorphism)的定義與廣泛使用中可見(jiàn)一斑，詳見(jiàn)(尤承業(yè).（1997).基礎(chǔ)拓?fù)鋵W(xué)講義[M].北京：北京大學(xué)出版社;Armstrong，.A.(1979)?BasicTopology[M].London:McGraw_Hill)，只是以上內(nèi)容目前在地理信息領(lǐng)域中研究相對(duì)很少。[0014]-例子2(基于點(diǎn)集拓?fù)鋵W(xué)的'線(xiàn)-線(xiàn)'關(guān)系的分類(lèi)）[0015]其次，尤其需要提及的是Egenhofer提出的基于點(diǎn)集拓?fù)鋵W(xué)方法對(duì)于空間實(shí)體間拓?fù)潢P(guān)系的分類(lèi)，特別的，以其中簡(jiǎn)單線(xiàn)與簡(jiǎn)單線(xiàn)之間拓?fù)潢P(guān)系表達(dá)為例。具體而言，簡(jiǎn)單線(xiàn)嵌入于不同的空間環(huán)境時(shí)，簡(jiǎn)單線(xiàn)之間所能表達(dá)的拓?fù)潢P(guān)系種類(lèi)存在很大差異一參考點(diǎn)集拓?fù)鋵W(xué)中的4交模型（4IM,4-IntersectionModel)和9交模型（9IM，9_IntersectionMode1)(Egenhofer，Μ·J·etal.(1991).Point-setTopologicalSpatialRelations.InternationalJournalofGeographicalInformationScience,5(2):161-174;Nedas，K·A·etal.(2007).MetricDetailsofTopologicalLine-lineRelations.InternationalJournalofGeographicalInformationScience，21(1):21-48)，具體如下：[0016](i)針對(duì)簡(jiǎn)單線(xiàn)與簡(jiǎn)單線(xiàn)之間的拓?fù)潢P(guān)系，如果這些簡(jiǎn)單線(xiàn)是嵌入于1維空間，則總共存在8種拓?fù)潢P(guān)系，分別是分離（disjoint)、相遇（meet)、疊置（overlap)、相等(equal)、覆蓋(covers)、被覆蓋(coveredBy)、包含(contains)、在里面（inside)，其中采用4交模型就足夠描述，如附圖3所示。[0017](ii)相對(duì)的，如果這些簡(jiǎn)單線(xiàn)是嵌入于2維空間，則總共存在33種拓?fù)潢P(guān)系，遠(yuǎn)比嵌入于1維空間的8種拓?fù)潢P(guān)系多。具體而言，后者嵌入于2維空間中的33種拓?fù)潢P(guān)系可以細(xì)分為11種拓?fù)潢P(guān)系（1維單純形與1維單純形之間關(guān)系，如附圖4中打鉤所示）、剩余22種拓?fù)潢P(guān)系(包括非1維單純形與1維單純形之間關(guān)系、以及非1維單純形與非1維單純形之間關(guān)系，如附圖4中非打鉤所示）；以上11種關(guān)系包括分離（disjoint)、交錯(cuò)（cross)、被接觸(touchedBy)、包含（contain)、被包含（inside)、接觸（touch)、疊置（overlap)、相等(equal)、相遇(meet)、覆蓋（cover)、被覆蓋（coveredBy)，而前者8種關(guān)系（即嵌入于1維空間的8種關(guān)系)是后者11種關(guān)系（即嵌入2維空間中1維單純形與1維單純形之間的11種關(guān)系）的子集(如附圖4中打鉤且紅框所圍所示）；值得注意的是，前者8種絕不可能出現(xiàn)在后者剩余22種之中，事實(shí)上，之所以造成這種現(xiàn)象，與上述例子1中提及的"約旦曲線(xiàn)定理"是息息相關(guān)的。[0018]除此之外，Egenhofer研究拓?fù)潢P(guān)系時(shí)所借助的嵌入二維空間絕大多數(shù)是嵌入二維平面空間（2Dplanarspace)(典型的如以上簡(jiǎn)單線(xiàn)與簡(jiǎn)單線(xiàn)嵌入二維平面產(chǎn)生的33種拓?fù)潢P(guān)系），此外也有也有涉及嵌入二維球面空間（2Dsphericalspace)，詳見(jiàn)(Egenhofer,M.J.(2005).SphericalTopologicalRelations.JournalofDataSemantics,SpringerBerlinHeidelberg,2:25-49；Egenhofer,M.J.(2010).TheFamilyofConceptualNeighborhoodGraphsforRegion-regionRelations[M].GeographicInformationScience,SpringerBerlinHeldelberg:42_55)，嵌入于二維球面空間與嵌入于二維平面空間所能表達(dá)的拓?fù)潢P(guān)系能力又有所不同，在此限于篇幅省略。以上拓?fù)潢P(guān)系的分類(lèi)實(shí)例都說(shuō)明了空間實(shí)體嵌入空間環(huán)境的重要性。[0019](三)針對(duì)觀察模式的空間視角的研究現(xiàn)狀[0020]針對(duì)觀察模式的空間視角的研究在地理信息科學(xué)或計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域往往被定義為"空間視域"相關(guān)問(wèn)題的研究。從宏觀應(yīng)用的角度來(lái)講，關(guān)于"空間視域"的研究應(yīng)用非常寬泛，其在3維地理信息系統(tǒng)（GeographicInformationScience，GIS)和計(jì)算機(jī)科學(xué)(ComputerScience,CS)中應(yīng)用往往與城市天際線(xiàn)計(jì)算（ComputationofCitySkyline)、樓宇內(nèi)應(yīng)急逃生路線(xiàn)規(guī)劃(EmergencyRoutePlanning)、3維圖形的消隱處理等密切相關(guān)(Lee,J.etal.(2008).A3DDataModelandTopologicalAnalysesforEmergencyResponseinUrbanAreas[C].Geo-informationTechnologyforEmergencyResponse(Eds.),Taylor&Francis,143-168；Sutherland,I.E.etal.(1973).ACharacterizationofTenHidden-surfaceAlgorithm.ACMComputingSurveys,6:1-55；Duran,F.(1990).3DVisibility:AnalyticalStudyandApplications[D]·Ph·DDissertation,UniversiteJosephFourier.)，在2維地理信息系統(tǒng)GIS和2維計(jì)算機(jī)科學(xué)CS中應(yīng)用往往與機(jī)器人工智能（如基于閔可夫斯基Minkowski距離的碰撞檢測(cè)）、平面可視域分析等緊密相關(guān)（CGAL.(2012).ComputationalGeometryAlgorithmLibrary,v4.1beta;應(yīng)申.（2005).空間可視分析的關(guān)鍵技術(shù)和應(yīng)用研究[D].博士學(xué)位論文，武漢:武漢大學(xué);應(yīng)申等.（2007).空間可視分析方法和應(yīng)用[M].北京:測(cè)繪出版社;應(yīng)申等.（2006).基于L0S的多邊形點(diǎn)視域計(jì)算[J].計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì)，27(14):2540-2542)。從微觀的角度來(lái)看，關(guān)于"空間視域"的研究更為具體、也更為容易讓人理解，典型的如涉及計(jì)算幾何的相關(guān)算法設(shè)計(jì)，如判斷點(diǎn)是在多邊形的內(nèi)域還是外域、判斷點(diǎn)是在多面體的內(nèi)域還是外域(Zalik，B.etal.(2001).ACell-basedPoint-in-polygonAlgorithmSuitableforLargeSetsofPoints.Computers&Geosciences,27(10):1135-1145；Huang,C.ff.etal.(1997).OntheComplexityofPoint-in-polygonAlgorithms.Computers&Geosciences,23(1):109-118；ffu,H.Y.etal.(2000).AnAlgebraicAlgorithmforPointInclusionQuery.Computers&Graphics,24(00):517-522；Feito,F.R.etal.(1997).InclusionTestforGeneralPolyhedra.Computers&Graphics,21(1):23-30;王文成等·（2000)·判斷檢測(cè)點(diǎn)是否在多邊形或多面體內(nèi)的新方法[J].軟件學(xué)報(bào)，11(12):1614-1619),其中為容易讓人理解的是，點(diǎn)在多邊形內(nèi)/外（或多面體內(nèi)/外）不同視角所看到的視線(xiàn)覆蓋內(nèi)容完全不同(即視域完全不同）。同樣的，針對(duì)通過(guò)柵格掃描線(xiàn)方法識(shí)別多邊形的凹凸性等也可以類(lèi)似定義為"空間視域"相關(guān)問(wèn)題，即可理解為通過(guò)(動(dòng)態(tài)的）1維角度從而識(shí)別(靜態(tài)的）2維圖形的特征信息。在地理信息科學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域中，類(lèi)似的（與"空間視域"緊密相關(guān)的）計(jì)算幾何算法還有許多，在本發(fā)明中會(huì)有所涉及(詳見(jiàn)附表2中舉例內(nèi)容），同時(shí)也會(huì)針對(duì)其中個(gè)別算法給予重點(diǎn)闡述(詳見(jiàn)后面應(yīng)用場(chǎng)景中的具體闡述）。[0021](四）針對(duì)傳統(tǒng)數(shù)據(jù)可視化及地理信息可視化的研究現(xiàn)狀[0022]針對(duì)數(shù)據(jù)可視化的研究眾多，包括醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)可視化(典型的包括傳染病信息的可視化）、生物數(shù)據(jù)可視化(典型的包括蛋白質(zhì)分子的可視化）、經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)可視化(典型的包括股票數(shù)據(jù)的可視化）、社交媒體數(shù)據(jù)的可視化(典型的如基于圖論的流言傳播網(wǎng)絡(luò)的可視化)等。針對(duì)可視化的廣義概念，包括科學(xué)計(jì)算可視化、數(shù)據(jù)可視化、信息可視化、知識(shí)可視化、地理信息可視化等。數(shù)據(jù)可視化研究在統(tǒng)計(jì)學(xué)學(xué)科、計(jì)算機(jī)學(xué)科、地理信息學(xué)科中尤其研究眾多（Brodlie，K.(1995).ScientificVisualization_Past，PresentandFuture.NuclearInstruments&MethodsinPhysicsResearch，354(l):104-111;黃卓月暉等.（1993).數(shù)據(jù)可視化技術(shù)及現(xiàn)狀[J].計(jì)算機(jī)工程與科學(xué)，2:39-43;楊國(guó)清等.（2004).可視化與現(xiàn)代地圖學(xué)的發(fā)展[J].測(cè)繪通報(bào)，40(6):40-42)，其中，統(tǒng)計(jì)學(xué)與計(jì)算機(jī)學(xué)科著重于針對(duì)高維多維（屬性）信息的可視化方法的探索與研究（Fuchs，R.eta1.(2009).VisualizationofMulti-variateScientificData[C]·ComputerGraphicsForum,1670-1690;Leblance，J·etal.(1990).ExploringN-dimensionalDatabases[C].Visualization'90proceedingsoftheFirstIEEEConferenceon，IEEE:230-237;DosSantos,S.D.etal.(2004).GainingUnderstandingofMulti-variateandMultidimensionalDatathroughVisualization.Computers&Graphics,28(3):311-325)，常米用的軟件與工具包括Weka，RapidMiner，SAS，SPSS等;而地理信息學(xué)科著重于將可視化作為有效認(rèn)知手段實(shí)現(xiàn)包括地理(空間）位置的多維數(shù)據(jù)(信息）的認(rèn)知與挖掘(高俊.（2000).地理空間數(shù)據(jù)的可視化[J].測(cè)繪工程，9(3):1-7;劉紀(jì)平等.（2002).空間信息可視化的線(xiàn)狀與趨勢(shì)[J].測(cè)繪學(xué)院學(xué)報(bào)，19(3):207-210;馮玉才等(2003).大量空間數(shù)據(jù)可視化的算法[J]·計(jì)算機(jī)工程，29(13):79-81;MacEachren，A.M.(1990).APatternIdentificationApproachtoCartographicVisualization.Cartographica,27(2):64-81；MachEachren,A.M.(1997).ExploratoryCartographicVisualization:AdvancingAgenda.Computers&Geosciences,23(4):335-343；MacEachren,A.M.(2001).ResearchChallengesinGeovisualization.CartographyandGeographicInformationScience,28(1):3-12),常采用的軟件工具包括41'〇613，]\&^|111；1^〇,6〇〇8161&^1/^^1'1:11等。[0023]尤其值得提出的是地理信息科學(xué)領(lǐng)域中經(jīng)常采用"專(zhuān)題地圖制圖手段"來(lái)輔助地理信息及多維信息的可視化。針對(duì)傳統(tǒng)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)(或稱(chēng)統(tǒng)計(jì)屬性數(shù)據(jù)）的專(zhuān)題制圖手段，已經(jīng)研究較多(黃仁濤等.（2003).專(zhuān)題地圖編制[M].武漢，武漢大學(xué)出版社;吳凡等.（2002).數(shù)字地圖制圖原理[M].武漢:武漢大學(xué)內(nèi)部教材），包括經(jīng)濟(jì)指標(biāo)數(shù)據(jù)（曾興國(guó).（2013).本體驅(qū)動(dòng)下的網(wǎng)絡(luò)專(zhuān)題地圖制圖服務(wù)模型研究[D].博士學(xué)位論文，武漢，武漢大學(xué)，115p;趙飛.（2012).專(zhuān)題地圖的自動(dòng)構(gòu)建機(jī)制及在線(xiàn)交互制圖模型研究[D].博士學(xué)位論文，武漢，武漢大學(xué)，110P.)、人口指標(biāo)數(shù)據(jù)(廖順寶等.（2003).基于GIS的青藏高原人口統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)空間化[J].地理學(xué)報(bào)，58(1):25-33;王雪梅等.（2004).基于遙感和GIS的人口數(shù)據(jù)空間化研究進(jìn)展及案例分析[J].遙感技術(shù)與應(yīng)用，19(5):320-327)、環(huán)境指標(biāo)數(shù)據(jù)等各項(xiàng)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)數(shù)據(jù)的可視化（曾興國(guó)等.（2012).本體驅(qū)動(dòng)下的網(wǎng)絡(luò)專(zhuān)題地圖制圖服務(wù)模型[J].武漢大學(xué)學(xué)報(bào)(信息科學(xué)版），37(3):358-361;曾興國(guó)等.（2015).-種采用Mashup的網(wǎng)絡(luò)地圖多變量制圖方法[J].武漢大學(xué)學(xué)報(bào)(信息科學(xué)版），40(9):1215-1219;曾興國(guó)等.（2013).公眾參與式地圖制圖服務(wù)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].武漢大學(xué)學(xué)報(bào)(信息科學(xué)版），38(8):950-953,997;曾興國(guó)等.（2010).-種專(zhuān)題地圖統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)符號(hào)化模型[J].地理信息世界，4:48-52;Zeng，X.G.etal·(2013)·DesignandImplementationofaWebInteractiveThematicCartographyMethodbasedonaWebServiceChian.Bol.Cienc.Gedeod,19(2):172-190;趙飛.（2013).專(zhuān)題地圖的自動(dòng)構(gòu)建機(jī)制及在線(xiàn)交互制圖模型研究[J].測(cè)繪學(xué)報(bào)，42(6):945-945;趙飛等.（2015).現(xiàn)代專(zhuān)題地圖制圖研究進(jìn)展與趨勢(shì)分析[J].測(cè)繪學(xué)報(bào)(優(yōu)先出版）；趙飛等.（2011).指標(biāo)驅(qū)動(dòng)下以任務(wù)流為中心的在線(xiàn)交互制圖模型[J].測(cè)繪學(xué)報(bào)，40(5):655-661;趙飛等.（2014).專(zhuān)題地圖符號(hào)的句法結(jié)構(gòu)及其自動(dòng)構(gòu)建機(jī)制[J].測(cè)繪學(xué)報(bào)，43(6):653-660.)。而在傳統(tǒng)的專(zhuān)題制圖手段(或地圖制圖方法）中，質(zhì)底法(也稱(chēng)底色法）、等值線(xiàn)法、點(diǎn)數(shù)法、分區(qū)統(tǒng)計(jì)圖表法、分級(jí)統(tǒng)計(jì)圖法(也稱(chēng)分級(jí)比值法)等是經(jīng)常采用的制圖方法與途徑（祝國(guó)瑞等（2010).地圖設(shè)計(jì)與編繪[M].武漢：武漢大學(xué)出版社；張克權(quán)等.(1998).專(zhuān)題制圖數(shù)學(xué)模型[M].北京:測(cè)繪出版社），典型的專(zhuān)題制圖方法與專(zhuān)題統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系如附表1所示。附表1中每種專(zhuān)題制圖方法都有各自的特點(diǎn)（或稱(chēng)優(yōu)點(diǎn)/缺點(diǎn)），更進(jìn)一步的，可以認(rèn)為以上每種專(zhuān)題制圖方法是一系列(影響可視化效果的)視覺(jué)變量的有效組合。常用的（影響可視化效果的）視覺(jué)變量共有6個(gè)，由著名法國(guó)地圖學(xué)家Bertin提出，包括形狀（shape)、尺寸（size)、方向（direction)、亮度(brightness)、密度(density)、色彩(color)(Bertin,J.(1967).SemiologyofGraphics[M].Madison:ffisconsinUniversityPress；Bertin,J.(1981).GraphicsandGraphicInformation-Processing[M].Berlin:DeGruyter;陳毓芬.（1995).地圖符號(hào)的視覺(jué)變量[J].解放軍測(cè)繪學(xué)院學(xué)報(bào)，12(2):145-148)。當(dāng)然也有其他學(xué)者提出針對(duì)視覺(jué)變量的其他分類(lèi)，包括美國(guó)地圖學(xué)家魯濱遜等在《地圖學(xué)原理》一書(shū)中提出的"基本圖形要素"包括形狀、尺寸、方向、圖案、明度、顏色，前蘇聯(lián)地圖學(xué)家薩里謝夫把變量稱(chēng)之為"繪圖方法"并包括形狀、尺寸、顏色、方向、明度、結(jié)構(gòu)，還有我國(guó)著名地圖學(xué)家俞連笙等認(rèn)為視覺(jué)變量應(yīng)該包括形狀、尺寸、方向、明度、密度、結(jié)構(gòu)、顏色、位置(俞連笙等.（1995).地圖整飾[M].北京:測(cè)繪出版社）。盡管如此，最廣為接受與采用的還屬由Bertin提出的6種視覺(jué)變量分類(lèi)?！?br/>發(fā)明內(nèi)容】[0024]在本發(fā)明中，提出了一種顧及空間位置的多維屬性可視化廣義模型的構(gòu)建方法，通過(guò)本方法構(gòu)建的多維屬性可視化廣義模型具有很強(qiáng)的通用性。[0025]本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為:一種顧及空間位置的多維屬性可視化廣義模型的構(gòu)建方法，其特征在于:包括以下具體步驟：[0026]構(gòu)建顧及空間位置的可視化廣義模型的總體模型；[0027]形式化構(gòu)建所述總體模型中多個(gè)空間維度之間的關(guān)系；[0028]形式化表述所述總體模型中多個(gè)空間維度與可視化效果之間關(guān)系。[0029]在本發(fā)明中，所述總體模型具體為：[0030]Model={0bjectSpace,EmbedSpace,MultiDimArray,DeriveInfo,ViewMode}[0031]Dim(0bjectSpace)^iDim(EmbedSpace)；[0032]Dim(ViewMode)^Dim(EmbedSpace)-l；[0033]Dim(ViewMode)^1;[0034]TeMultiDimArray；[0035](ObjectSpace,MultiDimArray)^DeriveInfo；[0036]其中，ObjectSpace代表對(duì)象本身的空間形態(tài)，EmbedSpace代表實(shí)體所嵌入的空間環(huán)境，MultiDimArray代表實(shí)體包含的多維屬性信息數(shù)組，DeriveInfo代表衍生信息，ViewMode代表觀察模式，T代表時(shí)間因素，TeMultiDimArray表示時(shí)間因素歸納在實(shí)體包含的多維屬性信息數(shù)組內(nèi)，（〇bjectSpace，MultiDimArray)-DeriveInfo意為衍生信息是從空間實(shí)體對(duì)象與其包含的多維屬性信息中共同獲得。[0037]形式化構(gòu)建所述總體模型中多個(gè)空間維度之間的關(guān)系具體為：由0bjectSpace、EmbedSpace和ViewMode的空間維度關(guān)系構(gòu)建成一個(gè)三元組，所述三元組記為tuple，tuple={〇S，eS，vm}，根據(jù)總體模型的約束條件提取在現(xiàn)實(shí)世界中上述空間維度關(guān)系能夠真實(shí)存在的tuple;其中，os代表0bjectSpace的維度，os=Dim(0bjectSpace)，es代表EmbedSpace的維度，es=Dim(EmbedSpace)，vm代表ViewMode的維度，vm=Dim(ViewMode)。[0038]具體的，所述os取值為0或1或2或3，os取值為0代表零維點(diǎn)，os取值1代表一維線(xiàn)，〇s取值2代表二維面，os取值3代表三維實(shí)體;所述es取值為0或1或2或3，es取值為0代表零維空間，es取值1代表一維空間，es取值2代表二維空間，es取值3代表三維空間;所述vm取值為0或1或2或3，vm取值為0代表零維視角，vm取值1代表一維視角，vm取值2代表二維視角，vm取值3代表三維視角。[0039]其中，所述總體模型中多個(gè)空間維度與可視化效果之間的關(guān)系為es及vm的空間維度與可視化時(shí)視覺(jué)變量形狀、尺寸、方向、亮度、密度及色彩的選擇之間的關(guān)系;所述形式化表述為:基于觀察模式與實(shí)體所嵌入的空間環(huán)境的相差維度的分類(lèi)，根據(jù)es和vm的空間維度以及時(shí)間因素T選擇視覺(jué)變量。[0040]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于在構(gòu)建的總體模型中考慮了對(duì)象的廣泛性和真實(shí)存在的約束，然后在多個(gè)空間維度之間的關(guān)系的構(gòu)建中除去不可能真實(shí)存在的情況，最后在對(duì)多個(gè)空間維度與可視化效果之間的形式化表述后獲得通用性很強(qiáng)的多維屬性可視化廣義模型?！靖綀D說(shuō)明】[0041]附圖1為本發(fā)明的總體流程圖。[0042]附圖2為約束曲線(xiàn)定理(JourdanCurveTheorem)實(shí)例圖不。[0043]附圖3為嵌入于1維空間中的簡(jiǎn)單線(xiàn)與簡(jiǎn)單線(xiàn)之間的8種拓?fù)潢P(guān)系。[0044]附圖4為嵌入于2維空間中的簡(jiǎn)單線(xiàn)與簡(jiǎn)單線(xiàn)之間的33種拓?fù)潢P(guān)系。[0045]附圖5為數(shù)據(jù)不同尺度之間的轉(zhuǎn)換方向?！揪唧w實(shí)施方式】[0046]在本發(fā)明中，認(rèn)為在(攜帶空間位置的）多維信息可視化時(shí)將三種空間形態(tài)或稱(chēng)空間環(huán)境即對(duì)象的本身空間形態(tài)、實(shí)現(xiàn)所嵌入的空間環(huán)境、觀察模式的空間視角都納入考慮非常重要。故而，在本發(fā)明中提出了一種顧及空間位置的多維信息可視化廣義模型構(gòu)建方法，具體包括如下三個(gè)大步驟如圖1所示:步驟1構(gòu)建顧及空間位置的可視化廣義模型的總體模型、步驟2形式化構(gòu)建總體模型中多個(gè)空間維度之間關(guān)系、步驟3形式化表達(dá)總體模型中多個(gè)空間維度與可視化效果之間關(guān)系。其中，重點(diǎn)從廣義模型的形式化表達(dá)和影響可視化效果的視覺(jué)變量選擇策略這兩個(gè)角度給予闡述。[0047]步驟1.構(gòu)建顧及空間位置的可視化廣義模型的總體模型[0048]本發(fā)明提出一種顧及空間位置的可視化廣義模型構(gòu)建方法，故而首先給予以上廣義模型的總體模型設(shè)計(jì)。在該總體模型中，將實(shí)體本身的空間形態(tài)、實(shí)體所嵌入的空間環(huán)境、觀察模式的空間視角都統(tǒng)一納入考慮，具體如下所示[0049]Model={ObjectSpace,EmbedSpace,MultiDimArray,DeriveInfo,ViewMode}(1)[0050]Dim(0bjectSpace)^iDim(EmbedSpace)(2)[0051]Dim(ViewMode)^Dim(EmbedSpace)-l(3)[0052]Dim(ViewMode)^1(4)[0053]TeMultiDimArray(5)[0054](0bjectSpace,MultiDimArray)^DeriveInfo(6)[0055]其中，0bjectSpace代表對(duì)象本身的空間形態(tài)，EmbedSpace代表實(shí)體所嵌入的空間環(huán)境，MultiDimArray代表實(shí)體包含的多維屬性信息數(shù)組，DeriveInfo代表衍生信息，ViewMode代表觀察模式;公式(2)、公式(3)、公式(4)是三條強(qiáng)制型約束，公式(5)、公式(6)是兩條經(jīng)驗(yàn)型推導(dǎo)。針對(duì)公式(2)，它是一條高強(qiáng)度的約束(strongconstraint)，指空間實(shí)體對(duì)象的維度必須小于或等于以上實(shí)體所嵌入的空間環(huán)境的維度。針對(duì)公式(3)，它也是一條高強(qiáng)度的約束（strongconstraint)，指觀察模式的維度必須大于或等于實(shí)體所嵌入空間環(huán)境的維度減去1。針對(duì)公式(4)，它是一條中等強(qiáng)度的約束(mediumconstraint)，指一般考慮觀察模式的維度大小或等于1情況。公式(5)是經(jīng)驗(yàn)型推導(dǎo)，表示時(shí)間因素可歸入多維屬性信息的范疇之內(nèi)；公式(6)也是經(jīng)驗(yàn)型推導(dǎo)，表明衍生信息是從空間實(shí)體對(duì)象與其包含的多維屬性信息中共同獲得(或簡(jiǎn)稱(chēng)從原始數(shù)據(jù)中提取衍生信息或知識(shí)的過(guò)程）。[0056]同時(shí)，以下給出了以上公式(2)-(4)的對(duì)立情況，分別如公式(7)-(9)所示：[0057]Dim(0bjectSpace)>Dim(EmbedSpace)(7)[0058]Dim(ViewMode)<Dim(EmbedSpace)-1(8)[0059]Dim(ViewMode)<l(9)[0060]其中，公式(7)是公式(2)的對(duì)立面，公式(8)是公式(3)的對(duì)立面，公式(9)是公式(4)的對(duì)立面。為了更為詳盡直觀地說(shuō)明以上公式(2)-(6)(也即說(shuō)明包括公式(7)-(9))，以下給出了較為直觀的例子或更為詳細(xì)的闡述，具體如下：[0061]針對(duì)公式（2)，指空間實(shí)體對(duì)象的維度必須小于或等于以上實(shí)體所嵌入的空間環(huán)境的維度。為了更為直觀理解公式(2)，這里給出了兩個(gè)實(shí)例：[0062]-例子1(以地籍權(quán)屬管理模式為例）：當(dāng)平面宗地嵌入于二維空間中，則采用傳統(tǒng)二維地籍系統(tǒng)給予權(quán)屬管理。然而隨著土地利用方式從粗放型向集約型的迅速轉(zhuǎn)變，即土地空間使用權(quán)的形態(tài)從二維轉(zhuǎn)向三維，平面宗地為立體宗地代替，傳統(tǒng)二維地籍管理模式從根本上難以支持土地空間的立體化利用與發(fā)展。盡管在二維地籍向三維地籍轉(zhuǎn)變的過(guò)渡階段，平面多邊形加上限高或限深的策略(等價(jià)于二維空間實(shí)體嵌入于三維環(huán)境)可以表達(dá)形狀規(guī)則的棱柱狀三維產(chǎn)權(quán)體，但只是權(quán)宜之計(jì)。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，只有將三維宗地(三維產(chǎn)權(quán)體)作為地籍管理的直接對(duì)象，只有建立完全的三維地籍管理系統(tǒng)，將三維宗地(三維產(chǎn)權(quán)體)建模于三維空間之中（即三維實(shí)體空間嵌入于三維環(huán)境），才能實(shí)現(xiàn)真正的土地立體化利用管理。[0063]-例子2(以地籍管理中宗地的空間形態(tài)數(shù)據(jù)組織為例），如：[0064](i)二維宗地可以由一維的邊構(gòu)成，邊本身是一維的，故而邊可以嵌入于一維空間也可以嵌入于二維空間，一個(gè)平面宗地至少由三條邊構(gòu)成；[0065](ii)二維宗地也可由一維的鏈構(gòu)成，雖然鏈本身是一維的（鏈包含的每小段都是一維的)但鏈必須嵌入于二維空間，一個(gè)平面宗地至少由一條鏈構(gòu)成(如閉合鏈）；[0066](iii)三維宗地可以由二維平面片構(gòu)成，平面片本身是二維的，故而平面片可以嵌入于二維空間也可以嵌入于三維空間，一個(gè)體宗地至少由四個(gè)平面片構(gòu)成；同時(shí)，針對(duì)構(gòu)成平面片的一維邊，除了可以嵌入于一維或二維空間，還可以嵌入于三維空間；[0067](iv)三維宗地可以由二維曲面片構(gòu)成，雖然曲面片本身是二維的（曲面片包含的每一片都是二維的)但曲面片必須嵌入于三維空間，一個(gè)體宗地至少由一個(gè)曲面片構(gòu)成(如閉曲面）；同時(shí)，針對(duì)封閉曲面片的一維曲線(xiàn)，除了可以嵌入于二維空間，還可以嵌入于三維空間。[0068]針對(duì)公式(3)，可見(jiàn)空間實(shí)體所嵌入的空間環(huán)境維度與觀察模式的維度并不是完全相關(guān)，但是也并不是完全無(wú)關(guān)。公式（3)可以進(jìn)一步細(xì)分，包括：（i)當(dāng)Dim(ViewMode)^：Dim(EmbedSpaCe)時(shí)，即以高維的觀察模式識(shí)別嵌入于低維空間環(huán)境的實(shí)體，包括以三維模式識(shí)別三維/二維/一維/零維空間實(shí)體，以二維模式識(shí)別二維/一維/零維空間實(shí)體、以一維模式識(shí)別一維/零維空間實(shí)體；（ii)當(dāng)Dim(EmbedSpace)_KDim(ViewMode)〈Dim(EmbedSpace)時(shí)，即以低維的觀察模式識(shí)別嵌入于高維空間環(huán)境的實(shí)體，包括以一維模式識(shí)別二維空間實(shí)體、以二維模式識(shí)別三維空間實(shí)體、以三維模式給予時(shí)空（spatio-temporal)建模等。針對(duì)以上情況(i)和（ii)，在客觀現(xiàn)實(shí)中，情況(i)占據(jù)大多數(shù)情況，實(shí)現(xiàn)難度相對(duì)較低，實(shí)現(xiàn)手段相對(duì)多樣;情況（ii)占據(jù)少數(shù)，實(shí)現(xiàn)難度相對(duì)較高，實(shí)現(xiàn)手段相對(duì)稀缺，后面詳述。[0069]針對(duì)公式（4)，在理論上觀察模式的維度為0也是可能的（如通過(guò)一個(gè)孔進(jìn)行觀察），只是這樣的情況在現(xiàn)實(shí)世界中應(yīng)用概率非常低故而省略，也即一般只考慮觀察模式的維度大小或等于1情況。[0070]針對(duì)公式(5)，指的是除了針對(duì)傳統(tǒng)的多維屬性信息可視化之外，將時(shí)間（T，Time)也看作一個(gè)額外維度納入多維信息的考慮范疇，如臺(tái)風(fēng)路徑的時(shí)空建模（即零維點(diǎn)狀臺(tái)風(fēng)風(fēng)眼跟隨時(shí)間變化形成一維線(xiàn)狀的過(guò)境軌跡）、二維宗地變化的時(shí)空建模（即二維面狀的平面宗地跟隨發(fā)生分割或合并等變化從而形成三維立體變更圖，典型的如tGAP(t〇p〇l〇gicalGeneralizedAreaPartitioning)模型）。[0071]針對(duì)公式(6)，其闡述了從原始數(shù)據(jù)中提取衍生信息的過(guò)程，其具體包含兩方面內(nèi)容：（a)從幾何數(shù)據(jù)中提取拓?fù)湫畔⒌倪^(guò)程；（b)從屬性數(shù)據(jù)中提取有用信息或知識(shí)的過(guò)程。針對(duì)前者（即a)，詳見(jiàn)針對(duì)"二維/三維空間數(shù)據(jù)模型與結(jié)構(gòu)"中幾何與拓?fù)浞矫娴难芯?在前述的研究現(xiàn)狀中已闡述），其在總體上可以如下歸納：（i)針對(duì)二維空間數(shù)據(jù)模型或結(jié)構(gòu)(典型的如二維產(chǎn)權(quán)體），即研究從原始幾何數(shù)據(jù)中抽取點(diǎn)/點(diǎn)、點(diǎn)/邊、點(diǎn)/面、邊/邊、邊/面、面/面之間拓?fù)潢P(guān)系的過(guò)程；（ii)針對(duì)三維空間數(shù)據(jù)模型或結(jié)構(gòu)(典型的如三維產(chǎn)權(quán)體），即研究從原始幾何數(shù)據(jù)中抽取點(diǎn)/點(diǎn)、點(diǎn)/邊、點(diǎn)/面、點(diǎn)/體、邊/邊、邊/面、邊/體、面/面、面/體、體/體之間拓?fù)潢P(guān)系的過(guò)程。針對(duì)后者（g卩b)，屬于數(shù)據(jù)挖掘與知識(shí)發(fā)現(xiàn)(包括空間數(shù)據(jù)挖掘與空間知識(shí)發(fā)現(xiàn))這方面內(nèi)容，不屬于本發(fā)明的重點(diǎn)研究范疇故而省略，具體內(nèi)容可另外參考"計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中針對(duì)機(jī)器學(xué)習(xí)與數(shù)據(jù)挖掘的10大經(jīng)典算法（包括C4.5分類(lèi)算法、KNearestNeighborhood分類(lèi)算法、K-means聚類(lèi)算法等)"及與空間數(shù)據(jù)挖掘或空間知識(shí)發(fā)現(xiàn)的相關(guān)算法。[0072]步驟2.形式化構(gòu)建總體模型中多個(gè)空間維度之間的關(guān)系[0073]將公式（1)中的第一項(xiàng)、第二項(xiàng)、最后一項(xiàng)這三者單獨(dú)提取形成一個(gè)三元組，該三元組是與維度(空間維度)密切相關(guān)的一個(gè)三元組(tuple)，如公式（10)所示：[0074]tuple={os,es,vm}(10)[0075]其中，os為ObjectSpace的維度，os=Dim(0bjectSpace);es為EmbedSpace的維度，es=Dim(EmbedSpace);vm為ViewMode的維度，vm=Dim(ViewMode)〇[0076]針對(duì)以上與維度（空間維度)密切相關(guān)的三元組{os，eS，vm}中（以下簡(jiǎn)稱(chēng)"維度三元組"或"三元組"或'{〇s，es，vm}'），從理論上講，os可以取值0或1或2或3,其中，os取值0代表0Dpoint(零維點(diǎn)），os取值1代表1Dline(-維線(xiàn)），os取值2代表2Dregion(二維面）；os取值3代表3Dsolid(三維實(shí)體）；es可以取值0或1或2或3,其中，es取值0代表0Dspace(零維空間），es取值1代表1Dspace(-維空間），es取值2代表2Dspace(二維空間），es取值3代表3Dspace(三維空間）；vm可以取值0或1或2或3,其中，vm取值0代表0Dperspective(零維視角，如通過(guò)一個(gè)孔），^111取值1代表10。6^。6〇1：；^6(-維視角，如通過(guò)一條縫隙），￥1]1取值2代表2Dperspective(二維視角，如通過(guò)平面地圖），vm取值3代表3Dspace(三維視角，如通過(guò)三維圖形可視化軟件）；即針對(duì)以上三元組理論上存在4*4*4=64種可能情況。但是，以上64種理論情況中有許多在現(xiàn)實(shí)世界中是不可能真實(shí)存在的，即需要進(jìn)一步剔除。具體如下：[0077]根據(jù)公式(2)，可以去除其中24種不可能情況，具體包括：[0078](1)os取值1時(shí)es取值0，共4種不可能情況；[0079](2)os取值2時(shí)es取值1或0,共8種不可能情況；[0080](3)os取值3時(shí)es取值2或1或0,共12種不可能情況；[0081]根據(jù)公式(3)，可以去除其中12種不可能情況，具體包括：[0082](l)vm取值0同時(shí)es取值2或者更大時(shí)（如通過(guò)小孔觀察面等），是不可行的，共8種不可能情況。值得注意的是，vm取值0同時(shí)es取值1時(shí)(如通過(guò)一個(gè)小孔觀察一條線(xiàn)），盡管可行，但需借助額外手段(典型如采用掃描點(diǎn)成線(xiàn)的方法）。[0083](2)vm取值1同時(shí)es取值3或者更大時(shí)（如通過(guò)縫隙觀察立體圖形等）時(shí)，是不可行的，共4種不可能情況。值得注意的是，vm取值1同時(shí)es取值2時(shí)(如通過(guò)一條縫隙觀察一個(gè)平面），盡管可行，但需要借助額外手段(典型的如采用掃描線(xiàn)成面的方法）。[0084](3)vm取值2同時(shí)es取值比3更大時(shí)，是不可行的。值得注意的是，vm取值2同時(shí)es取值3時(shí)（即通過(guò)一個(gè)平面識(shí)別一個(gè)立體圖形），盡管可行，但需要借助額外手段(典型的如采用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中的消隱方法識(shí)別三維實(shí)體）。[0085]根據(jù)公式(4)，可以去除其中16種不可能（也即vm為0的情況），也即在現(xiàn)實(shí)世界中vm取值0的情況概率極低（即以0維視角觀察客觀事物的情況很少見(jiàn)），故而在此不考慮。[0086]值得注意的是，以上根據(jù)公式（2)可去除的24種不可能情況，以上根據(jù)公式（3)可去除的12種不可能情況，以上根據(jù)公式(4)可去除的16種不可能情況，這三者不可能情況集合之間是存在很大重疊的，后面進(jìn)一步詳述。[0087]步驟3.形式化表述總體模型中多個(gè)空間維度與可視化效果之間的關(guān)系[0088]在本發(fā)明中，針對(duì)(影響可視化效果的）視覺(jué)變量擬采取廣為接受的、由Bertin提出的"6個(gè)傳統(tǒng)視覺(jué)變量"，具體包括形狀（shape)、尺寸（size)、方向（direction)、亮度(brightness)、密度(density)、色彩(color)。在本發(fā)明中認(rèn)為:除了傳統(tǒng)的多維屬性信息可視化方法(包括平行坐標(biāo)軸、星型圖等)之外，（i)屬性數(shù)據(jù)的不同數(shù)據(jù)尺度特征(包括名義尺度、序列尺度、間隔尺度、比率尺度這四種數(shù)據(jù)尺度特征，如附圖5所示）以及（ii)不同的維度特征(包括以上提到的空間實(shí)體本身維度、實(shí)體所嵌入的空間環(huán)境維度、觀察模式的空間維度這三者)會(huì)共同影響多維屬性信息的最終可視化效果，尤其影響最終可視化時(shí)的視覺(jué)變量(即形狀、尺寸、方向、亮度、密度、色彩)的選擇。[0089]其中，針對(duì)考慮（i)屬性數(shù)據(jù)的不同數(shù)據(jù)尺度特征對(duì)于多維信息最終可視化的影響時(shí)，主要顧及名義尺度、序列尺度、間隔尺度、比率尺度這四個(gè)典型數(shù)據(jù)尺度對(duì)于最終可視化的影響。名義尺度(也稱(chēng)定類(lèi)尺度)用于數(shù)據(jù)與信息的名稱(chēng)區(qū)別，序列尺度(也稱(chēng)定序尺度）用于數(shù)據(jù)與信息的順序排列，間隔尺度(也稱(chēng)定距尺度）用于數(shù)據(jù)與信息的間隔衡量，比率尺度用于數(shù)據(jù)與信息的倍率度量，這四個(gè)尺度特征的級(jí)別由名義尺度、序列尺度、間隔尺度、比率尺度依次升高，即比率尺度級(jí)別最高，名義尺度級(jí)別最低。[0090]其中，針對(duì)考慮（ii)不同的維度特征帶給多維信息最終可視化的影響時(shí)，會(huì)考慮如下情況：當(dāng)觀察模式的維度vm小于實(shí)體所嵌入的空間環(huán)境維度es時(shí)，準(zhǔn)確表達(dá)空間實(shí)體的空間形態(tài)已經(jīng)非常困難，此時(shí)還需要將該空間實(shí)體包括的多維（屬性)信息給予形象直觀表達(dá)將會(huì)是一個(gè)巨大難題;而當(dāng)觀察模式的維度vm遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于實(shí)體所嵌入的空間環(huán)境維度es時(shí)，觀察模式與實(shí)體嵌入環(huán)境的相差維度（即MinusDimension=vm-es)可以被充分利用于進(jìn)行多維(屬性)信息的可視化，之后進(jìn)一步詳述。[0091]以下為三個(gè)大步驟涉及的核心公式的更為詳盡的闡述。具體如下：[0092]如附表2所示，根據(jù)以上os，es，vm的取值，針對(duì)三元組理論上存在64(64=4*4*4)種可能情況。采用公式(2)，公式(3)，公式(4)針對(duì)64種理論情況給予進(jìn)一步約束。其中，[0093](i)公式(2)的對(duì)立面是公式(7)，事實(shí)上存在24(24=4+8+12)種不可能情況(如附表2中最后一欄標(biāo)記"tag-紅色"且存在實(shí)直下劃線(xiàn)所示）；[0094](ii)公式(3)的對(duì)立面是公式(8)，事實(shí)上存在11(11=1+2+1+2+1+2+2)種不可能情況(如附表2中最后一欄標(biāo)記"tag-黃色"且存在波浪下劃線(xiàn)所示）；[0095](iii)公式(4)的對(duì)立面是公式(9)，事實(shí)上存在3(3=1+1+1)種不可能情況(如附表2中最后一欄標(biāo)記"tag-綠色"且存在實(shí)虛下劃線(xiàn)所示）。[0096]正如前述，由于公式(2)、公式(3)、公式(4)造成的約束存在交集，才會(huì)如此出現(xiàn)公式（2)事實(shí)上最終只剔除24種不可能情況、公式(3)事實(shí)上最終只剔除11種不可能情況、公式(4)事實(shí)上最終只剔除3種不可能情況的狀況。最終，剩余26=64-24-11-3種可能情況。[0097]特別的，附表2中給出每種可能元組的具體實(shí)例，例如附表2中針對(duì)三元組{2,2,2}給出的實(shí)例是"平面宗地在2D軟件(如ArcMap)中采用2D工具（如放大、平移等)觀察"。同時(shí)，針對(duì)每個(gè)可能元組，其對(duì)應(yīng)具有現(xiàn)實(shí)意義實(shí)例可能存在多個(gè)，例如附表2中針對(duì)三元組{3，3,2}給出的實(shí)例包括"三維產(chǎn)權(quán)體(如房屋)在其二維透視圖中給予識(shí)別+借助消隱方法"與"三維產(chǎn)權(quán)體(如房屋)通過(guò)一系列截面(或剖面)進(jìn)行重建+借助三維重建算法"，附表2中針對(duì)三元組{3，3，3}給出的實(shí)例包括"三維產(chǎn)權(quán)體(如房屋)在3D軟件(如GoogleSketchup)中采用3D工具(如放大、平移、旋轉(zhuǎn)等)觀察"與"二維宗地隨著時(shí)間發(fā)生改變(如分割與合并）情況在3D軟件中通過(guò)3D工具觀察"。值得注意的是，正如公式(5)所示，時(shí)間序列信息也被納入考慮范疇，具體體現(xiàn)于三元組{0，1，1}的實(shí)例、三元組{0，1，2}的實(shí)例、三元組{0，1，3}的實(shí)例、三元組{3，3，3}的第二個(gè)實(shí)例，詳見(jiàn)附表2。[0098]進(jìn)一步的，在附表2提出的顧及空間位置的可視化廣義模型形式化表達(dá)的基礎(chǔ)上，附表3給予了對(duì)應(yīng)的深化，即附表3主要論述了廣義模型中三個(gè)空間維度與影響可視化最終效果的視覺(jué)變量選擇之間的關(guān)系。[0099]類(lèi)似于附表2中事先剔除不可能情況，附表3中給予具體可能情況闡述之前，同樣首先剔除不可能情況一針對(duì)公式(3)的約束，最終剔除2種不可能情況(如附表3中最后一欄標(biāo)記"tag-黃色"且存在實(shí)下劃線(xiàn)所示）；針對(duì)公式(4)，最終剔除2種不可能情況(如附表3中最后一欄標(biāo)記"tag-綠色"且存在傾斜字體所示）。[0100]特別的，在附表3中，針對(duì)每種類(lèi)型的可能情況，采用V代表確定可以采用的視覺(jué)變量，采用X代表確定不能采用的視覺(jué)變量，采用?代表有待進(jìn)一步考慮是否可以采用的視覺(jué)變量；同時(shí)，給出了每種類(lèi)型可能情況的實(shí)際舉例。同時(shí)，以下為了書(shū)寫(xiě)簡(jiǎn)明，vm取值X簡(jiǎn)寫(xiě)為vm(X)，eS取值簡(jiǎn)寫(xiě)X為es(X)，T(yes)表示考慮時(shí)間序列因素，T(no)表示不考慮時(shí)間序列因素。為了更為直觀的說(shuō)明以下給出舉例:在附表3中，針對(duì)Vm(2)&es(l)&T(yeS)的可能情況，在最終可視化時(shí)明確可以采用形狀(如點(diǎn)狀符號(hào)、線(xiàn)狀符號(hào)、文字符號(hào)）、尺寸、亮度這三個(gè)視覺(jué)變量，明確不可以采用方向、密度、色彩這三個(gè)視覺(jué)變量，其對(duì)應(yīng)給出的具體實(shí)例是"沿海臺(tái)風(fēng)過(guò)境軌跡"。[0101]觀察廣義模型中三個(gè)空間維度對(duì)視覺(jué)變量選擇的影響，重點(diǎn)對(duì)比以下情況：[0102](1)對(duì)比vm(2)&es(2)&T(no)與vm(3)&es(2)&T(no)，認(rèn)為"面狀符號(hào)在三維模式下可視化可增加尺寸這一視覺(jué)變量"，典型的如采用柱高來(lái)直觀表達(dá)某平面宗地的承載人口數(shù)量，有些類(lèi)似于制圖學(xué)模型中的PrismMap模型;這在二維模式下觀察是不可能實(shí)現(xiàn)的；[0103](2)對(duì)比vm(2)&es(l)&T(no)與vm(3)&es(l)&T(no)，認(rèn)為"線(xiàn)狀符號(hào)在三維模式下可視化可增加尺寸這一視覺(jué)變量"，典型的如交通流大數(shù)據(jù)可視化時(shí)將〇D(起點(diǎn)至終點(diǎn)）線(xiàn)狀數(shù)據(jù)給予拉伸從而直觀表達(dá)該條線(xiàn)路的花費(fèi)時(shí)間等;這在二維模式下觀察不可能實(shí)現(xiàn)；[0104](3)對(duì)比vm(l)&es(0)&T(no)與vm(2)&es(0)&T(no)，認(rèn)為"點(diǎn)狀符號(hào)在二維模式下可視化可增加尺寸這一視覺(jué)變量"，典型的如平面地圖中采用商業(yè)營(yíng)業(yè)點(diǎn)的大小來(lái)直觀表達(dá)該站點(diǎn)輻射周邊社區(qū)的影響能力大小;這在一維模式下觀察是不可能實(shí)現(xiàn)的；[0105](4)對(duì)比vm(2)&es(0)&T(no)與vm(3)&es(0)&T(no)，認(rèn)為"點(diǎn)狀符號(hào)在三維模式下可視化可增加方向這一視覺(jué)變量"，典型的如交通大數(shù)據(jù)領(lǐng)域中幾個(gè)典型出租車(chē)載客點(diǎn)的載客情況(如采用向上箭頭直觀代表該點(diǎn)總體上車(chē)人數(shù)比下車(chē)人數(shù)多，采用向下箭頭直觀代表該點(diǎn)總體下車(chē)人數(shù)比上車(chē)人數(shù)多），這在二維模式下觀察是不可能實(shí)現(xiàn)的；[0106](5)對(duì)比￥111(1)&68(1)&1'(110)與￥111(2)&68(1)&1'(110)，認(rèn)為"線(xiàn)狀符號(hào)在二維模式下可視化可增加方向這一視覺(jué)變量"，典型的如交通大數(shù)據(jù)領(lǐng)域中采用帶箭頭的直線(xiàn)（或曲線(xiàn))來(lái)直觀表達(dá)客流方向，這在一維模式下觀察是不可能實(shí)現(xiàn)的；[0107](6)值得注意的是，針對(duì)MinusDimension=vm-es=0的可能情況，基本上存在2個(gè)左右的可選擇視覺(jué)變量;針對(duì)MinusDimension=vm-es=1的可能情況，基本上存在2-3個(gè)的可選擇視覺(jué)變量;針對(duì)阻11118〇；[1]16118；[011=￥1]1-68=2的可能情況，基本上存在3-4個(gè)的可選擇視覺(jué)變量;針對(duì)MinusDimension=vm-es=3的可能情況，基本上存在4個(gè)左右的可選擇視覺(jué)變量。由此可見(jiàn)，可以充分利用"觀察模式的空間維度"與"實(shí)體所嵌入的空間維度"多出來(lái)的空間維度（即兩者之差)進(jìn)行(與空間實(shí)體所包含的多維信息可視化密切相關(guān)的）視覺(jué)變量的選擇。另一方面，針對(duì)MinusDimension=vm-es=-l(即相差為負(fù)）的可能情況，幾乎不存在可選擇的視覺(jué)變量，那是因?yàn)榇藭r(shí)空間實(shí)體本身空間形態(tài)的準(zhǔn)確表達(dá)已經(jīng)較難，如果還需要將其包含的多維信息給予可視化更是難上加難。[0108](7)還需要留意的是，同樣是vm(2)&es(l)(即觀察維度取值2且嵌入空間維度取值1)，vm(2)&es(1)&T(no)與vm(2)&es(1)&T(yes)的可視化存在很大差異，除了考慮形狀(shape)變量之外，認(rèn)為前者可視化時(shí)還可以考慮方向（direction)或亮度(brightness)或色彩（color)這三個(gè)視覺(jué)變量；而認(rèn)為后者可視化（考慮時(shí)間因素）時(shí)更傾向于采用尺寸(size)或亮度（brightness)這兩個(gè)視覺(jué)變量，典型的如沿海臺(tái)風(fēng)過(guò)境軌跡的可視化(http://www.nbqx.gov.cn/government/static/typhoon/)。[0109]以上即為針對(duì)三大步驟、公式(2)-(10)的較為詳細(xì)的闡述。更加進(jìn)一步的，為了更為直觀且詳盡地闡述以上廣義模型及其包含的三元組，如下設(shè)置了6種更為具體的應(yīng)用場(chǎng)景，如下所示：[0110]應(yīng)用場(chǎng)景1:三維宗地及其包含多維屬性信息的可視化（以三維模式觀察）；[0111]os取值為3，es取值為3，vm取值為3的情況，簡(jiǎn)稱(chēng){3，3，3};[0112]應(yīng)用場(chǎng)景2:二維宗地及其包含多維屬性信息的可視化(以二維模式觀察）；[0113]os取值為2，es取值為2，vm取值為2的情況，簡(jiǎn)稱(chēng){2，2，2};[0114]應(yīng)用場(chǎng)景3:二維宗地及其包含多維屬性信息的可視化(以三維模式觀察）；[0115]os取值為2，es取值為2，vm取值為3的情況，簡(jiǎn)稱(chēng){2,2,3};[0116]應(yīng)用場(chǎng)景4:零維點(diǎn)及其包含多維屬性信息的可視化(以三維模式觀察）；[0117]os取值為0，es取值為0，vm取值為3的情況，簡(jiǎn)稱(chēng){0，0，3};[0118]應(yīng)用場(chǎng)景5:零維點(diǎn)及其包含多維屬性信息的可視化(以二維模式觀察）；[0119]os取值為0，es取值為0，vm取值為2的情況，簡(jiǎn)稱(chēng){0，0，2};[0120]應(yīng)用場(chǎng)景6:三維宗地及其包含多維屬性信息的可視化(以二維模式觀察）；[0121]os取值為3，es取值為3，vm取值為2的情況，簡(jiǎn)稱(chēng){3，3，2};[0122]針對(duì)以上6種具體應(yīng)用場(chǎng)景，也都已經(jīng)放入了以上附表2和附表3的具體舉例之中。這6種具體應(yīng)用場(chǎng)景的實(shí)例圖示如實(shí)審參考資料中所示一應(yīng)用1給出的實(shí)例為"三維產(chǎn)權(quán)體在3D軟件中采用3D工具觀察"、應(yīng)用2給出的實(shí)例為"平面宗地在2D軟件中采用2D工具觀察"、應(yīng)用3給出的實(shí)例為"平面宗地在3D軟件中采用3D工具觀察"、應(yīng)用4給出的實(shí)例為"?瓜立節(jié)點(diǎn)在3D軟件中通過(guò)3D工具觀察"以及應(yīng)用5、應(yīng)用6。在這里，重點(diǎn)闡述其中應(yīng)用6和5,具體如下：[0123]針對(duì)應(yīng)用6{3，3，2}，其表述的是"以二維模式觀察三維宗地及其包含的多維（屬性)信息"，具體采用的是計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中的消隱方法。所謂消隱，就是運(yùn)用某種技術(shù)手段判別物體的隱藏部分(不可見(jiàn)的線(xiàn)或面)并將其從畫(huà)面中消除或用虛線(xiàn)繪制的過(guò)程，也稱(chēng)可見(jiàn)性繪制；消隱后的圖形，稱(chēng)為ShadedPicture或者Half-tonePicture，與物體的可見(jiàn)性判定(VisibilityDetermination)在原則上等價(jià);采用消隱后的二維線(xiàn)框圖形來(lái)表達(dá)真實(shí)的三維圖形，輸入數(shù)據(jù)為三維實(shí)體群，輸出數(shù)據(jù)二維線(xiàn)框；因?yàn)檩敵鰯?shù)據(jù)是線(xiàn)框，面在輸出結(jié)果中是不表達(dá)的，所以核心是線(xiàn)狀實(shí)體在最終輸出結(jié)果中的可見(jiàn)或不可見(jiàn)表達(dá);隱藏的過(guò)程，其實(shí)是不斷趨近最真實(shí)的面與線(xiàn)可見(jiàn)性判定的過(guò)程；典型的消隱算法包括Apprel方法、Loutrel方法、Galimberti方法等。由此可見(jiàn)，采用二維圖形來(lái)準(zhǔn)確表達(dá)三維實(shí)體的空間形態(tài)這一基本任務(wù)已經(jīng)較為復(fù)雜，此時(shí)還需要完成此三維實(shí)體包含的多維(屬性)信息的有效直觀可視化這一額外任務(wù)則是非常困難。[0124]針對(duì)應(yīng)用5(0，0，2)，其表述的是"以二維模式觀察零維點(diǎn)及其包含的多維（屬性）信息"，具體采用的是地圖學(xué)領(lǐng)域中的符號(hào)庫(kù)設(shè)計(jì)思想，符號(hào)庫(kù)的設(shè)計(jì)思想如（實(shí)審參考資料中）圖7所示，具體如下認(rèn)為:有效的地圖符號(hào)設(shè)計(jì)有助于增強(qiáng)電子地圖的表達(dá)能力，基于傳統(tǒng)符號(hào)設(shè)計(jì)原則給予符號(hào)庫(kù)構(gòu)造，結(jié)合語(yǔ)義給予補(bǔ)充;針對(duì)符號(hào)類(lèi)層次，遵從格式塔圖形心理學(xué)規(guī)律及傳統(tǒng)地圖編制原則，將興趣點(diǎn)（PointofInterest,ΡΟΙ)造型為異于地圖底色風(fēng)格的氣泡狀符號(hào)（換言之，造型為形狀基本相同、尺寸基本相同、方向基本相同的符號(hào)）；對(duì)于符號(hào)個(gè)體層面，則可以充分利用基本圖形變量中的色彩與亮度這兩個(gè)視覺(jué)因素，尤其是通過(guò)色塊或亮度來(lái)表現(xiàn)點(diǎn)狀地物的質(zhì)量差異，實(shí)現(xiàn)定類(lèi)尺度數(shù)據(jù)的有效表征；同時(shí)借鑒漸變的色彩梯度傳達(dá)層次性與等級(jí)感，適用于定距尺度數(shù)據(jù)細(xì)致傳達(dá)(換言之，符號(hào)的亮度差異可以較大、符號(hào)的色彩差異可以較大）。由此可見(jiàn)，"觀察模式的空間維度"較之"實(shí)體所嵌入的空間維度"多出來(lái)的額外維度，可以被充分利用于進(jìn)行(與最終可視化效果緊密相關(guān)的)視覺(jué)變量的選擇與設(shè)計(jì)。[0125]為了更為充分補(bǔ)充說(shuō)明以上應(yīng)用5{0,0,2}，這里給出更多例子，如空間流行病領(lǐng)域中針對(duì)不同尺度數(shù)據(jù)的制圖可視化，典型的即"針對(duì)零維患病個(gè)體及其包含的多維信息(不同尺度屬性）以二維模式觀察"（同樣屬于應(yīng)用5(0,0,2))。具體的，針對(duì)"疾病發(fā)生地區(qū)"(一種定類(lèi)尺度數(shù)據(jù))可以通過(guò)迥異的顏色給予制圖可視化，從而方便直觀認(rèn)知疾病發(fā)生集中區(qū)域以及分布狀況(如實(shí)審資料中圖8所中，集中分布于打勾的三個(gè)行政區(qū)劃）；針對(duì)"患者年齡"（一種比率尺度數(shù)據(jù))可以通過(guò)漸變的色彩梯度給予制圖可視化，從而方便直觀認(rèn)知患者年齡集中階段以及分布狀況(如實(shí)審參考資料中圖9所示，集中分布于打勾的兩個(gè)年齡階段）；類(lèi)似的，針對(duì)"患者性別"（一種定類(lèi)尺度數(shù)據(jù)）、"職業(yè)類(lèi)別"（一種定類(lèi)尺度數(shù)據(jù)）、"病種粗分"（一種定序尺度數(shù)據(jù)）、"病種細(xì)分"（一種定類(lèi)尺度數(shù)據(jù))采用不同色調(diào)、不同符號(hào)等給予制圖可視化，分別如實(shí)審資料中圖10、圖11、圖12、圖13所示。以上案例在說(shuō)明"觀察模式的空間維度"較之"實(shí)體所嵌入的空間維度"多出來(lái)的額外維度可以被充分利用于進(jìn)行視覺(jué)變量的選擇與設(shè)計(jì)的同時(shí)，同樣突出了視覺(jué)變量設(shè)計(jì)與所要表達(dá)的多維屬性本身數(shù)據(jù)尺度特征兩者之間的緊密相關(guān)性。換言之，針對(duì)附表3中同一應(yīng)用{0,0,2}，針對(duì)不同尺度數(shù)據(jù)(如定類(lèi)尺度數(shù)據(jù)、定序尺度數(shù)據(jù)、定距尺度數(shù)據(jù)、比率尺度數(shù)據(jù))采用不同制圖表達(dá)手段(如迥異的色調(diào)、漸變的色彩梯度、不同的符號(hào)類(lèi)型）需要遵循一定原則，典型的如傳統(tǒng)專(zhuān)題地圖設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與格式塔圖形心理學(xué)等。[0126]附表1.專(zhuān)題圖表示方法與專(zhuān)題統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系[0127][0128]附表2.顧及空間位置的多維信息可視化廣義模型的形式化表達(dá)[0129][0130][0131][0132]附表3.廣義模型中三個(gè)維度與視覺(jué)變量選擇之間關(guān)系[0133]【主權(quán)項(xiàng)】1.一種顧及空間位置的多維屬性可視化廣義模型的構(gòu)建方法，其特征在于:包括以下具體步驟：構(gòu)建顧及空間位置的可視化廣義模型的總體模型；形式化構(gòu)建所述總體模型中多個(gè)空間維度之間的關(guān)系；形式化表述所述總體模型中多個(gè)空間維度與可視化效果之間的關(guān)系。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種顧及空間位置的多維屬性可視化廣義模型的構(gòu)建方法，其特征在于，所述總體模型具體為：Model={ObjectSpace,EmbedSpace,MultiDimArray,DeriveInfo,ViewMode}Dim(0bjectSpaceXDim(EmbedSpace);Dim(ViewMode)^Dim(EmbedSpace)-l；Dim(ViewMode)^1;TeMultiDimArray；(ObjectSpace,MultiDimArray)^DeriveInfo；其中，ObjectSpace代表對(duì)象本身的空間形態(tài)，EmbedSpace代表實(shí)體所嵌入的空間環(huán)境，MultiDimArray代表實(shí)體包含的多維屬性信息數(shù)組，DeriveInf〇代表衍生信息，ViewMode代表觀察模式，T代表時(shí)間因素，TeMultiDimArray表示時(shí)間因素歸納在實(shí)體包含的多維屬性信息數(shù)組內(nèi)，（〇bjectSpace，MultiDimArray)-DeriveInfo意為衍生信息是從空間實(shí)體對(duì)象與其包含的多維屬性信息中共同獲得。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種顧及空間位置的多維屬性可視化廣義模型的構(gòu)建方法，其特征在于，形式化構(gòu)建所述總體模型中多個(gè)空間維度之間的關(guān)系具體為：由013」6(^3口3〇6』11^6(13口3〇6和\^6￥]\1〇(16的空間維度關(guān)系構(gòu)建成一個(gè)三元組，所述三元組記為tuple，tuple={os,es，vm}，根據(jù)所述總體模型的約束條件提取在現(xiàn)實(shí)世界中上述空間維度關(guān)系能夠真實(shí)存在的tuple;其中，os代表ObjectSpace的維度，os=Dim(ObjectSpace)，es代表EmbedSpace的維度，es=Dim(EmbedSpace)，vm代表ViewMode的維度，vm=Dim(ViewMode)〇4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種顧及空間位置的多維屬性可視化廣義模型的構(gòu)建方法，其特征在于，所述os取值為0或1或2或3,其中，os取值為0代表零維點(diǎn)，os取值1代表一維線(xiàn)，〇s取值2代表二維面，os取值3代表三維實(shí)體;所述es取值為0或1或2或3，其中，es取值為0代表零維空間，es取值1代表一維空間，es取值2代表二維空間，es取值3代表三維空間；所述vm取值為〇或1或2或3，其中，vm取值為0代表零維視角，vm取值1代表一維視角，vm取值2代表二維視角，vm取值3代表三維視角。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種顧及空間位置的多維屬性可視化廣義模型的構(gòu)建方法，其特征在于，所述總體模型中多個(gè)空間維度與可視化效果之間的關(guān)系為es及vm的空間維度與可視化時(shí)視覺(jué)變量形狀、尺寸、方向、亮度、密度及色彩的選擇之間的關(guān)系;所述形式化表述為:基于觀察模式與實(shí)體所嵌入的空間環(huán)境的相差維度的分類(lèi)，根據(jù)es和vm的空間維度以及時(shí)間因素T選擇視覺(jué)變量。【文檔編號(hào)】G06F17/30GK105975512SQ201610274473【公開(kāi)日】2016年9月28日【申請(qǐng)日】2016年4月28日【發(fā)明人】虞昌彬,郭仁忠,杜清運(yùn),李霖,楊建剛,龐超逸,賀彪,趙志剛【申請(qǐng)人】浙江大學(xué)寧波理工學(xué)院