專利名稱：一種在線專題地圖動(dòng)態(tài)構(gòu)建方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)地圖與空間信息服務(wù)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種在線專題地圖動(dòng)態(tài) 構(gòu)建方法。
背景技術(shù)：
在目前的各種電子地圖(集)系統(tǒng)中，地圖仍然是“預(yù)制品”，是預(yù)先設(shè)計(jì)制作并存 儲(chǔ)在系統(tǒng)中的，所謂“動(dòng)態(tài)”僅體現(xiàn)在用戶基于預(yù)制的有限版本形式在線定制個(gè)性化地圖， 這些系統(tǒng)本質(zhì)上是“預(yù)制”的地圖數(shù)據(jù)庫。從地圖學(xué)理論和技術(shù)層面看，地圖制圖和地圖應(yīng) 用仍然是兩個(gè)獨(dú)立過程，地圖信息傳輸模式?jīng)]有發(fā)生變化。傳統(tǒng)的地圖制圖技術(shù)鏈在地圖 制作人員與地圖用戶之間劃分了界限分明的多個(gè)階段，包括地圖制作、載體傳輸與認(rèn)知分 析等，用戶面對(duì)既成的地圖產(chǎn)品，只能被動(dòng)地接受，難于對(duì)其內(nèi)容或形式作個(gè)性化的重置， 另一方面，數(shù)據(jù)源的變更很難在地圖表達(dá)上得到快速反應(yīng)，需經(jīng)過漫長的程序過程。這一傳 統(tǒng)的技術(shù)模式與數(shù)字技術(shù)條件下與人們所期盼的信息動(dòng)態(tài)更新、形式自由組合、使用便捷 和制作簡(jiǎn)單等需求明顯不相適應(yīng)，為此產(chǎn)生了在線動(dòng)態(tài)制圖的需要。隨著面向服務(wù)的計(jì)算(SOC)的發(fā)展，空間數(shù)據(jù)和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)采用分布式存儲(chǔ)方式逐 漸取代以文件或部門數(shù)據(jù)庫單獨(dú)存儲(chǔ)等方式，這種以Web和數(shù)據(jù)庫相結(jié)合的方式使數(shù)據(jù)的 存取和共享變得容易。數(shù)據(jù)源從靜態(tài)到動(dòng)態(tài)以及分布式存儲(chǔ)的轉(zhuǎn)變必然催生新型地圖制圖 可視化方法。與此同時(shí)，傳感器網(wǎng)絡(luò)下的數(shù)據(jù)獲取能力日益提高，空間統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)呈指數(shù)級(jí)增 長，數(shù)據(jù)越來越豐富，更新周期愈來愈短，但信息分析解譯率相對(duì)滯后，以“預(yù)制”方式設(shè)計(jì) 制作電子地圖的做法已無法滿足空間信息快速共享的需求，迫切需要建立從數(shù)據(jù)到地圖的 “快速通道”，亦即打破傳統(tǒng)的地圖制作與地圖應(yīng)用相獨(dú)立的地圖信息傳輸模式，在網(wǎng)絡(luò)環(huán) 境下集成應(yīng)用空間和非空間數(shù)據(jù)庫，通過技術(shù)手段封裝地圖設(shè)計(jì)制作過程，在數(shù)據(jù)調(diào)用過 程中即刻將數(shù)據(jù)直接轉(zhuǎn)換為地圖，實(shí)現(xiàn)地圖制作真正的動(dòng)態(tài)化，徹底解決地理空間信息在 線共享的信息通道瓶頸問題。在線地圖集必須在保證傳統(tǒng)制圖質(zhì)量的同時(shí)及時(shí)動(dòng)態(tài)地反應(yīng)數(shù)據(jù)的更新。傳統(tǒng) 印刷版地圖尤其是地圖集，由于更新制作周期較長，傾向于在一幅地圖上展示盡可能多的 數(shù)據(jù)，這種方法把焦點(diǎn)放在地圖閱讀上而不是地圖分析和交互。在線地圖集中，每個(gè)獨(dú)立 地幅的數(shù)據(jù)來自一個(gè)海量的數(shù)據(jù)表，通過視覺變量的整合來展示數(shù)據(jù)不同方面特征。 Bertin最先提出的視覺變量包括尺寸、形狀、方向、亮度、色彩、紋理，其中尺寸、亮度可以用 來描述數(shù)據(jù)的定量尺度，其他變量用于描述數(shù)據(jù)的定性尺度。此后不同的制圖學(xué)家對(duì)其進(jìn) 行不同程度的擴(kuò)充。Wilkinson根據(jù)計(jì)算機(jī)制圖的特點(diǎn)劃分出形式(尺寸、形狀和旋轉(zhuǎn)角 度)，顏色(亮度、色彩、飽和度)，紋理(顆粒度、圖案、方向)以及光學(xué)效果(模糊、透明度)等視 覺變量。Huber在此基礎(chǔ)上提出一種通用多變量制圖方法。該方法針對(duì)不同的地層類 型和多重視覺變量，不同的地層對(duì)應(yīng)特定的聚合視覺變量集合。一個(gè)聚合視覺變量可 由一個(gè)或多個(gè)視覺變量來定義，并提供缺省的參數(shù)和圖層接口。多變量制圖方法綜合適合 各類地理要素的視覺變量，以最優(yōu)的方式對(duì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)交互式符號(hào)化，表現(xiàn)出解決地理數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和符號(hào)之間“三角問題”的可能性。(參見文獻(xiàn)1-4)
作為在線地圖集核心方法的動(dòng)態(tài)專題地圖制圖是一個(gè)復(fù)雜的交互過程，現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)專題 地圖(加拿大網(wǎng)絡(luò)地圖集、奧地利在線地圖集、歐盟統(tǒng)計(jì)地圖集等)都考慮了用戶需求，但有 的側(cè)重于界面交互，有的側(cè)重于數(shù)據(jù)表達(dá)交互，有的側(cè)重于上下文交互，但均未充分對(duì)分布 式統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析，存在諸多不足，例如可視化方法單一或未成體系，數(shù)據(jù)、符號(hào)、視 覺變量之間三者綜合關(guān)系體現(xiàn)不充分，數(shù)據(jù)與制圖的約束關(guān)系欠充分考慮，多采用分區(qū)統(tǒng) 計(jì)圖法等。(參見文獻(xiàn)5-7)
現(xiàn)有技術(shù)中，公開了一些網(wǎng)絡(luò)地圖方面的技術(shù)，如申請(qǐng)?zhí)枮?00610011338.2 (公 開號(hào)為CN101025739A)的網(wǎng)絡(luò)電子地圖的顯示、查詢及管理方法和系統(tǒng)，申請(qǐng)?zhí)枮?200710003723. 7 (公開號(hào)為CN101221562A)的網(wǎng)絡(luò)地圖服務(wù)平臺(tái)的數(shù)據(jù)更新方法及其系 統(tǒng)，申請(qǐng)?zhí)枮?00910050243. 5(公開號(hào)為CN101556166A)的一種網(wǎng)絡(luò)地圖顯示方法，申請(qǐng)?zhí)?為200910135349. 5 (公開號(hào)為CN101593209A)的一種交互式在線統(tǒng)計(jì)地圖生成與發(fā)布裝 置及方法。但上述相關(guān)專利專注于單純的基礎(chǔ)地理要素地圖發(fā)布，人機(jī)交互方式側(cè)重于數(shù) 據(jù)表達(dá)，沒有深入探究統(tǒng)計(jì)指標(biāo)與視覺變量的制約關(guān)系和分布式統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的交互可視化， 未能實(shí)現(xiàn)在線專題地圖的動(dòng)態(tài)構(gòu)建。文獻(xiàn) 1 Huber Stefan, Sieber Rene, Ruegsegger Marianne, Hurni Lorenz. Multivariate Mapping in High Quality Atlases [A].Proc. of the 23th Int. Cartographic Conf. (ICC) [C]. Moskau: [s. n. ], 2007
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發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述存在的技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種在線專題地圖動(dòng)態(tài)構(gòu)建方 法，以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)構(gòu)建個(gè)性化專題地圖。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明釆用如下的技術(shù)方案
①根據(jù)專題地圖表達(dá)空間的五元組模型，對(duì)異質(zhì)異構(gòu)的分布式統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和地理空間 數(shù)據(jù)進(jìn)行在線動(dòng)態(tài)時(shí)空建模，以時(shí)間、統(tǒng)計(jì)單元編碼作為兩者的公共域，在數(shù)據(jù)庫中分別動(dòng)態(tài)建立不同時(shí)間版本的空間數(shù)據(jù)和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)快照；
②根據(jù)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)的語義信息，并結(jié)合多變量地圖制圖方法，建立統(tǒng)計(jì)指標(biāo)、視覺變量、 地圖符號(hào)三個(gè)集合之間的有序映射，整合形成以聚合視覺變量為核心特征的制圖規(guī)則集；
③建立開放式專題地圖符號(hào)體系，用XML描述語言對(duì)其進(jìn)行形式化表達(dá)，依據(jù)所表達(dá) 的統(tǒng)計(jì)指標(biāo)特征動(dòng)態(tài)自適應(yīng)確定地圖符號(hào)形態(tài)；
④以“圖組一圖幅一插圖”逐級(jí)細(xì)化的邏輯層次模型組織形成在線地圖集，每幅專題 地圖支持用戶交互定制專題內(nèi)容、統(tǒng)計(jì)指標(biāo)、空間單元、符號(hào)形態(tài)和時(shí)間等參數(shù)，自動(dòng)建立 其XML描述結(jié)構(gòu)。所述步驟①中所述的專題地圖表達(dá)空間的五元組模型形式化描述為=Thematic Map = {Thematic, Spatial, Symbol, Indicator, Time}；
其中Thematic因子代表對(duì)應(yīng)的專題內(nèi)容，Spatial因子代表對(duì)應(yīng)的空間統(tǒng)計(jì)單元， Symbol因子代表可適用于該專題內(nèi)容的地圖表達(dá)形式，hdicator因子代表該專題內(nèi)容下 相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)指標(biāo)集合，Time因子代表對(duì)應(yīng)的統(tǒng)計(jì)時(shí)間。所述步驟②中選擇尺寸、形狀、色彩、亮度為基本視覺變量，根據(jù)所選定統(tǒng)計(jì)指標(biāo) 確定其語義類型和專題地圖符號(hào)類型，進(jìn)而確定相應(yīng)的聚合視覺變量。所述步驟③中網(wǎng)絡(luò)地圖符號(hào)描述語言的XML Schema根節(jié)點(diǎn)為 ThematicSymbolizer元素，包含制圖規(guī)則、指標(biāo)、符號(hào)或圖表元素；所述制圖規(guī)則包含尺 寸、形狀、色彩、亮度聚合視覺變量；所述指標(biāo)包含指標(biāo)名稱、分類、時(shí)間及對(duì)應(yīng)的空間信息， 符號(hào)或圖表節(jié)點(diǎn)則根據(jù)指標(biāo)空間特性選擇對(duì)應(yīng)的點(diǎn)、線、面或統(tǒng)計(jì)圖表元素。所述步驟④中在線地圖集以“圖組一圖幅一插圖”逐級(jí)細(xì)化的邏輯層次模型組織， 采用網(wǎng)絡(luò)專題地圖服務(wù)組合實(shí)現(xiàn)，具體包括以下步驟
服務(wù)以統(tǒng)計(jì)指標(biāo)為入口，主要操作為Ge ndicator、GetCartoRule、GetMap及 GetChart ；通過執(zhí)行GetIndicator操作獲取系統(tǒng)所提供的所有或部分指標(biāo)，或者按五元組 模型設(shè)置數(shù)據(jù)，確定制圖所需指標(biāo)；
所獲取的指標(biāo)用tse: Indicator元素描述，指標(biāo)的四個(gè)維度決定其基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)及適 宜的表達(dá)方式；指標(biāo)空間維度為點(diǎn)、線則相應(yīng)的專題圖層為點(diǎn)圖層、線圖層，專題符號(hào)據(jù)點(diǎn)、 線符號(hào)規(guī)范設(shè)置；空間維度為面，若為單個(gè)指標(biāo)則可據(jù)面符號(hào)規(guī)范設(shè)置，亦可通過圖表符號(hào) 表達(dá)，若為多個(gè)指標(biāo)或具有類別維度則據(jù)圖表規(guī)范設(shè)置；
確定表達(dá)方式后，執(zhí)行GetCartoRule請(qǐng)求制圖規(guī)則，其響應(yīng)結(jié)果用tseCartoRule描 述，與hdicator元素一一對(duì)應(yīng)，點(diǎn)、線、面圖層此時(shí)即可形成完整的TSE符號(hào)描述，生成圖 層樣式并提交GetMap請(qǐng)求，返回專題渲染后的地片；
圖表通過選擇指標(biāo)類型確定指標(biāo)語義，據(jù)此按符號(hào)表達(dá)能力推送適宜符號(hào)確定 tSe:ChartType，同時(shí)對(duì)圖表分級(jí)、定位、標(biāo)注、提示等進(jìn)行設(shè)置，完成圖表類型描述生成圖 層樣式提交GetChart請(qǐng)求，返回背景透明的專題統(tǒng)計(jì)圖表圖片；
返回的地片在客戶端通過圖層控制進(jìn)行疊加顯示組織為動(dòng)態(tài)地圖集，并集成放 大、縮小、漫游等常用地圖操作，使用戶能夠?qū)崟r(shí)生成所需專題地圖。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)和積極效果
1)本發(fā)明使得用戶獲得的地圖表達(dá)不僅包括地圖符號(hào)、顏色等形式表達(dá)的動(dòng)態(tài)定制， 還深入到地圖內(nèi)容、表示方法的自主制圖過程，充分滿足地圖用戶的個(gè)性化需求；2)本發(fā)明可以針對(duì)不同層次的用戶、設(shè)計(jì)出滿足其業(yè)務(wù)需求的專題地圖，效果明顯。


圖1是本發(fā)明中在線專題地圖動(dòng)態(tài)構(gòu)建方法流程示意圖。圖2是本發(fā)明中專題地圖表達(dá)空間的五元組模型示意圖。圖3是本發(fā)明中多變量制圖方法示意圖。圖4是本發(fā)明中在線地圖符號(hào)文檔結(jié)構(gòu)圖。圖5是本發(fā)明中專題地圖服務(wù)交互流程示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供一種在線專題地圖動(dòng)態(tài)構(gòu)建方法通過對(duì)異質(zhì)異構(gòu)的分布式統(tǒng)計(jì)指標(biāo) 數(shù)據(jù)進(jìn)行在線組織與動(dòng)態(tài)建模，采用多變量地圖制圖方法，首先建立統(tǒng)計(jì)指標(biāo)、視覺變量和 地圖符號(hào)三個(gè)集合之間的有序映射，進(jìn)而整合形成以聚合視覺變量為核心特征的制圖規(guī)則 集，最后以XML作為網(wǎng)絡(luò)地圖符號(hào)形式化描述語言，采用網(wǎng)絡(luò)專題地圖服務(wù)組合的形式，動(dòng) 態(tài)構(gòu)建個(gè)性化專題地圖，并以“圖組一圖幅一插圖”逐級(jí)細(xì)化的邏輯層次模型組織形成在線 地圖集。本發(fā)明兼顧分布式統(tǒng)計(jì)指標(biāo)特征和多變量制圖方法，根據(jù)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)的語義信息，構(gòu) 建相應(yīng)的專題地圖符號(hào)形式化體系，實(shí)現(xiàn)專題地圖動(dòng)態(tài)可視化表達(dá)和基于知識(shí)的在線地圖 集，確保統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)及時(shí)動(dòng)態(tài)更新并兼顧網(wǎng)絡(luò)地圖制圖質(zhì)量。本發(fā)明提供的在線專題地圖動(dòng)態(tài)構(gòu)建方法，包括以下步驟
步驟1 根據(jù)專題地圖表達(dá)空間的五元組模型，對(duì)異質(zhì)異構(gòu)的分布式統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和地理 空間數(shù)據(jù)進(jìn)行在線動(dòng)態(tài)時(shí)空建模，以時(shí)間、統(tǒng)計(jì)單元編碼作為兩者的公共域，在數(shù)據(jù)庫中分 別動(dòng)態(tài)建立不同時(shí)間版本的空間數(shù)據(jù)和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)快照。步驟2 根據(jù)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)的語義信息，并結(jié)合多變量地圖制圖方法，建立統(tǒng)計(jì)指標(biāo)、 視覺變量、地圖符號(hào)三個(gè)集合之間的有序映射，整合形成以聚合視覺變量為核心特征的制 圖規(guī)則集；
步驟3 建立開放式專題地圖符號(hào)體系，用XML描述語言對(duì)其進(jìn)行形式化表達(dá)，依據(jù)所 表達(dá)的統(tǒng)計(jì)指標(biāo)特征動(dòng)態(tài)自適應(yīng)確定地圖符號(hào)形態(tài)；
步驟4 以“圖組一圖幅一插圖”逐級(jí)細(xì)化的邏輯層次模型組織形成在線地圖集。每幅 專題地圖支持用戶交互定制專題內(nèi)容、統(tǒng)計(jì)指標(biāo)、空間單元、符號(hào)形態(tài)和時(shí)間等參數(shù)，自動(dòng) 建立其XML描述結(jié)構(gòu)。據(jù)此，在網(wǎng)絡(luò)專題地圖服務(wù)組合驅(qū)動(dòng)下，動(dòng)態(tài)構(gòu)建個(gè)性化專題地圖。步驟1中所述的專題地圖表達(dá)空間的五元組模型形式化描述具體為=Thematic Map = {Thematic, Spatial, Symbol, Indicator, Time}
其中Thematic因子代表對(duì)應(yīng)的專題內(nèi)容，Spatial因子代表對(duì)應(yīng)的空間統(tǒng)計(jì)單元， Symbol因子代表可適用于該專題內(nèi)容的地圖表達(dá)形式，hdicator因子代表該專題內(nèi)容下 相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)指標(biāo)集合，Time因子代表對(duì)應(yīng)的統(tǒng)計(jì)時(shí)間，上述多個(gè)因子從不同維度動(dòng)態(tài)交織 構(gòu)成一副完整的專題地圖Thematic Map。該模型對(duì)經(jīng)典的Bertin地圖符號(hào)參量體系進(jìn)行 了擴(kuò)充，研制了九因子參量地圖符號(hào)發(fā)生器(包括形狀、大小、方向、顏色、紋理、位置、結(jié)構(gòu)、 密度、均衡度等9個(gè)變量)，解決了專題地圖內(nèi)容繁多、形式多樣導(dǎo)致的地圖模型難于形式化 建模的難題?；谏鲜瞿Ｐ停瑢?shí)現(xiàn)對(duì)異質(zhì)異構(gòu)的分布式統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和地理空間數(shù)據(jù)進(jìn)行在線組織和動(dòng)態(tài)時(shí)空建模，以時(shí)間、統(tǒng)計(jì)單元編碼作為兩者的公共域，在數(shù)據(jù)庫中分別動(dòng)態(tài)建立 不同時(shí)間版本的空間數(shù)據(jù)和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)快照。步驟2中選擇尺寸、形狀、色彩、亮度為基本視覺變量，根據(jù)所選定統(tǒng)計(jì)指標(biāo)確定 其語義類型(總量、對(duì)比、動(dòng)態(tài)、結(jié)構(gòu)、復(fù)合及相關(guān)指標(biāo))和專題地圖符號(hào)類型(點(diǎn)、線、面及圖 表)，進(jìn)而確定相應(yīng)的聚合視覺變量。面狀符號(hào)通過色彩和亮度兩個(gè)視覺變量來區(qū)分總量指標(biāo)的定性、定量屬性，其他 指標(biāo)不宜或不能用面狀符號(hào)表示。線狀符號(hào)通過尺寸和顏色對(duì)線狀分布的總量指標(biāo)進(jìn)行 表示，尺寸表現(xiàn)為線的寬度、顏色，用于定性區(qū)分，對(duì)于動(dòng)態(tài)指標(biāo)可以運(yùn)用運(yùn)動(dòng)線法表示，加 上形狀變量區(qū)分不同的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)。點(diǎn)狀符號(hào)主要通過尺寸變量對(duì)總量指標(biāo)進(jìn)行定量描述， 色彩變量區(qū)分其不同類別，通過形狀、色彩區(qū)分對(duì)比指標(biāo)的定名量表，用尺寸表達(dá)其定量差 別，對(duì)于動(dòng)態(tài)指標(biāo)亦可用點(diǎn)狀圖層表示，用不同形狀、色彩的點(diǎn)狀符號(hào)表示其質(zhì)量特征，用 尺寸表示其動(dòng)態(tài)變化。步驟3中網(wǎng)絡(luò)地圖符號(hào)描述語言(Thematic Symbology Encoding,簡(jiǎn)稱TSE)， 其XML Schema根節(jié)點(diǎn)為ThematicSymbolizer元素，包含制圖規(guī)則(CartoRule)、指標(biāo) (Indicator)、符號(hào)(TPointSymbol izer> TLineSymbolizer 禾口 TPolygonSymbolizer)或圖 表(TChartSymbolizer)等元素。CartoRule包含尺寸、形狀、色彩、亮度等聚合視覺變量。 Indicator包含指標(biāo)名稱、分類、時(shí)間及對(duì)應(yīng)的空間信息，符號(hào)或圖表節(jié)點(diǎn)則根據(jù)指標(biāo)空間 特性選擇對(duì)應(yīng)的點(diǎn)、線、面或統(tǒng)計(jì)圖表等元素。步驟4中在線地圖集以“圖組一圖幅一插圖”逐級(jí)細(xì)化的邏輯層次模型組織，采用 網(wǎng)絡(luò)專題地圖服務(wù)組合實(shí)現(xiàn)。服務(wù)以統(tǒng)計(jì)指標(biāo)為入口，主要操作為GetIndicator、GetCartoRule、GetMap及 GetChart等。通過執(zhí)行GetIndicator操作獲取系統(tǒng)所提供的所有或部分指標(biāo)，也可以按五 元組模型設(shè)置數(shù)據(jù)，確定制圖所需指標(biāo)。所獲取的指標(biāo)用tse: Indicator元素描述，指標(biāo) 的四個(gè)維度決定其基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)及適宜的表達(dá)方式。指標(biāo)空間維度為點(diǎn)、線則相應(yīng)的專題 圖層為點(diǎn)圖層、線圖層，專題符號(hào)據(jù)點(diǎn)、線符號(hào)規(guī)范設(shè)置；空間維度為面，若為單個(gè)指標(biāo)則可 據(jù)面符號(hào)規(guī)范設(shè)置，亦可通過圖表符號(hào)表達(dá)，若為多個(gè)指標(biāo)或具有類別維度則據(jù)圖表規(guī)范 設(shè)置。確定表達(dá)方式后即執(zhí)行GetCartoRule請(qǐng)求制圖規(guī)則，其響應(yīng)結(jié)果用tse CartoRule 描述，與hdicator元素一一對(duì)應(yīng)。點(diǎn)、線、面圖層此時(shí)即可形成完整的TSE符號(hào)描述，生成 圖層樣式并提交GetMap請(qǐng)求，返回專題渲染后的地片。圖表則需選擇指標(biāo)類型確定指 標(biāo)語義，據(jù)此按符號(hào)表達(dá)能力推送適宜符號(hào)確定tSe:ChartType，同時(shí)對(duì)圖表分級(jí)、定位、標(biāo) 注、提示等進(jìn)行設(shè)置，完成圖表類型描述生成圖層樣式提交GetChart請(qǐng)求，返回背景透明 的專題統(tǒng)計(jì)圖表圖片。返回的地片在客戶端通過圖層控制進(jìn)行疊加顯示組織為動(dòng)態(tài)地 圖集，并集成放大、縮小、漫游等常用地圖操作，使用戶能夠?qū)崟r(shí)生成所需專題地圖。根據(jù)本發(fā)明提供的方法生成的地圖集，基于專題地圖表達(dá)空間的五元組模型，建 立開放式專題地圖符號(hào)形式化體系，形成XML符號(hào)描述規(guī)則集，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)專題 地圖服務(wù)集；動(dòng)態(tài)構(gòu)建的專題地圖可用于任何為增強(qiáng)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)空間可視化及交 互分析特征的網(wǎng)絡(luò)地圖產(chǎn)品中，既可作為地圖服務(wù)源以嵌入形式調(diào)用并與自身專題統(tǒng)計(jì)數(shù) 據(jù)整合構(gòu)建獨(dú)立專題地圖發(fā)布系統(tǒng)，也獨(dú)立通過五元組建模構(gòu)建動(dòng)態(tài)地圖集。與常規(guī)電子地圖(集)將地圖預(yù)制存儲(chǔ)的表現(xiàn)模式相比，本發(fā)明特色集中體現(xiàn)在對(duì)“動(dòng)態(tài)性”意義的完整詮釋上，即實(shí)現(xiàn)了 “地圖內(nèi)容”的在線實(shí)時(shí)生成與“地圖形式”的自適 應(yīng)表現(xiàn)。本發(fā)明根據(jù)分布式統(tǒng)計(jì)指標(biāo)特征及交互動(dòng)態(tài)制圖需求，設(shè)定不同指標(biāo)語義下的聚 合視覺變量形成多變量制圖方法，以XML語言對(duì)在線地圖符號(hào)進(jìn)行描述可以根據(jù)所表達(dá)的 指標(biāo)動(dòng)態(tài)調(diào)整符號(hào)可視化形態(tài)，實(shí)現(xiàn)基于知識(shí)的專題制圖，在確保專題地圖質(zhì)量的同時(shí)及 時(shí)地反應(yīng)數(shù)據(jù)的更新。其一般規(guī)律是(1)如果需要設(shè)定數(shù)據(jù)，則根據(jù)五元組模型建立統(tǒng)計(jì) 時(shí)空數(shù)據(jù)庫，進(jìn)而選取指標(biāo)、設(shè)置符號(hào)、修改符號(hào)描述、獲取地圖；(2)如不需設(shè)定數(shù)據(jù)，則 請(qǐng)求現(xiàn)有數(shù)據(jù)，選取指標(biāo)，按五元組模型、制圖規(guī)則直接可視化展現(xiàn)，對(duì)于專業(yè)用戶則可進(jìn) 一步對(duì)符號(hào)進(jìn)行定制；(3)指標(biāo)數(shù)據(jù)發(fā)生更新后，系統(tǒng)自動(dòng)可視化反應(yīng)數(shù)據(jù)更新，無需手動(dòng) 操作。本發(fā)明方法簡(jiǎn)單，能根據(jù)用戶的身份、需求和上下文信息，動(dòng)態(tài)的為其定制滿足專業(yè) 需求的在線交互制圖任務(wù)流，并且識(shí)別用戶下一步即將要做的任務(wù)并做出相應(yīng)調(diào)整，相應(yīng) 的用戶交互接口可以通過向?qū)韺?shí)現(xiàn)。下面以具體實(shí)施例結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明
本發(fā)明的在線專題地圖動(dòng)態(tài)構(gòu)建方法，針對(duì)不同的指標(biāo)特性基于在線制圖規(guī)則動(dòng)態(tài)生 成不同的專題地圖服務(wù)，通過用戶交互提供最適宜的可視化任務(wù)流。任務(wù)流始于指標(biāo)選取， 包括與該制圖任務(wù)有關(guān)的指標(biāo)、空間、時(shí)間數(shù)據(jù)的選取。接下來的任務(wù)可以是統(tǒng)計(jì)分析、可 視化設(shè)計(jì)、制圖輸出、客戶端展現(xiàn)(專業(yè)用戶)，也可以是按五元組模型、制圖規(guī)則直接可視 化展現(xiàn)。圖1為本發(fā)明在線交互制圖方法的流程示意圖。如圖1所示，本發(fā)明提供的在線 專題地圖動(dòng)態(tài)構(gòu)建方法，主要包括專題地圖表達(dá)空間的五元組模型1，用于對(duì)分布式統(tǒng)計(jì) 數(shù)據(jù)建模、存儲(chǔ)、分析及時(shí)空映射；網(wǎng)絡(luò)制圖規(guī)則2，根據(jù)從五元組模型1以及多變量制圖方 法進(jìn)行制圖視覺變量設(shè)計(jì)、符號(hào)設(shè)計(jì)；在線地圖符號(hào)3，用于在線地圖符號(hào)描述，根據(jù)網(wǎng)絡(luò) 制圖規(guī)則2中所設(shè)計(jì)符號(hào)，給地圖符號(hào)的使用者設(shè)置相關(guān)指標(biāo)的機(jī)會(huì)，并且在地圖符號(hào)顯 示時(shí)根據(jù)相關(guān)的指標(biāo)確定符號(hào)的形態(tài)；專題地圖服務(wù)4，用于根據(jù)在線地圖符號(hào)描述3提交 專題地圖服務(wù)請(qǐng)求，返回相應(yīng)的專題地片，并提供接口進(jìn)行交互定制，并據(jù)此組織為在 線地圖集。圖2進(jìn)一步描繪了上述專題地圖表達(dá)空間的五元組模型1的結(jié)構(gòu)和處理過程。 如圖2所示，上述五元組模型具體為Thematic Map = {Thematic, Spatial, Symbol, Indicator, Time}。其中Thematic代表對(duì)應(yīng)的專題內(nèi)容，例如社會(huì)經(jīng)濟(jì)(人口、工業(yè)、房地 產(chǎn)、交通和金融等)；Spatial代表對(duì)應(yīng)的空間統(tǒng)計(jì)單元，例如國家、省、市、區(qū)或縣、街道辦、 社區(qū)和網(wǎng)格等，呈現(xiàn)為金字塔模型；Symbol代表可適用于該專題內(nèi)容的地圖表達(dá)形式，約 束相應(yīng)統(tǒng)計(jì)尺度下的地圖表達(dá)形式，例如柱狀圖、餅圖、折線圖和組合圖等；Indicator代 表該專題內(nèi)容下相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)指標(biāo)集合，例如人口規(guī)模和密度、工業(yè)產(chǎn)值和商品房銷售等； Time表示相應(yīng)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)時(shí)間尺度，按時(shí)間順序單向變化(如年國民生產(chǎn)總值按年度 單向變化等)或周期變化(如氣溫隨著月份呈周期性起伏變化等)進(jìn)行組織。上述多個(gè)維度 動(dòng)態(tài)交織構(gòu)成完整的專題地圖Thematic Map。圖3進(jìn)一步描繪了網(wǎng)絡(luò)制圖規(guī)則2的構(gòu)成與主要內(nèi)容。如圖3所示，上述制圖規(guī) 則具體為指標(biāo)類型與專題圖層類型確定相應(yīng)的聚合視覺變量，其中指標(biāo)類型包括總量、對(duì) 比、動(dòng)態(tài)、結(jié)構(gòu)、復(fù)合和相關(guān)指標(biāo)，專題圖層類型包括點(diǎn)狀、線狀、面狀及圖表。依據(jù)所選的統(tǒng) 計(jì)指標(biāo)的維度及個(gè)數(shù)，即可知道專題圖層類型，進(jìn)而獲得相應(yīng)的聚合視覺變量，生成適宜的 網(wǎng)絡(luò)制圖規(guī)則。
圖4進(jìn)一步描繪了在線地圖符號(hào)3的描述體系(TSE)。如圖4所示，上述在線地圖 符號(hào)3具體為TSE在指標(biāo)驅(qū)動(dòng)下，整合制圖規(guī)則、指標(biāo)、符號(hào)或圖表。制圖規(guī)則包含尺寸、 形狀、色彩、亮度等聚合視覺變量。指標(biāo)包含指標(biāo)字段、分類、時(shí)間及對(duì)應(yīng)的空間信息，符號(hào) 或圖表節(jié)點(diǎn)則根據(jù)指標(biāo)空間特性選擇對(duì)應(yīng)的點(diǎn)、線、面或統(tǒng)計(jì)圖表等元素。點(diǎn)、線、面符號(hào)元 素繼承自SE規(guī)范，加入專題要素分級(jí)(tse ThematicClass)。圖表元素定義了圖表類型、圖 表語義、圖表分級(jí)、圖表定位、圖表標(biāo)注及圖表提示等六個(gè)元素。圖表類型描述了統(tǒng)計(jì)圖表 所支持的符號(hào)類型，從預(yù)先定義的特定的符號(hào)名稱中選取，基本統(tǒng)計(jì)符號(hào)類型如表1所示。 圖表語義用于描述圖表所引用的制圖規(guī)貝1J、指標(biāo)以及指標(biāo)語義關(guān)系，可引用多個(gè)指標(biāo)。指標(biāo) 語義關(guān)系見圖3中的指標(biāo)類型，根據(jù)引用指標(biāo)個(gè)數(shù)和語義進(jìn)行篩選。圖表分級(jí)則映射為指 標(biāo)數(shù)據(jù)的分類分級(jí)，根據(jù)指標(biāo)數(shù)據(jù)特性推送最適宜的數(shù)據(jù)分類分級(jí)方式，等差、等比等。圖 表定位派生自SE規(guī)范中的seTointPlacement，用于改變圖表放置位置，為可選，缺省狀態(tài) 根據(jù)指標(biāo)空間屬性及圖面配置自動(dòng)定位。圖表標(biāo)注、提示用于控制統(tǒng)計(jì)符號(hào)的文本標(biāo)注、動(dòng) 態(tài)提示是否顯示，為可選，沒做設(shè)置則不對(duì)符號(hào)進(jìn)行標(biāo)注、提示。用戶只要通過選取相應(yīng)指 標(biāo)，或采用系統(tǒng)缺省的配置，或者自己根據(jù)制圖規(guī)則修改相應(yīng)的配置，定義指標(biāo)間的語義關(guān) 系，從而實(shí)現(xiàn)符號(hào)或圖表根據(jù)不同指標(biāo)動(dòng)態(tài)表達(dá)。圖5進(jìn)一步描繪了專題地圖服務(wù)4(Web Thematic Map Service，簡(jiǎn)稱WTM)交 互任務(wù)流。如圖5所示，上述專題地圖服務(wù)4進(jìn)一步包括統(tǒng)計(jì)指標(biāo)節(jié)點(diǎn)41，用于通過 GetIndicator或ktlndicator接口提供、設(shè)置或轉(zhuǎn)換專題指標(biāo)數(shù)據(jù)，依據(jù)1進(jìn)行統(tǒng)計(jì) 數(shù)據(jù)建模，請(qǐng)求結(jié)果用tse: Indicator元素描述指標(biāo)的四個(gè)維度；制圖規(guī)則節(jié)點(diǎn)42，依 據(jù)用戶請(qǐng)求的指標(biāo)執(zhí)行GetCart0Rule操作獲取相應(yīng)專題符號(hào)的規(guī)則描述，請(qǐng)求結(jié)果用 tse:CartorRule元素描述指標(biāo)對(duì)應(yīng)的聚合視覺變量；符號(hào)描述節(jié)點(diǎn)43，依據(jù)用戶請(qǐng)求的 指標(biāo)及相應(yīng)規(guī)則描述，與基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)、指標(biāo)整合之后形成完整的專題符號(hào)描述，為一個(gè) 完整的TSE符號(hào)描述文檔；可視化節(jié)點(diǎn)44，包括GetMap操作、GetChart操作，據(jù)專題符 號(hào)描述、圖層樣式描述執(zhí)行上述操作返回專題地片在客戶端動(dòng)態(tài)展示。從任務(wù)流程 上看，由指標(biāo)到地圖可以劃分為四個(gè)不同的層次選取指標(biāo)直接成圖(41 — 44)，選取指 標(biāo)設(shè)置符號(hào)、請(qǐng)求圖層描述獲取地圖(41 — 43 — 44)，選取指標(biāo)設(shè)置符號(hào)、修改符號(hào)描述 獲取地圖(41 — 42 — 44)，選取指標(biāo)設(shè)置符號(hào)、修改符號(hào)描述、請(qǐng)求圖層描述獲取地圖 (41 — 42 — 43 — 44)。四個(gè)層次以指標(biāo)作為驅(qū)動(dòng)逐層推進(jìn)，針對(duì)不同功能需求用戶定制任 務(wù)流滿足動(dòng)態(tài)制圖需要。以上實(shí)施例僅供說明本發(fā)明之用，而非對(duì)本發(fā)明的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人 員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以作出各種變換或變型，因此所有等同的 技術(shù)方案，都落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種在線專題地圖動(dòng)態(tài)構(gòu)建方法，其特征在于，包括以下步驟①根據(jù)專題地圖表達(dá)空間的五元組模型，對(duì)異質(zhì)異構(gòu)的分布式統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和地理空間 數(shù)據(jù)進(jìn)行在線動(dòng)態(tài)時(shí)空建模，以時(shí)間、統(tǒng)計(jì)單元編碼作為兩者的公共域，在數(shù)據(jù)庫中分別動(dòng) 態(tài)建立不同時(shí)間版本的空間數(shù)據(jù)和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)快照；②根據(jù)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)的語義信息，并結(jié)合多變量地圖制圖方法，建立統(tǒng)計(jì)指標(biāo)、視覺變量、 地圖符號(hào)三個(gè)集合之間的有序映射，整合形成以聚合視覺變量為核心特征的制圖規(guī)則集；③建立開放式專題地圖符號(hào)體系，用XML描述語言對(duì)其進(jìn)行形式化表達(dá)，依據(jù)所表達(dá) 的統(tǒng)計(jì)指標(biāo)特征動(dòng)態(tài)自適應(yīng)確定地圖符號(hào)形態(tài)；④以“圖組一圖幅一插圖”逐級(jí)細(xì)化的邏輯層次模型組織形成在線地圖集，每幅專題 地圖支持用戶交互定制專題內(nèi)容、統(tǒng)計(jì)指標(biāo)、空間單元、符號(hào)形態(tài)和時(shí)間等參數(shù)，自動(dòng)建立 其XML描述結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在線專題地圖動(dòng)態(tài)構(gòu)建方法，其特征在于所述步驟①中所述的專題地圖表達(dá)空間的五元組模型形式化描述為=Thematic Map = {Thematic, Spatial, Symbol, Indicator, Time}；其中Thematic因子代表對(duì)應(yīng)的專題內(nèi)容，Spatial因子代表對(duì)應(yīng)的空間統(tǒng)計(jì)單元， Symbol因子代表可適用于該專題內(nèi)容的地圖表達(dá)形式，hdicator因子代表該專題內(nèi)容下 相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)指標(biāo)集合，Time因子代表對(duì)應(yīng)的統(tǒng)計(jì)時(shí)間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的在線專題地圖動(dòng)態(tài)構(gòu)建方法，其特征在于所述步驟②中選擇尺寸、形狀、色彩、亮度為基本視覺變量，根據(jù)所選定統(tǒng)計(jì)指標(biāo)確定 其語義類型和專題地圖符號(hào)類型，進(jìn)而確定相應(yīng)的聚合視覺變量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的在線專題地圖動(dòng)態(tài)構(gòu)建方法，其特征在于所述步驟③中網(wǎng)絡(luò)地圖符號(hào)描述語言的XML khema根節(jié)點(diǎn)為ThematicSymbolizer元 素，包含制圖規(guī)則、指標(biāo)、符號(hào)或圖表元素；所述制圖規(guī)則包含尺寸、形狀、色彩、亮度聚合視 覺變量；所述指標(biāo)包含指標(biāo)名稱、分類、時(shí)間及對(duì)應(yīng)的空間信息，符號(hào)或圖表節(jié)點(diǎn)則根據(jù)指 標(biāo)空間特性選擇對(duì)應(yīng)的點(diǎn)、線、面或統(tǒng)計(jì)圖表元素。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的在線專題地圖動(dòng)態(tài)構(gòu)建方法，其特征在于所述步驟④中在線地圖集以“圖組一圖幅一插圖”逐級(jí)細(xì)化的邏輯層次模型組織，采用網(wǎng)絡(luò)專題地圖服務(wù)組合實(shí)現(xiàn)，具體包括以下步驟服務(wù)以統(tǒng)計(jì)指標(biāo)為入口，主要操作為Ge ndicator、GetCartoRule、GetMap及 GetChart ；通過執(zhí)行GetIndicator操作獲取系統(tǒng)所提供的所有或部分指標(biāo)，或者按五元組 模型設(shè)置數(shù)據(jù)，確定制圖所需指標(biāo)；所獲取的指標(biāo)用tse: Indicator元素描述，指標(biāo)的四個(gè)維度決定其基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)及適 宜的表達(dá)方式；指標(biāo)空間維度為點(diǎn)、線則相應(yīng)的專題圖層為點(diǎn)圖層、線圖層，專題符號(hào)據(jù)點(diǎn)、 線符號(hào)規(guī)范設(shè)置；空間維度為面，若為單個(gè)指標(biāo)則可據(jù)面符號(hào)規(guī)范設(shè)置，亦可通過圖表符號(hào) 表達(dá)，若為多個(gè)指標(biāo)或具有類別維度則據(jù)圖表規(guī)范設(shè)置；確定表達(dá)方式后，執(zhí)行GetCartoRule請(qǐng)求制圖規(guī)則，其響應(yīng)結(jié)果用tseCartoRule描 述，與hdicator元素一一對(duì)應(yīng)，點(diǎn)、線、面圖層此時(shí)即可形成完整的TSE符號(hào)描述，生成圖 層樣式并提交GetMap請(qǐng)求，返回專題渲染后的地片；圖表通過選擇指標(biāo)類型確定指標(biāo)語義，據(jù)此按符號(hào)表達(dá)能力推送適宜符號(hào)確定tSe:ChartType，同時(shí)對(duì)圖表分級(jí)、定位、標(biāo)注、提示等進(jìn)行設(shè)置，完成圖表類型描述生成圖 層樣式提交GetChart請(qǐng)求，返回背景透明的專題統(tǒng)計(jì)圖表圖片；返回的地片在客戶端通過圖層控制進(jìn)行疊加顯示組織為動(dòng)態(tài)地圖集，并集成放 大、縮小、漫游等常用地圖操作，使用戶能夠?qū)崟r(shí)生成所需專題地圖。
全文摘要
本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)地圖與空間信息服務(wù)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種在線專題地圖動(dòng)態(tài)構(gòu)建方法。本發(fā)明通過對(duì)異質(zhì)異構(gòu)的分布式統(tǒng)計(jì)指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行在線組織與動(dòng)態(tài)建模，采用多變量地圖制圖方法，首先建立統(tǒng)計(jì)指標(biāo)、視覺變量和地圖符號(hào)三個(gè)集合之間的有序映射，進(jìn)而整合形成以聚合視覺變量為核心特征的制圖規(guī)則集，最后以XML作為網(wǎng)絡(luò)地圖符號(hào)形式化描述語言，采用網(wǎng)絡(luò)專題地圖服務(wù)組合的形式，動(dòng)態(tài)構(gòu)建個(gè)性化專題地圖，并以“圖組—圖幅—插圖”逐級(jí)細(xì)化的邏輯層次模型組織形成在線地圖集。本發(fā)明使得用戶獲得的地圖表達(dá)包括地圖符號(hào)、顏色等形式表達(dá)的動(dòng)態(tài)定制，充分滿足地圖用戶的個(gè)性化需求，可以針對(duì)不同層次的用戶、設(shè)計(jì)出滿足其業(yè)務(wù)需求的專題地圖，效果明顯。
文檔編號(hào)G09B29/00GK102129464SQ20111006035
公開日2011年7月20日 申請(qǐng)日期2011年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月14日
發(fā)明者任福, 曾興國, 杜清運(yùn), 趙飛 申請(qǐng)人:武漢大學(xué)