一种地理空间信息自适应多终端可视化方法
【专利摘要】一种地理空间信息自适应多终端可视化方法，其不同之处在于，该方法基于三层架构体系结构，顶层是直接和用户交互的空间数据可视化界面层，用于将空间数据根据自适应图形设计方案进行图形显示，同时还根据用户情况生成各种适应用户的界面呈现给用户；功能层用于实现整个自适应空间数据可视化过程，包括自适应空间数据可视化的各种核心控制模型，包括自适应图形版式模型、自适应图形表达模型、自适应地图符号设计；数据层则是空间数据库，包括用户管理、地理时空数据分析处理模型。本发明提出的技术方法相较于现有的终端可视化方法，在保持个性化的前提之下，还考虑了主动性、空间属性，以及适应多终端的方法，使得基于地理空间信息服务真正满足多种终端的确切需求。
【专利说明】一种地理空间信息自适应多终端可视化方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及计算机云计算技术、空间数据库设计建模与地理空间数据可视化显示的交叉领域，尤其涉及一种地理空间信息自适应多终端可视化方法。
【背景技术】
[0002]随着手机、平板、车载以及其它的具有网络通讯功能的嵌入式设备不断广泛深入应用，传统的自适应终端可视化技术仅仅强调对应用环境相关地图专题内容的自适应综合选取过滤和细节层次的自适应简化表达，缺乏对用户的知识、行为和认知能力，并且针对特定应用的符号库与绑定式符号配置方法难以主动自适应多种终端，存在可视化方法规范和设计原则、用户模型算法不完善等问题，无法满足用户个性化的要求、标准不统一等问题。
[0003]自适应服务技术即智能服务是在集成现有多方面的信息技术及其应用基础上，以用户需求为中心，进行服务模式和商业模式的创新。因此，智能服务的实现需要涉及到跨平台、多元化的技术支撑,如数据挖掘技术、人工智能技术、SOA相关技术等。针对地理空间数据的自适应处理和服务，由于空间数据和空间数据处理的特殊性使常规云计算技术并不完全适用，GIS在云计算环境下进行应用还存在自适应载体变换、自适应传输变换、数据多尺度变换等问题。
[0004]当前空间信息服务系统强调的是服务标准化、规范化，忽视了个性化需求，空间信息用户个性服务的研究相对落后，现存的现有的建模技术存在一些缺陷，表达用户的兴趣并不是很完整，因此导致最终的推荐效果不理想，用户模型的更新技术及怎样根据用户的需要适时自动的为用户提供服务有待改进。
【发明内容】
[0005]为了克服上述不足之处，本发明提出一种地理空间信息自适应多终端可视化方法，该方法是以用户场景、人机交互行为、知识推理机制和用户反馈评价为基础，具备基于用户模型和适应硬件的自组织、自导航能力，以及预测用户行为的能力。
[0006]本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是:地理空间信息自适应多终端可视化方法，其不同之处在于，该方法基于三层架构体系结构，顶层是直接和用户交互的空间数据可视化界面层，用于将空间数据根据自适应图形设计方案进行图形显示，同时还根据用户情况生成各种适应用户的界面呈现给用户；功能层用于实现整个自适应空间数据可视化过程，包括自适应空间数据可视化的各种核心控制模型，包括自适应图形版式模型、自适应图形表达模型、自适应地图符号设计；数据层则是空间数据库，包括用户管理、地理时空数据分析处理模型。
[0007]本发明的有益效果是:本技术可以智能化地感知用户输入，推测用户行为，同时还为系统提供用户灵便可用的操作界面，功能上易于操作、界面友好，所提供的内容引起用户的兴趣，可视化效果让用户感到愉悦。通过采用自适应载体变化技术、大规模时空多尺度表达技术和地理空间数据可视化技术的自适应多终端可视化技术，很好的解决了当前终端多样化、实时在线的高效变换模型和前景背景的协调一致、空间约束下多尺度数据可视化方法等问题。该技术并不是固步自封的，而是通过信息反馈机制，不断地进行学习、完善，使提供的服务更加人性化、更好地被具有不同特征和不同需求的用户所使用。基于移动终端操作系统提供的自适应终端的网页应用框架设计、自适应终端的程序应用框架设计等，通过自适应载体变化技术、大规模时空多尺度表达技术和地理空间数据可视化技术的自适应多终端可视化技术，采用层次结构和快速索引方法为新技术下各种可视化载体在线、实时、高效的场景显示，满足用户的不同需求。本发明提出的技术方法相较于现有的终端可视化方法，在保持个性化的前提之下，还考虑了主动性、空间属性，以及适应多终端的方法，使得基于地理空间信息服务真正满足多种终端的确切需求。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1是本发明实施例自适应地理空间数据可视化技术路线。
[0009]图2是本发明实施例自地图自适应载体变换框架。
[0010]图3是本发明实施例自可视化算法库。
【具体实施方式】
[0011]如图1-图3，本发明实施方式需要解决以下问题:建立适应不同类型用户的用户模型、建立对地理空间数据可视化系统用户进行分类的标准、建立能够根据用户需求进行动态构建和重构的数据管理机制、考虑自适应的图形和符号显示和具有自适应特征的用户界面等。
[0012]自适应地理空间数据可视化是以用户场景、人机交互行为、知识推理机制和用户反馈评价为基础，具备基于用户模型和适应硬件的自组织、自导航能力，以及预测用户行为的能力。基于主流移动终端操作系统提供的自适应终端的网页应用框架设计、自适应终端的程序应用框架设计等技术，自适应地理空间数据可视化引擎的技术路线如图1所示。
[0013]用户个性化服务主要是从用户的描述文件、资源文件、情景感知等方面构建用户模型，为用户提供适时的服务。建模所用信息大致有地图用户(包括读图能力、知识水平、教育、喜好)、地图目的(包括任务、空间扩展、要素相关性)、条件(包括位置、时间、方位、环境)和地图媒介(显示大小与参数、传输率、交互性、软件能力)。用户的个性化信息反馈有两种方法:隐含的用户反馈和明确的用户反馈。明确的反馈需要用户直接参与，由他提供自己的一些信息、对当前文档和页面的评价以及对系统的评价等，从而达到学习的目的。
[0014]基于用户模型对应用环境、用户行为、用户场景信息和出图规则等进行描述、分类以及识别，进行自适应用户场景。其中用户场景包括用户用图目的、当前位置、速度、时间、方向等；对获取到的地理时空数据进行分析处理，同时将数据传到空间数据可视化评价模块用于最终结果的分析与评价；应用人工智能的技术，根据用户场景、行为等，对经过分析处理后的地理时空数据，通过自适应图形版式模型、自适应图形表达模型以及选择相应的自适应图形符号，最终生成个性化图形；在国产移动端等不同终端操作系统提供的自适应终端显示技术基础上，实现对地图自适应载体的变换。国产操作系统提供的自适应终端显示主要提供自动选择与设备相匹配的分辨率最好的资源显示，提供不同分辨率的应用程序UI设计，通过布局来控制Π显示，系统将提供具有对齐功能、边距功能和高度与宽度功能的指定的布局设置来实现指定的布局，可以为不同分辨率的屏幕设计不同的显示布局，并且提供不同设备间的屏幕可控显示与操控交互设计等。
[0015]建立面向多种载体的地图变换模型，解决载体变换过程中的自适应问题。如图2为地图自适应载体变换框架。实时在线的高效变换模型通过中间件技术基于地图变换规则库对水系、居民地、道路、地形地貌等不同要素在不同比例尺间实施的地图综合方法构建各类地图变换模型。为提高数据处理、显示和传输的效率，建立空间数据的层次、瓦片或金字塔数据存储结构，通过离线式地图综合对空间数据进行预处理，生成多尺度空间信息并存储于该结构中，合理划分在线式与离线式综合处理任务，以求在总体上提高多尺度信息服务的响应效率。
[0016]前景背景的协调一致是指地图往往作为背景信息，需要与前景信息相协调。如导航定位电子地图，前景信息为移动终端的适时位置，当车辆在城际之间行驶时需要概略的背景信息(如高速公路等)，当车辆在城内行驶时需要详细的背景信息(如街区、接到、酒店、停车场等)。为满足这种自适应的背景显示，拟采用动态、连续、光滑的尺度变换技术实现地图数据的无机变换，在变换尺度、视点、专题信息的同时，较好地保持用户的感兴趣区域，避免跳跃导致的视点丢失。
[0017]大规模时空数据的多尺度表达将提高可视分析的可扩充性，其技术框图如图3所示。设计大尺度数据的多尺度表达，即建立层次结构和快速索引方法。由于显示设备的精度和分辨率具有一定的物理局限，可将大尺度数据分解重组为时间域、空间域或频域的表达，提供数据的动态可视化，以此解决在空间约束下多尺度数据可视化方法问题。高维数据处理是将数据表达为高维空间中的流形，实施保持数据属性的降维，生成易感知的二维或三维表示。对于时空数据流，由于大量的数据以流的形式获取，我们将重点研究时空有序数据的可视化技术，结合模式识别理论(如隐马尔科夫链、粒子滤波器等)挖掘时空数据在时间域上的相关性和连贯性，并设计对在线获取的高维非结构化数据进行实时的可视化的方法。
[0018]通过系统提供给用户灵便可用的操作界面智能化地感知用户输入，推测用户行为，进行UI设计、界面设计、工具设计等自适应用户界面操作；
为用户提供该环境下最佳的空间信息服务，功能上易于操作、界面友好，将得到的自适应空间数据图形表达展示给用户；
依据用户满意度对得到的结果进行自适应空间数据可视化评价，将得到的信息反馈到自适应空间数据可视化设计、自适应用户界面，使得到的结果更加完善。
[0019]具体的，本发明包含以下步骤:
步骤I)进行自适应用户场景，获取地理时空数据；
步骤2)对获取到的地理时空数据进行分析处理，同时将数据传到空间数据可视化评价模块用于最终结果的分析与评价；
步骤3)进行自适应空间数据可视化设计，最终生成个性化图形；
步骤4)输出最终生成的个性化图形，进行自适应用户界面；
步骤5)为用户提供该环境下最佳的空间信息服务，功能上易于操作、界面友好，将得到的自适应空间数据图形表达展示给用户；
步骤6)依据用户满意度对得到的结果进行自适应空间数据可视化评价，将得到的信息反馈到自适应空间数据可视化设计、自适应用户界面，使得到的结果更加完善。
【权利要求】
1.一种地理空间信息自适应多终端可视化方法，其特征在于，该方法基于三层架构体系结构，顶层是直接和用户交互的空间数据可视化界面层，用于将空间数据根据自适应图形设计方案进行图形显示，同时还根据用户情况生成各种适应用户的界面呈现给用户；功能层用于实现整个自适应空间数据可视化过程，包括自适应空间数据可视化的各种核心控制模型，包括自适应图形版式模型、自适应图形表达模型、自适应地图符号设计；数据层则是空间数据库，包括用户管理、地理时空数据分析处理模型。
【文档编号】G06F9/44GK104391922SQ201410665623
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年11月20日 优先权日:2014年11月20日
【发明者】刘福江, 林伟华, 徐战亚, 郭艳, 黄彩春, 郭振辉 申请人:武汉图歌信息技术有限责任公司