一种基于基态修正的动态标注实现方法
专利名称：一种基于基态修正的动态标注实现方法
技术领域：
本发明涉及地球空间信息系统和计算机图形学，更具体的，涉及一种可以应用于计算机地图制图的基于基态修正的动态标注实现方法。
背景技术：
地图就是依据一定的数学法则，使用制图语言，通过制图综合，在一定在载体上表达地球(或其他天体)上各种事物的空间分布、联系及时间中的发展变化状态的图形。地图标注是用户根据自身需要在地图上加载信息的方式，一般采用一维或二维的可视化图像和符号作为可加载于地图上的地图标注，用户可以通过加载的地图标注来达到借用基础地理信息直观形象地表达突发事件的特征和演变规律。目前地理信息的应用范围日益扩大，用户已经不满足于对地图的简单浏览、查询功能，随着GIS应用的不断深入人心，用户要求在基础地理信息上加载信息，添加数据的呼声已经越来越高。目前很多公司、研究机构已经发布了可以根据用户需要的自行标注的系统，但标注的内容大多是简单的图标和文字。随着 GIS应用的不断发展，用户要求加载的信息不仅需要能展现地理现象的状态性信息，还可能需要加载能够表现事务的过程性信息，即动态特征，例如采用动态箭头等可视化图像作为标注，来代表气象地图中台风行进路线、军事地图中的军力数量及行军方向等的态势。目前即使传统的状态信息也可以通过动态表达起到突出强调的作用，例如天气预报中通过天气符号动态显示引起注意、突出定位，如采用采用表示风沙的图像来作为沙尘暴提示符号。综上这些表达方式上的发展必将要求对地图标注提出了新的要求，因此进行地图动态标注的研究是解决这一问题的有效途径。目前国内外学者对于动态地图的研究主要集中在地图的动态符号方面。有些专家在传统的地图符号设计原则基础上引入了 4个参量描述符号的动态特征发生时长、变化速率、变化次序、节奏，并且提出了多重变换组合的地图动态符号设计，其基本思想是采用关键帧-层-图元-几何/非几何属性的表达符号，利用时间帧来控制动态符号动画进程， 建立动态符号模型。还有研究成果基于关系映射和时间约束的动态符号表达方法，通过要素特征参量和视觉变量参量的映射实现地理实体状态的可视化，通过特征参量的时间约束实现了时态变化的表达，并提出了具体映射方法。地图动态符号是基于地理实体特征的，是面向地理实体的地图表达方法。然而，对于面向突发事件的动态标注，所标绘的内容是突发事件本身，用来记录突发事件的发生、发展过程的，目前国内外均尚未有成熟的、商业化的地图动态标注制作发布工具，而目前国内外电子地图的发展趋势已经向三维、动态方向发展，这就要求地图标注也要向动态方向发展。时态地理信息系统(TGIS)，是一种采集、存储、管理、分析与显示地理实体随时间变化信息(或时空信息)的计算机系统。TGIS的核心是时空数据模型，当前主要的TGIS模型包括空间时间立方体模型、序列快照模型、基态修正模型、空间时间组合体模型、面向对象的时空数据模型等。当前主要的问题是提出的模型多，实现的原型少；理论研究多，应用研究少；面向矢量数据格式的模型多，面向栅格数据格式的模型少，离实际的使用还有一段距离。目前已有许多国内外学者对时空数据模型进行评述，包括从时空数据库的角度分别对空间信息系统和时态数据库进行调查研究，对典型的时空数据模型进行了总结并提出进一步的研究方向；从时空数据库和时空数据建模语言的角度对时空数据模型的研究进行了总结，并基于概念模型、逻辑模型等方面给出了研究重点；从网络电力损失方面分析，提出了在无时序事件条件下的时空概念设计模型；就时空语义建模、时空数据逻辑建模及时空数据形式化模型三个方面对时空数据模型发展中现有的技术成果及存在问题进行分析； 分析时态GIS发展的必要性，并提出了以其构成特征为基础的时空数据模型和基于传感器机理、时空分析和时空推论的时空数据模型；从多版本时空对象进化的角度对当前主要时空数据模型进行论述，指出了存在的问题和发展方向；从地学中的时空观出发，论述了时空数据模型的研究现状，并建议从系统论理论角度出发，分析、模拟地学现象的基本变化与过
Π绝绝枉J寸寸ο当前，国内外对时空数据的模型都是从空间数据库或者空间数据建模的角度去研究。但是，对于上面提到的地图动态标注问题，尚未有人从时空模型的角度进行研究，基态修正模型是时空空间数据模型中的一种，它是将每一次独立的叠加操作转换成一次性的合成叠加，变化的累计形成最小变化单元，由这些最小变化单元构成的图形文件和记录变化历史的属性文件联系在一起表达数据的时空特征。这种模型可以在现有的GIS软件上很好地实现，以地理特征作为基本对象，更新式的操作可以基于单个地理特征而实现。因此，如果能够以时态GIS中基态修正模型为基础，将基态修正模型引入应急动态标注中，将会为地图的各种应急应用提供有效的动态标绘方法，填补国内外技术空白。
发明内容
本发明主要提出了一种基于基态修正的动态标注实现方法，将基态修正模型引入到地图的动态标注中，建立动态标注模型；采用基态修正模型的向后版本法，将动态标注模型的初始状态作为基态，每次变化后将前一状态相对于最新状态的变化部分存入数据结构中，最大程度的减少了数据冗余，同时提高动态标注的显示效率。为使创建的模型具有良好的健壮性和扩展性，动态标注模型采用XML语言组织(Extensible Markup Language，可扩展标记语言)，并且参考了当前比较流行的KML语言(Keyhole Markup Language,)标准，设计了动态标注模型的数据结构。确定基态后可以根据动态标注的特点采用适当的动态标注模型的数据结构。这种数据结构实现了与动态标注类型的点状、线状、面状要素的分离，即任何一种标注类型都可以使用研究定义的三种基态修正动态标注模型，实现了动态标注数据结构与标注类型的逻辑分离，有利于基态修正动态标注模型的扩展和标注类型的扩展。为实现上述目的，本发明采用以下技术方案步骤1，根据地图上加载和显示的标注的动态变化在时序上的关联性，定义基于基态修正的动态标注模型的数据结构；步骤2，根据点状动态标注、线状动态标注和面状动态标注三种动态标注类型的空间要素结构特点，创建以上动态标注类型与所述动态标注模型的逻辑关系，确定三种动态标注类型的动态变化方式；步骤3，使用所述动态标注模型实现动态标注的图形表达；
步骤4，确定动态标注模型的数据存储结构并进行存储。
优选地，所述基于基态修正的动态标注模型包括与空间特征变化强相关的地图动态标注的基态模型、与属性特征变化强相关的地图动态标注的基态模型以及与空间特征、 属性特征变化均强相关的地图动态标注的基态模型。
进一步优选地，所述与空间特征变化强相关的地图动态标注的基态模型以地理对象空间特征变化作为标注的时序参数，根据空间特征的走势和方向时序变化实现标注的动态变化。
进一步优选地，所述与属性特征变化强相关的地图动态标注的基态模型以地理对象属性特征变化作为标注的时序参数，根据属性特征的时序变化实现标注的动态变化。
进一步优选地，所述与空间特征、属性特征变化均强相关的地图动态标注的基态模型以地理对象空间特征和属性特征的变化作为标注的时序参数，根据空间特征和属性特征的时序变化实现标注的动态变化。
优选地，所述动态标注模型的数据结构基于XML语言和KML语言定义。
优选地，所述点状动态标注的显示变量包括形状变量、尺寸变量、色彩变量、位置变量、透明度变量，颜色饱和度变量。
优选地，所述线状动态标注的显示变量包括线宽变量、大小变量、颜色变量、颜色饱和度变量、透明度变量、纹理信息变量和上述几种变量的变化速率变量以及简单线型、复合线型或镶嵌线型。
优选地，所述面状动态标注的显示变量包括形状变量、颜色变量、大小变量、颜色饱和度变量、变化速率变量以及轮廓线和填充图案。
优选地，所述动态标注模型的数据存储结构包括文件存储格式和数据库存储，并且所述文件存储格式可以作为动态标注的交换格式。
本发明参考和吸收现有的基态修正模型的方法，确定动态标注模型的基态内容， 提出一种基于基态修正的动态标注实现方法。该方法建立了基态修正的动态标注模型数据结构；根据点、线、面等不同空间要素结构特点确定不同动态标注模型的动态变化方式；进而确定动态标注模型的数据存储结构，包括数据库结构和文件结构，其中文件结构可以作为动态标注的交换格式使用。本发明提出了动态标注模型的数据结构，为动态标注实现提供了一个新途径；将动态标注模型与动态标注类型实现逻辑分离，有效促进了标注信息的共享与集成；有效提高了地理信息标注标绘和显示效率，实现了一套完整的动态标注存储格式。
图1是本发明优选实施例中动态标注的显示示例；
图2是本发明优选实施例中点状动态标注的视觉变量构成图3A-C是本发明优选实施例中线状动态标注的线型示意图3D是本发明优选实施例中线状动态标注的视觉变量构成图4A是本发明优选实施例中面状动态标注的轮廓线和填充符号示意图4B是本发明优选实施例中面状动态标注的视觉变量构成图5是本发明优选实施例中建立的动态标注系统的框架图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，并使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合实施例及实施例附图对本发明作进一步详细的说明。
首先，结合一个动态标注的具体实例阐述在地图上加载和显示动态标注的过程、 形式和技术效果。图1是本发明优选实施例中动态标注的显示示例。假设某地理位置发生了山体滑坡的突发事件，则在地图上该地理位置对应的坐标区域内显示如图1(1)-(6)所示的反映这一事件的动态标注。动态可视化标注可以利用GIF动画或编程实现，通常利用 GIF形式，通过每一帧的变化反映出事件实体运动状态；通过设置各帧之间延迟的时间，反映出事件发展和运动速度的快慢。例如，在山体滑坡最初发生之时，在地图上显示图1中 (1)所示动态标注画面，根据山体滑坡的程度确定图1(1)所示动态标注画面的颜色或尺寸大小。之后，随着山体滑坡这一突发事件的发展、严重、缓解到停止的变化过程，与之相应地逐帧显示图1中(2)-(6)所示的动态标注，利用GIF本身的动态特点，通过大小变化、形状变形、位置变化、颜色变化、颜色饱和度变化、透明度变化，达到动态可视化标注效果，为人们从地图中获取山体滑坡这一突发事件的完整信息和制订应对策略提供参考。
动态标注在地图上以动态方式逐帧加以显示，标注的显示内容与地理对象在空间、属性等方面的变化相关联，因此在时序上存在关联性。因此，本发明将基态修正模型引入到地图的动态标注中，建立动态标注模型；采用基态修正模型的向后版本法，将动态标注模型的初始状态作为基态，每次变化后将前一状态相对于最新状态的变化部分存入数据结构中，利用其时序关联性最大程度的减少了数据冗余，同时提高动态标注的显示效率。
为实现上述目的，本发明的基于基态修正的动态标注实现方法包括以下步骤
步骤1，根据地图上加载和显示的标注的动态变化在时序上的关联性，定义基于基态修正的动态标注模型的数据结构。
标注以动态方式展示，标注的显示内容存在时序上的关联性。而根据时序上关联的相关性不同可以将地图的动态标注分为与空间特征变化强相关的地图动态标注、与属性特征变化强相关的地图动态标注和与空间特征变化、属性特征变化均强相关的地图动态标注三种，本步骤中根据这三种分类建立基态模型。为使创建的模型具有良好的健壮性和扩展性，应急动态标注数据模型采用XML语言组织(Extensible Markup Language，可扩展标记语言)以及当前比较流行的KML语言(Keyhole Markup Language)标准。
1. 1)与空间特征变化强相关的地图动态标注的基态模型
地图标注的动态时序与空间特征变化强相关，表现方式为标注的时序参数是地理对象的空间特征变化，动态标注参数特征变化表现为空间特征变化，根据空间特征的走势、 方向的时序变化实现标注的动态性。
在定义的动态标注模型中，χ为时序变量，Xi，Xi' ex，当且仅当‘时， 称Xi，Xj'为不同的要素点，如形状、尺寸、方向、密度等元素，空间特征变化定义为映射 Φ I φ (Xi) — φ (Xi')，其中Xi，Xi' e X受φ (Xi)制约。在此模型下，控制的是空间特征参数，而此空间特征参数可以根据地理信息要素类型分为线状要素、面状要素等各种类型。
以几年前松花江流域化学污染为例，污染水域沿松花江流域而下，为与空间特征强相关，而松花江水域为面状要素类型。
定义松花江水域范围为A，松花江水域水流速度模型Φ (t)，化学污染水域的动态标注模型为y，y/为污染水域中任意一点，即y/ e y，同时要求污染水域遵循松花江水域范围模型 ξ (y)，即 ξ (Yi) e Α，则 y = ·(Φα)，ξ (Yl'))。
与空间特征变化强相关的动态标注模型的XML和KML标记语言设计如下
< xml version="l. O" encoding="UTF-8" ><kml xmlns="http: //www. opengis. net/kml/2. 2"><Placemark><name>#注名称 </name><descripti on>这是一个与空间特征变化强相关的标i己</de scription><Spatial-BaseState><StyleXLineStyle><color>3cOFCE82</color><width>4</width></LineStyle><PolyStyle><color>64A230BE</color><fill>l</fill><outline>l</outline></PolyStyle></Style><Po IygonXouterBoundary I s XL inearRing>
〈coordinates〉101. 6015625, 47. 33882269482199, 0 106.083984375, 29. 075375179558346, 0 116. 3671875，51. 12421275782688, O 103. 974609375, 53. 69670647530323, 0 101. 6015625, 47. 33882269482199, 0 〈/coordinates〉 </LinearRing>91. 58203125, 37. 02009820136811，0 125. 15625, 39.70718665682654,0101. 6015625, 47. 33882269482199, 0</outerBoundaryIs> </Polygon></Spatial_BaseState> <Sptial-DynamicState> <Time> <N0X/N0><DynamicSpatialState>Datal...Data2... </ DynamicSpatialState > </Time> <Time> <N0X/N0>< DynamicSpatialState >Datal...Data2... </ DynamicSpatialState > </Time><Time> <N0X/N0>< DynamicSpatialState >Datal...Data2... </ DynamicSpatialState > </Tirae></Sptial-DynamicState> </Placemark>
</kml>
1. 2)与属性特征变化强相关的地图动态标注的基态模型
地图标注以地理对象属性特征变化作为标注的时序参数，动态时序与标注内容的属性特征变化强相关，表现方式为标注的时序参数以属性特征参数为主，动态标注参数特征变化表现为属性特征时序上的变化，根据属性特征的时序变化实现标注的动态性。定义动态标注模型中，X为时序变量，Xi, Xi' ex，当且仅当Xi^h‘时，称Xi，χ/为不同的要素点，如形状、尺寸、方向、密度等元素，属性参数特征定义为映射f If(Xi) —f Ui')。在此模型下，控制的是属性特征参数，而属性特征参数还可分为具有连续函数映射的参数和非连续函数映射的参数。
与属性特征变化强相关的动态标注模型的XML和KML标记设计如下
〈？Xtnl version="l. O" encoding="UTF-8" ><kml xmlns="http: //www. opengis. net/kml/2. 2"><Placemark><name> 标注名称 </name>〈description〉这是一个与属性特征变化强相关标记〈/description〉<Spatial-BaseState><StyleXLineStyle><color>3cOFCE82</color><width>4</width></LineStyle><PolyStyle><color>64A230BE</color> <fill>l</fill> <out1ine>l</out1ine> </PolyStyle> </Style>
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7.9.
3 3
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01 2 .
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1
1
9
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</ Attribute _DynamicState>
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</kml>1. 3)与空间特征变化、属性特征变化均强相关的地图动态标注的基态模型除上述与空间特征变化强相关或与属性特征变化强相关之外，还存在一种地图动态标注模型，它既与空间特征变化强相关，同时也与属性特征变化强相关。此时地图动态标注表现方式为标注的时序参数同时受到空间特征和属性特征的制约。定义动态标注模型中，X为时序变量，Xi,\‘ ex，当且仅当Xi^h‘时，称Xi，Xj'为不同的要素点，如形状、 尺寸、方向、密度等元素，空间特征变化定义为映射Φ|ΦΟΟ —Φ(χ/ )，其中Xi，Xi' ex 受ΦΟΟ制约。属性参数特征定义为映射f If (Xi) —f (χ/ )。在此模型下，控制的既包括属性特征参数同时也包括空间特征参数。此模型可以定义为X= (c^(Xi)，f(Xi)，μ)，其中φ (Xi)为空间特征对动态标注时序的作用函数、f (Xi)为属性特征对动态标注时序作用的函数，μ为空间特征、属性特征的关联因子。与空间特征变化、属性特征变化均强相关的动态标注模型的XML和KML标记设计
如下< xml version="l.O" encoding="UTF-8" > <kml xmlns="http: //www. opengis. net/kml/2. 2"> <Placemark> <name>#>i^ 称 </name>
<description>这是一个空间特征变化、属性特征变化均强相关标记
〈/description〉
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91. 58203125，37. 02009820136811,O 125. 15625，39. 70718665682654,O103. 974609375, 53. 69670647530323, 0 101. 6015625, 47. 33882269482199，0 101. 6015625, 47. 33882269482199, 0 </coordinates> </LinearRing> </outerBoundaryIs> </Polygon>
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</ DynamicAttribState > </Time>
</ DynamicState>
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</kml>步骤2，根据点状动态标注、线状动态标注和面状动态标注三种动态标注类型的空间要素结构特点，创建以上动态标注类型与所述动态标注模型的逻辑关系，确定三种动态标注类型的动态变化方式。根据所要加以标注的突发事件性质，可以分别设计点状动态标注、线状动态标注、 面状动态标注三种动态标注类型。以前文设计的动态标注模型的数据结构为基础，通过以上三种动态标注类型所包含的各种静态视觉变量、动态视觉变量的描述，实现对应急事件等地理对象空间、属性特征变化的动态标注显示。地图动态标注功能设计和类型主要是以下三个方面2. 1)点状动态标注对于发生的范围较小，影响范围相对集中的突发事件可视为点状事件，如火灾、交通事故。点状事件在地图上的位置通常由一个点来确定，若知道点状事件发生位置的地理空间信息(通常指地理坐标，也可以是某个具体的地名或其他可以定位的名称)，则可以在地图上对点状事件进行定位并且标注，通常将点状标注的几何中心定位在事件发生的地理信息位置上。点状事件一般有如下特点(1)点状事件的图形描述通常比较简单，一般用简单的几何图形就可以描述；若想更加生动的描述点状事件，可以根据点状事件地理空间信息添加图片信息。
(2)描述点状事件的视觉变量也较固定，一般不会随点状事件位置的改变而改变， 所以通常只是位置变量发生变化，其它变量均不发生变化。(3)点状事件还在不同尺度下的状态可能发生变化，如湖泊在小比例尺下以点状状态存在，而在大比例尺下以面状状态存在，即图2所示的“点状、面状标注的相互转换”， 可以通过关联实现事件在不同尺度下状态随视觉感受的改变。点状事件的动态可视化标注可以利用GIF动画或编程实现。由于点状事件的变化一般不是很显著，通常利用GIF形式，通过每一帧的变化反映出实体运动状态；通过设置各帧之间延迟的时间，反映出点状标注运动速度的快慢。利用GIF本身的动态特点，通过大小变化、形状变形、位置变化、颜色变化、颜色饱和度变化、透明度变化，达到动态可视化标注效果。图1所示的山体滑坡动态标注即是一种典型的点状动态标注。利用坐标数据可以实时实现点状动态标注。对于点状事件动态标注，根据点状事件的性质和特点，构成其主要的视觉变量为形状变量、尺寸变量、色彩变量。点状事件选择的形状通常是与点状事件本身形状类型的几何形状，如三角形表示三角点，圆形表示井；尺寸变量一般与事件本身无关，但是和事件的等级有关，通常点状标注的大小与事件等级相对应；色彩变量也是与点状事件本身的特点相关联，如蓝色表示水系的点状地物，绿色表示植被的点状地物等。除了可以利用形状变量、尺寸变量、色彩变量的变化外，还可以利用位置变量、透明度变量、颜色饱和度变量。在地图上所显示的动态标注通过上述视觉变量的变化来表示点状事件的动态变化。图2示出了点状动态标注的视觉变量构成。2. 2)线状动态标注对于发生的范围呈线状延伸或变化的突发事件可视为线状事件，针对线状事件以线状动态标注通过线宽、颜色、颜色饱和度、负载量、变化速率以及不同的线型来表现动态效果。对坐标的实时获取，利用曲线插值方法实现线状动态可视化标注。线状事件的特点(1)线状事件的分布及走势呈线状分布，通常线状事件的分布沿着已有的线状地物，如高速公路上的堵车现象是某一段高速公路；也有一些线状事件没有预先的走势，如船的航海路线没有固定的航道。(2)线状事件在地图上的表示是半依比例尺变化的，人们往往在意的是线状事件的长度，对宽度一般没有要求，所以长度是随比例尺的变化而变化的，宽度一般不完全随比例尺而变化，而且宽度若随比例尺变化就很难满足人们的视觉要求。(3)线状事件的标注既可以由线状标注表示又可以由点状标注按线型周期排列组成，这使线状事件的表示更加丰富多彩。线状动态标注可以由简单线型、复合线型或镶嵌线型(即点状标注按线型排列) 来表示。简单线型如图3A所示，可以是直线、虚线、点线表示不同的地理对象(如河流，地类界，大路等)，在此基础上可进一步用线宽变量、颜色变量、颜色饱和度变量、透明度变量、 纹理信息变量等来进行表示。复合线型如图3B所示，是利用多个简单线型组合而成，一般利用基准线的偏移大小的不同(如沟渠堑)或宽度的不同(如高速公路)，还可以利用颜色饱和度变量和透明度变量的不同来表示(如国界线)。镶嵌线型是指利用已做好的点符号，按照一定间隔呈线型排列，如图3C所示的表示狭长林带、保税区、未定国界等地理对象的动态标记。
对于线状事件动态可视化标注不但结合了以上不同静态线型的线状标注方式，而且结合了动态视觉变量，如形状变量、色彩变量、尺寸变量等，通过线宽变量、颜色变量、颜色饱和度变量、以及上述几种变量的变化速率变量来表现动态效果。图3D示出了线状动态标注的部分视觉变量构成。2. 3)面状动态标注面状事件是指发生范围较大，呈面状分布或变化的突发事件。面状事件的可视化标注通常由包围面状事件的轮廓线和其内部的填充图案构成，轮廓线可以是折线或曲线， 内部的填充图案可以使纯色填充、渐变色填充、点符号填充、线符号填充等，同时配合形状变量、颜色变量、大小变量、颜色饱和度变量、变化速率变量等视觉变量。面状事件的特点(1)面状事件的可视化标注可以反映面状事件的性质和特征，通过填充的颜色或符号的内容反映事件的性质，通过排列的方式、间隔及填充符号的大小反映了面状事件发生的数量及程度的不同。如图4A所示的街区的面状动态标注是结合了填充颜色和线符号填充，沙砾地的面状动态标注是填充了两种不同的点符号，而干提面的面状动态标注的外轮廓线则是由干提线的符号进行表示的。( 在地图上，面状事件的可视化标注是依比例尺变化的。面状动态标注可以将面状事件轮廓的形状真实的表达出来，可以根据面状标注量算出事件的发生范围，在比例尺放大或缩小时，也能根据人们的视觉感受进行放大和缩小的操作。通过获取连续坐标串，利用三次Bezier曲线的样条插值的方法形成的闭合曲面， 根据事件性质，进行动态标注，利用用户提供的方向、速度等参数进行动态变化和多边形裁剪算法实现，。根据对用户在屏幕上的连续坐标串的获取或数据库中实时获取的坐标串数据，实现实时动态面状符号标注。图4B示出了面状动态标注的部分视觉变量构成。综上，在步骤2中根据要标注的地理对象点、线、面不同空间要素的结构特点，建立动态标注模型与动态标注类型的逻辑关系，以基态修正的动态标注模型所定义的时序关联性为基础，确定将动态标注加载到地图上进行显示时该标注的动态变化方式，所述动态变化方式按照上述点状动态标注、线状动态标注和面状动态标注三种动态标注类型的划分而具有不同的动态显示形式。步骤3 使用所述动态标注模型实现动态标注的图形表达，即在地图上加载和显示针对各种突发事件的动态标注。步骤4 确定动态标注模型的数据存储结构并进行存储动态标注模型的数据存储结构包括文件存储格式和数据库存储，并且所述文件存储格式可以作为动态标注的交换格式。利用本发明的方法，可以在各类地理信息系统中建立基于基态修正的地图动态标注系统，图5示出了依据本发明所述方法建立的动态标注系统的框架图，包括与空间特征变化强相关的地图动态标注的基态模型、与属性特征变化强相关的地图动态标注的基态模型以及与空间特征、属性特征变化均强相关的地图动态标注的基态模型三种动态标注模型以及点状、线状、面状三种动态标注类型，建立动态标注模型和动态标注类型二者的逻辑关系，并实现动态标注的存储结构。本发明为地图的动态标注实现提供了一个新途径，将动态标注模型与动态标注类型实现逻辑分离，有效促进了标注信息的共享与集成；有效提高了地理信息标注标绘和显示效率，实现了一套完整的动态标注存储格式。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式
，本发明还可以应用在其它液晶显示设备中，如多点触摸电视机系统、电脑系统、人机游戏系统、手机系统等。本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。
权利要求
1.一种基于基态修正的动态标注实现方法，其特征在于，包括以下步骤步骤1，根据地图上加载和显示的标注的动态变化在时序上的关联性，定义基于基态修正的动态标注模型的数据结构；步骤2，根据点状动态标注、线状动态标注和面状动态标注三种动态标注类型的空间要素结构特点，创建以上动态标注类型与所述动态标注模型的逻辑关系，确定三种动态标注类型的动态变化方式；步骤3，使用所述动态标注模型实现动态标注的图形表达；步骤4，确定动态标注模型的数据存储结构并进行存储。
2.根据权利要求1所述的实现方法，其特征在于，所述基于基态修正的动态标注模型包括与空间特征变化强相关的地图动态标注的基态模型、与属性特征变化强相关的地图动态标注的基态模型以及与空间特征、属性特征变化均强相关的地图动态标注的基态模型。
3.根据权利要求2所述的实现方法，其特征在于，所述与空间特征变化强相关的地图动态标注的基态模型以地理对象空间特征变化作为标注的时序参数，根据空间特征的走势和方向时序变化实现标注的动态变化。
4.根据权利要求2所述的实现方法，其特征在于，所述与属性特征变化强相关的地图动态标注的基态模型以地理对象属性特征变化作为标注的时序参数，根据属性特征的时序变化实现标注的动态变化。
5.根据权利要求2所述的实现方法，其特征在于，所述与空间特征、属性特征变化均强相关的地图动态标注的基态模型以地理对象空间特征和属性特征的变化作为标注的时序参数，根据空间特征和属性特征的时序变化实现标注的动态变化。
6.根据权利要求1所述的实现方法，其特征在于，所述动态标注模型的数据结构基于 XML语言和KML语言定义。
7.根据权利要求1所述的实现方法，其特征在于，所述点状动态标注的显示变量包括形状变量、尺寸变量、色彩变量、位置变量、透明度变量，颜色饱和度变量。
8.根据权利要求1所述的实现方法，其特征在于，所述线状动态标注的显示变量包括线宽变量、大小变量、颜色变量、颜色饱和度变量、透明度变量、纹理信息变量和上述几种变量的变化速率变量以及简单线型、复合线型或镶嵌线型。
9.根据权利要求1所述的实现方法，其特征在于，所述面状动态标注的显示变量包括形状变量、颜色变量、大小变量、颜色饱和度变量、变化速率变量以及轮廓线和填充图案。
10.根据权利要求1所述的实现方法，其特征在于，所述动态标注模型的数据存储结构包括文件存储格式和数据库存储，并且所述文件存储格式可以作为动态标注的交换格式。
全文摘要
本发明公开了一种基于基态修正的动态标注实现方法，包括根据地图上加载和显示的标注的动态变化在时序上的关联性，定义基于基态修正的动态标注模型的数据结构；根据点状动态标注、线状动态标注和面状动态标注三种动态标注类型的空间要素结构特点，创建以上动态标注类型与所述动态标注模型的逻辑关系，确定三种动态标注类型的动态变化方式；使用所述动态标注模型实现动态标注的图形表达；确定动态标注模型的数据存储结构并进行存储。本方法建立了基态修正的动态标注模型数据结构；确定不同动态标注模型的动态变化方式，确定了动态标注模型的数据存储结构，有效促进了标注信息的共享与集成；有效提高了地理信息标注标绘和显示效率。
文档编号G09B29/10GK102495854SQ20111036761
公开日2012年6月13日 申请日期2011年11月18日 优先权日2011年11月18日
发明者刘晓东 申请人:中国测绘科学研究院
技术领域：
本发明涉及地球空间信息系统和计算机图形学，更具体的，涉及一种可以应用于计算机地图制图的基于基态修正的动态标注实现方法。
背景技术：
地图就是依据一定的数学法则，使用制图语言，通过制图综合，在一定在载体上表达地球(或其他天体)上各种事物的空间分布、联系及时间中的发展变化状态的图形。地图标注是用户根据自身需要在地图上加载信息的方式，一般采用一维或二维的可视化图像和符号作为可加载于地图上的地图标注，用户可以通过加载的地图标注来达到借用基础地理信息直观形象地表达突发事件的特征和演变规律。目前地理信息的应用范围日益扩大，用户已经不满足于对地图的简单浏览、查询功能，随着GIS应用的不断深入人心，用户要求在基础地理信息上加载信息，添加数据的呼声已经越来越高。目前很多公司、研究机构已经发布了可以根据用户需要的自行标注的系统，但标注的内容大多是简单的图标和文字。随着 GIS应用的不断发展，用户要求加载的信息不仅需要能展现地理现象的状态性信息，还可能需要加载能够表现事务的过程性信息，即动态特征，例如采用动态箭头等可视化图像作为标注，来代表气象地图中台风行进路线、军事地图中的军力数量及行军方向等的态势。目前即使传统的状态信息也可以通过动态表达起到突出强调的作用，例如天气预报中通过天气符号动态显示引起注意、突出定位，如采用采用表示风沙的图像来作为沙尘暴提示符号。综上这些表达方式上的发展必将要求对地图标注提出了新的要求，因此进行地图动态标注的研究是解决这一问题的有效途径。目前国内外学者对于动态地图的研究主要集中在地图的动态符号方面。有些专家在传统的地图符号设计原则基础上引入了 4个参量描述符号的动态特征发生时长、变化速率、变化次序、节奏，并且提出了多重变换组合的地图动态符号设计，其基本思想是采用关键帧-层-图元-几何/非几何属性的表达符号，利用时间帧来控制动态符号动画进程， 建立动态符号模型。还有研究成果基于关系映射和时间约束的动态符号表达方法，通过要素特征参量和视觉变量参量的映射实现地理实体状态的可视化，通过特征参量的时间约束实现了时态变化的表达，并提出了具体映射方法。地图动态符号是基于地理实体特征的，是面向地理实体的地图表达方法。然而，对于面向突发事件的动态标注，所标绘的内容是突发事件本身，用来记录突发事件的发生、发展过程的，目前国内外均尚未有成熟的、商业化的地图动态标注制作发布工具，而目前国内外电子地图的发展趋势已经向三维、动态方向发展，这就要求地图标注也要向动态方向发展。时态地理信息系统(TGIS)，是一种采集、存储、管理、分析与显示地理实体随时间变化信息(或时空信息)的计算机系统。TGIS的核心是时空数据模型，当前主要的TGIS模型包括空间时间立方体模型、序列快照模型、基态修正模型、空间时间组合体模型、面向对象的时空数据模型等。当前主要的问题是提出的模型多，实现的原型少；理论研究多，应用研究少；面向矢量数据格式的模型多，面向栅格数据格式的模型少，离实际的使用还有一段距离。目前已有许多国内外学者对时空数据模型进行评述，包括从时空数据库的角度分别对空间信息系统和时态数据库进行调查研究，对典型的时空数据模型进行了总结并提出进一步的研究方向；从时空数据库和时空数据建模语言的角度对时空数据模型的研究进行了总结，并基于概念模型、逻辑模型等方面给出了研究重点；从网络电力损失方面分析，提出了在无时序事件条件下的时空概念设计模型；就时空语义建模、时空数据逻辑建模及时空数据形式化模型三个方面对时空数据模型发展中现有的技术成果及存在问题进行分析； 分析时态GIS发展的必要性，并提出了以其构成特征为基础的时空数据模型和基于传感器机理、时空分析和时空推论的时空数据模型；从多版本时空对象进化的角度对当前主要时空数据模型进行论述，指出了存在的问题和发展方向；从地学中的时空观出发，论述了时空数据模型的研究现状，并建议从系统论理论角度出发，分析、模拟地学现象的基本变化与过
Π绝绝枉J寸寸ο当前，国内外对时空数据的模型都是从空间数据库或者空间数据建模的角度去研究。但是，对于上面提到的地图动态标注问题，尚未有人从时空模型的角度进行研究，基态修正模型是时空空间数据模型中的一种，它是将每一次独立的叠加操作转换成一次性的合成叠加，变化的累计形成最小变化单元，由这些最小变化单元构成的图形文件和记录变化历史的属性文件联系在一起表达数据的时空特征。这种模型可以在现有的GIS软件上很好地实现，以地理特征作为基本对象，更新式的操作可以基于单个地理特征而实现。因此，如果能够以时态GIS中基态修正模型为基础，将基态修正模型引入应急动态标注中，将会为地图的各种应急应用提供有效的动态标绘方法，填补国内外技术空白。
发明内容
本发明主要提出了一种基于基态修正的动态标注实现方法，将基态修正模型引入到地图的动态标注中，建立动态标注模型；采用基态修正模型的向后版本法，将动态标注模型的初始状态作为基态，每次变化后将前一状态相对于最新状态的变化部分存入数据结构中，最大程度的减少了数据冗余，同时提高动态标注的显示效率。为使创建的模型具有良好的健壮性和扩展性，动态标注模型采用XML语言组织(Extensible Markup Language，可扩展标记语言)，并且参考了当前比较流行的KML语言(Keyhole Markup Language,)标准，设计了动态标注模型的数据结构。确定基态后可以根据动态标注的特点采用适当的动态标注模型的数据结构。这种数据结构实现了与动态标注类型的点状、线状、面状要素的分离，即任何一种标注类型都可以使用研究定义的三种基态修正动态标注模型，实现了动态标注数据结构与标注类型的逻辑分离，有利于基态修正动态标注模型的扩展和标注类型的扩展。为实现上述目的，本发明采用以下技术方案步骤1，根据地图上加载和显示的标注的动态变化在时序上的关联性，定义基于基态修正的动态标注模型的数据结构；步骤2，根据点状动态标注、线状动态标注和面状动态标注三种动态标注类型的空间要素结构特点，创建以上动态标注类型与所述动态标注模型的逻辑关系，确定三种动态标注类型的动态变化方式；步骤3，使用所述动态标注模型实现动态标注的图形表达；
步骤4，确定动态标注模型的数据存储结构并进行存储。
优选地，所述基于基态修正的动态标注模型包括与空间特征变化强相关的地图动态标注的基态模型、与属性特征变化强相关的地图动态标注的基态模型以及与空间特征、 属性特征变化均强相关的地图动态标注的基态模型。
进一步优选地，所述与空间特征变化强相关的地图动态标注的基态模型以地理对象空间特征变化作为标注的时序参数，根据空间特征的走势和方向时序变化实现标注的动态变化。
进一步优选地，所述与属性特征变化强相关的地图动态标注的基态模型以地理对象属性特征变化作为标注的时序参数，根据属性特征的时序变化实现标注的动态变化。
进一步优选地，所述与空间特征、属性特征变化均强相关的地图动态标注的基态模型以地理对象空间特征和属性特征的变化作为标注的时序参数，根据空间特征和属性特征的时序变化实现标注的动态变化。
优选地，所述动态标注模型的数据结构基于XML语言和KML语言定义。
优选地，所述点状动态标注的显示变量包括形状变量、尺寸变量、色彩变量、位置变量、透明度变量，颜色饱和度变量。
优选地，所述线状动态标注的显示变量包括线宽变量、大小变量、颜色变量、颜色饱和度变量、透明度变量、纹理信息变量和上述几种变量的变化速率变量以及简单线型、复合线型或镶嵌线型。
优选地，所述面状动态标注的显示变量包括形状变量、颜色变量、大小变量、颜色饱和度变量、变化速率变量以及轮廓线和填充图案。
优选地，所述动态标注模型的数据存储结构包括文件存储格式和数据库存储，并且所述文件存储格式可以作为动态标注的交换格式。
本发明参考和吸收现有的基态修正模型的方法，确定动态标注模型的基态内容， 提出一种基于基态修正的动态标注实现方法。该方法建立了基态修正的动态标注模型数据结构；根据点、线、面等不同空间要素结构特点确定不同动态标注模型的动态变化方式；进而确定动态标注模型的数据存储结构，包括数据库结构和文件结构，其中文件结构可以作为动态标注的交换格式使用。本发明提出了动态标注模型的数据结构，为动态标注实现提供了一个新途径；将动态标注模型与动态标注类型实现逻辑分离，有效促进了标注信息的共享与集成；有效提高了地理信息标注标绘和显示效率，实现了一套完整的动态标注存储格式。
图1是本发明优选实施例中动态标注的显示示例；
图2是本发明优选实施例中点状动态标注的视觉变量构成图3A-C是本发明优选实施例中线状动态标注的线型示意图3D是本发明优选实施例中线状动态标注的视觉变量构成图4A是本发明优选实施例中面状动态标注的轮廓线和填充符号示意图4B是本发明优选实施例中面状动态标注的视觉变量构成图5是本发明优选实施例中建立的动态标注系统的框架图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，并使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合实施例及实施例附图对本发明作进一步详细的说明。
首先，结合一个动态标注的具体实例阐述在地图上加载和显示动态标注的过程、 形式和技术效果。图1是本发明优选实施例中动态标注的显示示例。假设某地理位置发生了山体滑坡的突发事件，则在地图上该地理位置对应的坐标区域内显示如图1(1)-(6)所示的反映这一事件的动态标注。动态可视化标注可以利用GIF动画或编程实现，通常利用 GIF形式，通过每一帧的变化反映出事件实体运动状态；通过设置各帧之间延迟的时间，反映出事件发展和运动速度的快慢。例如，在山体滑坡最初发生之时，在地图上显示图1中 (1)所示动态标注画面，根据山体滑坡的程度确定图1(1)所示动态标注画面的颜色或尺寸大小。之后，随着山体滑坡这一突发事件的发展、严重、缓解到停止的变化过程，与之相应地逐帧显示图1中(2)-(6)所示的动态标注，利用GIF本身的动态特点，通过大小变化、形状变形、位置变化、颜色变化、颜色饱和度变化、透明度变化，达到动态可视化标注效果，为人们从地图中获取山体滑坡这一突发事件的完整信息和制订应对策略提供参考。
动态标注在地图上以动态方式逐帧加以显示，标注的显示内容与地理对象在空间、属性等方面的变化相关联，因此在时序上存在关联性。因此，本发明将基态修正模型引入到地图的动态标注中，建立动态标注模型；采用基态修正模型的向后版本法，将动态标注模型的初始状态作为基态，每次变化后将前一状态相对于最新状态的变化部分存入数据结构中，利用其时序关联性最大程度的减少了数据冗余，同时提高动态标注的显示效率。
为实现上述目的，本发明的基于基态修正的动态标注实现方法包括以下步骤
步骤1，根据地图上加载和显示的标注的动态变化在时序上的关联性，定义基于基态修正的动态标注模型的数据结构。
标注以动态方式展示，标注的显示内容存在时序上的关联性。而根据时序上关联的相关性不同可以将地图的动态标注分为与空间特征变化强相关的地图动态标注、与属性特征变化强相关的地图动态标注和与空间特征变化、属性特征变化均强相关的地图动态标注三种，本步骤中根据这三种分类建立基态模型。为使创建的模型具有良好的健壮性和扩展性，应急动态标注数据模型采用XML语言组织(Extensible Markup Language，可扩展标记语言)以及当前比较流行的KML语言(Keyhole Markup Language)标准。
1. 1)与空间特征变化强相关的地图动态标注的基态模型
地图标注的动态时序与空间特征变化强相关，表现方式为标注的时序参数是地理对象的空间特征变化，动态标注参数特征变化表现为空间特征变化，根据空间特征的走势、 方向的时序变化实现标注的动态性。
在定义的动态标注模型中，χ为时序变量，Xi，Xi' ex，当且仅当‘时， 称Xi，Xj'为不同的要素点，如形状、尺寸、方向、密度等元素，空间特征变化定义为映射 Φ I φ (Xi) — φ (Xi')，其中Xi，Xi' e X受φ (Xi)制约。在此模型下，控制的是空间特征参数，而此空间特征参数可以根据地理信息要素类型分为线状要素、面状要素等各种类型。
以几年前松花江流域化学污染为例，污染水域沿松花江流域而下，为与空间特征强相关，而松花江水域为面状要素类型。
定义松花江水域范围为A，松花江水域水流速度模型Φ (t)，化学污染水域的动态标注模型为y，y/为污染水域中任意一点，即y/ e y，同时要求污染水域遵循松花江水域范围模型 ξ (y)，即 ξ (Yi) e Α，则 y = ·(Φα)，ξ (Yl'))。
与空间特征变化强相关的动态标注模型的XML和KML标记语言设计如下
< xml version="l. O" encoding="UTF-8" ><kml xmlns="http: //www. opengis. net/kml/2. 2"><Placemark><name>#注名称 </name><descripti on>这是一个与空间特征变化强相关的标i己</de scription><Spatial-BaseState><StyleXLineStyle><color>3cOFCE82</color><width>4</width></LineStyle><PolyStyle><color>64A230BE</color><fill>l</fill><outline>l</outline></PolyStyle></Style><Po IygonXouterBoundary I s XL inearRing>
〈coordinates〉101. 6015625, 47. 33882269482199, 0 106.083984375, 29. 075375179558346, 0 116. 3671875，51. 12421275782688, O 103. 974609375, 53. 69670647530323, 0 101. 6015625, 47. 33882269482199, 0 〈/coordinates〉 </LinearRing>91. 58203125, 37. 02009820136811，0 125. 15625, 39.70718665682654,0101. 6015625, 47. 33882269482199, 0</outerBoundaryIs> </Polygon></Spatial_BaseState> <Sptial-DynamicState> <Time> <N0X/N0><DynamicSpatialState>Datal...Data2... </ DynamicSpatialState > </Time> <Time> <N0X/N0>< DynamicSpatialState >Datal...Data2... </ DynamicSpatialState > </Time><Time> <N0X/N0>< DynamicSpatialState >Datal...Data2... </ DynamicSpatialState > </Tirae></Sptial-DynamicState> </Placemark>
</kml>
1. 2)与属性特征变化强相关的地图动态标注的基态模型
地图标注以地理对象属性特征变化作为标注的时序参数，动态时序与标注内容的属性特征变化强相关，表现方式为标注的时序参数以属性特征参数为主，动态标注参数特征变化表现为属性特征时序上的变化，根据属性特征的时序变化实现标注的动态性。定义动态标注模型中，X为时序变量，Xi, Xi' ex，当且仅当Xi^h‘时，称Xi，χ/为不同的要素点，如形状、尺寸、方向、密度等元素，属性参数特征定义为映射f If(Xi) —f Ui')。在此模型下，控制的是属性特征参数，而属性特征参数还可分为具有连续函数映射的参数和非连续函数映射的参数。
与属性特征变化强相关的动态标注模型的XML和KML标记设计如下
〈？Xtnl version="l. O" encoding="UTF-8" ><kml xmlns="http: //www. opengis. net/kml/2. 2"><Placemark><name> 标注名称 </name>〈description〉这是一个与属性特征变化强相关标记〈/description〉<Spatial-BaseState><StyleXLineStyle><color>3cOFCE82</color><width>4</width></LineStyle><PolyStyle><color>64A230BE</color> <fill>l</fill> <out1ine>l</out1ine> </PolyStyle> </Style>
<PolygonXouterBoundary I SXLinearR ing> 〈coordinates〉
101. 6015625，47. 33882269482199，0 106. 083984375, 29. 075375179558346,0 116. 3671875, 51. 12421275782688, 0 103. 974609375, 53. 69670647530323, 0 101. 6015625, 47. 33882269482199, 0 </coordinates> </LinearRing> </outerBoundaryIs> </Polygon>
</SpatiaI-BaseState> <Attribute_DynamicState> <Time> <N0X/N0>
<DynamicAttribState> <ShapeX/Shape> <AreaX/Area> <LengthX/Length>
7.9.
3 3
5，5, 2 2 1 6 3 5
01 2 .
85 5 2
1
1
9
02009820136811,0 70718665682654,0
101. 6015625, 47. 33882269482199, 0
</ DynaraicAttribState > </Time> <Time> <N0X/N0>
<DynamicAttribState> <ShapeX/Shape> <AreaX/Area><LengthX/Length>
</ DynamicAttribState > </Time>
<Time> <Ν0Χ/Ν0>
<DynamicAttribState> <ShapeX/Shape> <Area></Area> <LengthX/Length>
</ DynaraicAttribState > </Time>
</ Attribute _DynamicState>
</Placemark>
</kml>1. 3)与空间特征变化、属性特征变化均强相关的地图动态标注的基态模型除上述与空间特征变化强相关或与属性特征变化强相关之外，还存在一种地图动态标注模型，它既与空间特征变化强相关，同时也与属性特征变化强相关。此时地图动态标注表现方式为标注的时序参数同时受到空间特征和属性特征的制约。定义动态标注模型中，X为时序变量，Xi,\‘ ex，当且仅当Xi^h‘时，称Xi，Xj'为不同的要素点，如形状、 尺寸、方向、密度等元素，空间特征变化定义为映射Φ|ΦΟΟ —Φ(χ/ )，其中Xi，Xi' ex 受ΦΟΟ制约。属性参数特征定义为映射f If (Xi) —f (χ/ )。在此模型下，控制的既包括属性特征参数同时也包括空间特征参数。此模型可以定义为X= (c^(Xi)，f(Xi)，μ)，其中φ (Xi)为空间特征对动态标注时序的作用函数、f (Xi)为属性特征对动态标注时序作用的函数，μ为空间特征、属性特征的关联因子。与空间特征变化、属性特征变化均强相关的动态标注模型的XML和KML标记设计
如下< xml version="l.O" encoding="UTF-8" > <kml xmlns="http: //www. opengis. net/kml/2. 2"> <Placemark> <name>#>i^ 称 </name>
<description>这是一个空间特征变化、属性特征变化均强相关标记
〈/description〉
<SpatiaI-BaseState>
<StyleXLineStyle>
<color>3cOFCE82</color>
<width>4</width>
</LineStyle>
<PolyStyle>
<color>64A230BE</color> <fill>l</fill> <outline>l</outline> </PolyStyle> </Style>
<Po IygonXouterBoundary I s><LinearRing>
〈coordinates〉
101. 6015625, 47. 33882269482199, O 106. 083984375, 29. 075375179558346, O 116. 3671875,51. 12421275782688’ O
91. 58203125，37. 02009820136811,O 125. 15625，39. 70718665682654,O103. 974609375, 53. 69670647530323, 0 101. 6015625, 47. 33882269482199，0 101. 6015625, 47. 33882269482199, 0 </coordinates> </LinearRing> </outerBoundaryIs> </Polygon>
</Spatial_BaseState> < DynamicState> <Time> <NOX/NO>
<DynamicSpatialState>Datal...Data2... </ DynamicSpatialState > <DynamicAttribState> <ShapeX/Shape> <Area></Area> <LengthX/Length>
</ DynamicAttribState > </Time> <Time> <N0X/N0>
<DynamicSpatialState>Datal...Data2... </ DynamicSpatialState > <DynamicAttribState> <ShapeX/Shape> <Area></Area> <LengthX/Length>
</ DynamicAttribState ></Time>
<Time> <Ν0Χ/Ν0>
<DynamicSpatialState>Datal...Data2... </ DynamicSpatialState > <DynamicAttribState> <ShapeX/Shape> <AreaX/Area> <LengthX/Length>
</ DynamicAttribState > </Time>
</ DynamicState>
</Placemark>
</kml>步骤2，根据点状动态标注、线状动态标注和面状动态标注三种动态标注类型的空间要素结构特点，创建以上动态标注类型与所述动态标注模型的逻辑关系，确定三种动态标注类型的动态变化方式。根据所要加以标注的突发事件性质，可以分别设计点状动态标注、线状动态标注、 面状动态标注三种动态标注类型。以前文设计的动态标注模型的数据结构为基础，通过以上三种动态标注类型所包含的各种静态视觉变量、动态视觉变量的描述，实现对应急事件等地理对象空间、属性特征变化的动态标注显示。地图动态标注功能设计和类型主要是以下三个方面2. 1)点状动态标注对于发生的范围较小，影响范围相对集中的突发事件可视为点状事件，如火灾、交通事故。点状事件在地图上的位置通常由一个点来确定，若知道点状事件发生位置的地理空间信息(通常指地理坐标，也可以是某个具体的地名或其他可以定位的名称)，则可以在地图上对点状事件进行定位并且标注，通常将点状标注的几何中心定位在事件发生的地理信息位置上。点状事件一般有如下特点(1)点状事件的图形描述通常比较简单，一般用简单的几何图形就可以描述；若想更加生动的描述点状事件，可以根据点状事件地理空间信息添加图片信息。
(2)描述点状事件的视觉变量也较固定，一般不会随点状事件位置的改变而改变， 所以通常只是位置变量发生变化，其它变量均不发生变化。(3)点状事件还在不同尺度下的状态可能发生变化，如湖泊在小比例尺下以点状状态存在，而在大比例尺下以面状状态存在，即图2所示的“点状、面状标注的相互转换”， 可以通过关联实现事件在不同尺度下状态随视觉感受的改变。点状事件的动态可视化标注可以利用GIF动画或编程实现。由于点状事件的变化一般不是很显著，通常利用GIF形式，通过每一帧的变化反映出实体运动状态；通过设置各帧之间延迟的时间，反映出点状标注运动速度的快慢。利用GIF本身的动态特点，通过大小变化、形状变形、位置变化、颜色变化、颜色饱和度变化、透明度变化，达到动态可视化标注效果。图1所示的山体滑坡动态标注即是一种典型的点状动态标注。利用坐标数据可以实时实现点状动态标注。对于点状事件动态标注，根据点状事件的性质和特点，构成其主要的视觉变量为形状变量、尺寸变量、色彩变量。点状事件选择的形状通常是与点状事件本身形状类型的几何形状，如三角形表示三角点，圆形表示井；尺寸变量一般与事件本身无关，但是和事件的等级有关，通常点状标注的大小与事件等级相对应；色彩变量也是与点状事件本身的特点相关联，如蓝色表示水系的点状地物，绿色表示植被的点状地物等。除了可以利用形状变量、尺寸变量、色彩变量的变化外，还可以利用位置变量、透明度变量、颜色饱和度变量。在地图上所显示的动态标注通过上述视觉变量的变化来表示点状事件的动态变化。图2示出了点状动态标注的视觉变量构成。2. 2)线状动态标注对于发生的范围呈线状延伸或变化的突发事件可视为线状事件，针对线状事件以线状动态标注通过线宽、颜色、颜色饱和度、负载量、变化速率以及不同的线型来表现动态效果。对坐标的实时获取，利用曲线插值方法实现线状动态可视化标注。线状事件的特点(1)线状事件的分布及走势呈线状分布，通常线状事件的分布沿着已有的线状地物，如高速公路上的堵车现象是某一段高速公路；也有一些线状事件没有预先的走势，如船的航海路线没有固定的航道。(2)线状事件在地图上的表示是半依比例尺变化的，人们往往在意的是线状事件的长度，对宽度一般没有要求，所以长度是随比例尺的变化而变化的，宽度一般不完全随比例尺而变化，而且宽度若随比例尺变化就很难满足人们的视觉要求。(3)线状事件的标注既可以由线状标注表示又可以由点状标注按线型周期排列组成，这使线状事件的表示更加丰富多彩。线状动态标注可以由简单线型、复合线型或镶嵌线型(即点状标注按线型排列) 来表示。简单线型如图3A所示，可以是直线、虚线、点线表示不同的地理对象(如河流，地类界，大路等)，在此基础上可进一步用线宽变量、颜色变量、颜色饱和度变量、透明度变量、 纹理信息变量等来进行表示。复合线型如图3B所示，是利用多个简单线型组合而成，一般利用基准线的偏移大小的不同(如沟渠堑)或宽度的不同(如高速公路)，还可以利用颜色饱和度变量和透明度变量的不同来表示(如国界线)。镶嵌线型是指利用已做好的点符号，按照一定间隔呈线型排列，如图3C所示的表示狭长林带、保税区、未定国界等地理对象的动态标记。
对于线状事件动态可视化标注不但结合了以上不同静态线型的线状标注方式，而且结合了动态视觉变量，如形状变量、色彩变量、尺寸变量等，通过线宽变量、颜色变量、颜色饱和度变量、以及上述几种变量的变化速率变量来表现动态效果。图3D示出了线状动态标注的部分视觉变量构成。2. 3)面状动态标注面状事件是指发生范围较大，呈面状分布或变化的突发事件。面状事件的可视化标注通常由包围面状事件的轮廓线和其内部的填充图案构成，轮廓线可以是折线或曲线， 内部的填充图案可以使纯色填充、渐变色填充、点符号填充、线符号填充等，同时配合形状变量、颜色变量、大小变量、颜色饱和度变量、变化速率变量等视觉变量。面状事件的特点(1)面状事件的可视化标注可以反映面状事件的性质和特征，通过填充的颜色或符号的内容反映事件的性质，通过排列的方式、间隔及填充符号的大小反映了面状事件发生的数量及程度的不同。如图4A所示的街区的面状动态标注是结合了填充颜色和线符号填充，沙砾地的面状动态标注是填充了两种不同的点符号，而干提面的面状动态标注的外轮廓线则是由干提线的符号进行表示的。( 在地图上，面状事件的可视化标注是依比例尺变化的。面状动态标注可以将面状事件轮廓的形状真实的表达出来，可以根据面状标注量算出事件的发生范围，在比例尺放大或缩小时，也能根据人们的视觉感受进行放大和缩小的操作。通过获取连续坐标串，利用三次Bezier曲线的样条插值的方法形成的闭合曲面， 根据事件性质，进行动态标注，利用用户提供的方向、速度等参数进行动态变化和多边形裁剪算法实现，。根据对用户在屏幕上的连续坐标串的获取或数据库中实时获取的坐标串数据，实现实时动态面状符号标注。图4B示出了面状动态标注的部分视觉变量构成。综上，在步骤2中根据要标注的地理对象点、线、面不同空间要素的结构特点，建立动态标注模型与动态标注类型的逻辑关系，以基态修正的动态标注模型所定义的时序关联性为基础，确定将动态标注加载到地图上进行显示时该标注的动态变化方式，所述动态变化方式按照上述点状动态标注、线状动态标注和面状动态标注三种动态标注类型的划分而具有不同的动态显示形式。步骤3 使用所述动态标注模型实现动态标注的图形表达，即在地图上加载和显示针对各种突发事件的动态标注。步骤4 确定动态标注模型的数据存储结构并进行存储动态标注模型的数据存储结构包括文件存储格式和数据库存储，并且所述文件存储格式可以作为动态标注的交换格式。利用本发明的方法，可以在各类地理信息系统中建立基于基态修正的地图动态标注系统，图5示出了依据本发明所述方法建立的动态标注系统的框架图，包括与空间特征变化强相关的地图动态标注的基态模型、与属性特征变化强相关的地图动态标注的基态模型以及与空间特征、属性特征变化均强相关的地图动态标注的基态模型三种动态标注模型以及点状、线状、面状三种动态标注类型，建立动态标注模型和动态标注类型二者的逻辑关系，并实现动态标注的存储结构。本发明为地图的动态标注实现提供了一个新途径，将动态标注模型与动态标注类型实现逻辑分离，有效促进了标注信息的共享与集成；有效提高了地理信息标注标绘和显示效率，实现了一套完整的动态标注存储格式。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式
，本发明还可以应用在其它液晶显示设备中，如多点触摸电视机系统、电脑系统、人机游戏系统、手机系统等。本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。
权利要求
1.一种基于基态修正的动态标注实现方法，其特征在于，包括以下步骤步骤1，根据地图上加载和显示的标注的动态变化在时序上的关联性，定义基于基态修正的动态标注模型的数据结构；步骤2，根据点状动态标注、线状动态标注和面状动态标注三种动态标注类型的空间要素结构特点，创建以上动态标注类型与所述动态标注模型的逻辑关系，确定三种动态标注类型的动态变化方式；步骤3，使用所述动态标注模型实现动态标注的图形表达；步骤4，确定动态标注模型的数据存储结构并进行存储。
2.根据权利要求1所述的实现方法，其特征在于，所述基于基态修正的动态标注模型包括与空间特征变化强相关的地图动态标注的基态模型、与属性特征变化强相关的地图动态标注的基态模型以及与空间特征、属性特征变化均强相关的地图动态标注的基态模型。
3.根据权利要求2所述的实现方法，其特征在于，所述与空间特征变化强相关的地图动态标注的基态模型以地理对象空间特征变化作为标注的时序参数，根据空间特征的走势和方向时序变化实现标注的动态变化。
4.根据权利要求2所述的实现方法，其特征在于，所述与属性特征变化强相关的地图动态标注的基态模型以地理对象属性特征变化作为标注的时序参数，根据属性特征的时序变化实现标注的动态变化。
5.根据权利要求2所述的实现方法，其特征在于，所述与空间特征、属性特征变化均强相关的地图动态标注的基态模型以地理对象空间特征和属性特征的变化作为标注的时序参数，根据空间特征和属性特征的时序变化实现标注的动态变化。
6.根据权利要求1所述的实现方法，其特征在于，所述动态标注模型的数据结构基于 XML语言和KML语言定义。
7.根据权利要求1所述的实现方法，其特征在于，所述点状动态标注的显示变量包括形状变量、尺寸变量、色彩变量、位置变量、透明度变量，颜色饱和度变量。
8.根据权利要求1所述的实现方法，其特征在于，所述线状动态标注的显示变量包括线宽变量、大小变量、颜色变量、颜色饱和度变量、透明度变量、纹理信息变量和上述几种变量的变化速率变量以及简单线型、复合线型或镶嵌线型。
9.根据权利要求1所述的实现方法，其特征在于，所述面状动态标注的显示变量包括形状变量、颜色变量、大小变量、颜色饱和度变量、变化速率变量以及轮廓线和填充图案。
10.根据权利要求1所述的实现方法，其特征在于，所述动态标注模型的数据存储结构包括文件存储格式和数据库存储，并且所述文件存储格式可以作为动态标注的交换格式。
全文摘要
本发明公开了一种基于基态修正的动态标注实现方法，包括根据地图上加载和显示的标注的动态变化在时序上的关联性，定义基于基态修正的动态标注模型的数据结构；根据点状动态标注、线状动态标注和面状动态标注三种动态标注类型的空间要素结构特点，创建以上动态标注类型与所述动态标注模型的逻辑关系，确定三种动态标注类型的动态变化方式；使用所述动态标注模型实现动态标注的图形表达；确定动态标注模型的数据存储结构并进行存储。本方法建立了基态修正的动态标注模型数据结构；确定不同动态标注模型的动态变化方式，确定了动态标注模型的数据存储结构，有效促进了标注信息的共享与集成；有效提高了地理信息标注标绘和显示效率。
文档编号G09B29/10GK102495854SQ20111036761
公开日2012年6月13日 申请日期2011年11月18日 优先权日2011年11月18日
发明者刘晓东 申请人:中国测绘科学研究院
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