空间可视分析的关键技术和应用研究

论文题目: 空间可视分析的关键技术和应用研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 地图制图学与地理信息工程

作者: 应申

导师: 李霖

关键词: 空间可视分析,视域,视觉认知,城市形态,制图综合

文献来源: 武汉大学

发表年度: 2005

论文摘要: 地理信息系统的重要应用之一在于其空间分析能力,在国内外一直都备受关注,但却始终处于薄弱环节。GIS研究的是地理对象,它依赖于地理空间的地域性。而这种地域性受人类的感觉或视觉范围所限制,尽管现代技术一定程度上能帮助我们。人们通过视觉可视来对地理环境进行观测、认识和建模。观察和认识地理环境是空间可视分析的最本质的内容,在手段上其强调人们对地理空间可视的广度和粒度,这是认识和分析地理空间的基础。 人类对世界的认识主要依靠视觉,因此地理认知和分析主要处于这种可视空间下。基于地理空间的思考,论文探讨了视觉和心理空间,提出可视问题的概念和分类,该概念致力于解释可视问题的本质和内在联系。 空间可视分析和认知是分不开的,作为自然界主体的人是空间可视分析的基础,论文首先探讨人的视觉生理机能,进而分析视觉可视分析中的感知和认知,这是我们认识地理空间的根源。特别是空间视感中视域和分辨率,尽管在计算时处理的方法不同,但它们是研究空间可视分析计算的基础。视觉可视分析和空间感知与认知是密不可分的,一定外延上空间可视分析涵盖了视觉地理空间分析的全部内容,或者说两者是等价的。这是论文第二章研究的重要内容。 空间可视分析在可定量分析上表现为空间广度和空间粒度,而这是属于空间尺度的范畴。论文以空间尺度作为可视分析的理论基础,详细探讨了地理信息科学领域中的空间尺度问题。空间尺度问题出现在各种空间分析中,被认为是空间信息学科中一个最模糊和基本的方面。尺度是我们观察世界和研究世界的纽带,其核心问题是尺度依赖和尺度相关的自然性问题。任何依赖尺度的分析和推理都受被研究对象的广度和粒度约束。在可视分析中,尺度有两个类似意义。论文将尺度集成到空间可视分析中。其中涉及到空间视觉认知、方法论、过程或现象的概念框架等。本研究的目的是对空间尺度进行特征化、概念化,理解空间尺度在空间可视分析和制图表达中的效用,试图揭示空间尺度和制图综合的本质联系。论文探讨了空间尺度内在蕴涵的定义,包括认知尺度、空间广度、空间粒度、比例尺等,它们之间是互为影响和约束的,同时论文也探讨了对空间尺度在不同的分析层次上所研究的内容和关系。 空间可视分析的技术主要体现在可视性和视域的计算上。平面上表现为多边形环境中的视域计算,因其在应用中多描述为监视问题,因此也称之为平面监视问题。根据视点的位置、路径、运动和多边形环境的不同,平面监视问题表现为多种形式:多边形顶点监视、内部点监视、动态和路径监视、多点优化监视等。论文以典型的艺术馆问题为例论述了顶点监视的描述、求解方法。其核心是多边形分割和着色问题,难点或特殊点在于它是求解最差最优解。论文重点探讨了顶点监视、内部监视问题,探讨了基于视线运动的多边形分割情况,提出了沟的关键事件方法,并给出了具体的解决方法,能有效地探索多边形环境中的视域,其广泛地应用于各种监控领域和应用设计领域,如楼宇监视、路径规划等。同时简要论述了动态和路径监视,其求解的本质是一致的。 地形作为GIS空间分析的主要研究对象,同时也是空间可视分析的对象。三维地形可视分析由于其影响因素众多和地形特征的复杂性,在具体可视计算时,方法和手段也不尽相同。论文在第四章首先分析地形可视分析的影响因素,有客观自然的,也有主观人为的,主要有:地形特点、基础高程数据情况、视点的选择、高程值的获取方法、视点与目标点以及LOS的特点、数值计算特征、可视参数控制等等。这些影响因素是具体分析和应用时必须考虑的,要结合情况进行具体的处理。地形可视计算包括可视性LOS计算和可视域计算,通常可视性计算是视域计算的基础,但新的方法可以直接进行视域的计算(如多个体模拟)。论文具体探讨了可视性计算和视域计算的原理和方法。寻找合适的方法来进行可视分析的计算,减少计

论文目录:

空间可视分析的关键技术和应用研究

KEY TECHNIQUES AND APPLICATIONS OF SPATIAL VISIBILITY ANALYSIS

郑重声明

摘要

ABSTRACT

目录

图表索引

第一章 绪论

1.1 概述

1.2 空间的概念

1.2.1 地理空间

1.2.2 视觉与心理空间

1.3 空间可视分析及相关内容发展

1.3.1 空间可视分析的定义

1.3.2 可视分析的相关内容

1.3.2.1 空间分析

1.4 相关学科发展

1.4.1 计算几何

1.4.2 计算机图形学

1.4.3 机器视觉

1.4.4 空间认知

1.4.5 地理信息科学

1.4.6 天文学

1.5 空间可视分析研究的意义

1.5.1 完善空间分析理论

1.5.2 发展空间尺度和制图综合理论

1.5.3 空间查询的需要

1.5.4 提高GIS软件的空间决策能力

1.6 论文的主要研究内容

第二章 空间可视分析的理论依据

2.1 人眼视觉的生理和认知基础

2.1.1 视觉的生理机理

2.1.2 视觉的空间视感

2.1.3 视觉感知和空间认知

2.1.4 GISc中的空间视觉理论

2.1.4.1 视觉化

2.1.4.2 地图视觉感受与视觉变量

2.2 空间尺度

2.2.1 空间尺度的文献描述

2.2.2 空间尺度的定义

2.2.2.1 认知尺度

2.2.2.2 空间LOD

2.2.2.3 地图比例尺

2.2.2.4 空间粒度／分辨率

2.2.2.5 空间广度

2.2.3 空间尺度的分析

2.2.3.1 过程／操作尺度

2.2.3.2 观测尺度

2.2.3.3 分析尺度

2.2.3.4 现象尺度

2.3 本章小结

第三章 平面可视分析

3.1 基本概念

3.2 艺术馆问题

3.2.1 问题描述和有关定义

3.2.2 问题求解

3.2.3 艺术馆问题的复杂度

3.2.4 扩展艺术馆问题

3.3 基于LOS的内部监视

3.3.1 基本描述

3.3.2 沟与关键事件的形式化描述

3.3.3 沟的出现和消失的判断方法

3.3.4 基于LOS的可视域计算

3.3.5 复杂多边形内点视域的计算

3.3.6 顶点视域的计算

3.4 内部动态监视

3.4.1 追逐逃跑问题

3.4.2 最优巡视回路

3.5 本章小结

第四章 三维空间可视分析

4.1 图形图像领域判断可视的方法

4.2 三维可视分析

4.3 三维地形可视分析的影响因素

4.3.1 地形及环境特点

4.3.2 基础高程数据

4.3.3 观察点的选择

4.3.4 非数据点的定位高程

4.3.5 观察者、目标和LOS的特点

4.3.6 数据的不确定度

4.3.7 计算的特点

4.3.8 范围限制

4.3.9 可视性的可逆性

4.3.10 可视相关参数

4.4 三维可视计算

4.4.1 地形剖面分析

4.4.2 地形的可视计算

4.4.2.1 LOS可视计算

4.4.2.2 LOS算法综述

4.4.2.3 可视域计算

4.5 双增量法可视计算

4.5.1 计算设计

4.5.2 算法实验与分析

4.6 可视域的精度、不确定性和不变性

4.7 地形可视计算的有关问题

4.8 地形可视的变形及其应用

4.8.1 地形可视的变形

4.8.2 地形可视分析在军事中的应用

4.9 地形的可视覆盖

4.10 可视的认知分析

4.11 可视与地形特征要素

4.12 可视分析与三维VR场景

4.13 本章小结

第五章 可视分析在景观分析中的应用

5.1 可视分析的应用

5.2 景观可视分析

5.2.1 景观的概念

5.2.2 景观可视分析

5.3 景观可视分析的类型

5.3.1 城市景观

5.3.2 公路景观

5.3.3 风景景观

5.3.4 考古景观

5.4 东湖磨山景观可视评估

5.4.1 研究区域和地理数据

5.4.2 方法和数据处理

5.4.3 空间分析

5.4.4 结果分析

5.4.5 虚拟磨山视景系统

5.4.6 视景评估

5.4.7 结论与建议

5.5 城市景观可视评估

5.5.1 城市景观分析的需求

5.5.2 城市景观分析的内容

5.5.3 城市景观可视分析

5.5.4 城市景观可视评估

5.6 本章小结

第六章 空间可视分析与空间形态

6.1 可视分析定性和定量之说

6.2 可视分析的参数探讨

6.3 城市空间可视分析

6.3.1 几何集中性与可视集中性

6.3.2 可视图分析与人流运动

6.3.3 武汉中南地区空间可视分析

6.4 本章小结

第七章 可视分析与多尺度

7.1 概述

7.2 可视与制图综合

7.3 可视约束——广度和分辨率之比

7.4 多尺度与空间模式

7.5 本章小结

第八章 总结与展望

8.1 论文总结

8.2 论文创新

8.3 展望

参考文献

攻读博士期间的主要工作

后记

发布时间: 2006-03-27

参考文献

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• [5].模型驱动的网络数据的可视分析方法研究[D]. 刘玉华.华东师范大学2017
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• [8].用户行为数据的交互式可视挖掘方法研究[D]. 孙国道.浙江工业大学2015

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