一种在线专题地图动态构建方法
专利名称：一种在线专题地图动态构建方法
技术领域：
本发明涉及网络地图与空间信息服务技术领域，尤其涉及一种在线专题地图动态 构建方法。
背景技术：
在目前的各种电子地图(集)系统中，地图仍然是“预制品”，是预先设计制作并存 储在系统中的，所谓“动态”仅体现在用户基于预制的有限版本形式在线定制个性化地图， 这些系统本质上是“预制”的地图数据库。从地图学理论和技术层面看，地图制图和地图应 用仍然是两个独立过程，地图信息传输模式没有发生变化。传统的地图制图技术链在地图 制作人员与地图用户之间划分了界限分明的多个阶段，包括地图制作、载体传输与认知分 析等，用户面对既成的地图产品，只能被动地接受，难于对其内容或形式作个性化的重置， 另一方面，数据源的变更很难在地图表达上得到快速反应，需经过漫长的程序过程。这一传 统的技术模式与数字技术条件下与人们所期盼的信息动态更新、形式自由组合、使用便捷 和制作简单等需求明显不相适应，为此产生了在线动态制图的需要。随着面向服务的计算(SOC)的发展，空间数据和统计数据采用分布式存储方式逐 渐取代以文件或部门数据库单独存储等方式，这种以Web和数据库相结合的方式使数据的 存取和共享变得容易。数据源从静态到动态以及分布式存储的转变必然催生新型地图制图 可视化方法。与此同时，传感器网络下的数据获取能力日益提高，空间统计数据呈指数级增 长，数据越来越丰富，更新周期愈来愈短，但信息分析解译率相对滞后，以“预制”方式设计 制作电子地图的做法已无法满足空间信息快速共享的需求，迫切需要建立从数据到地图的 “快速通道”，亦即打破传统的地图制作与地图应用相独立的地图信息传输模式，在网络环 境下集成应用空间和非空间数据库，通过技术手段封装地图设计制作过程，在数据调用过 程中即刻将数据直接转换为地图，实现地图制作真正的动态化，彻底解决地理空间信息在 线共享的信息通道瓶颈问题。在线地图集必须在保证传统制图质量的同时及时动态地反应数据的更新。传统 印刷版地图尤其是地图集，由于更新制作周期较长，倾向于在一幅地图上展示尽可能多的 数据，这种方法把焦点放在地图阅读上而不是地图分析和交互。在线地图集中，每个独立 地幅的数据来自一个海量的数据表，通过视觉变量的整合来展示数据不同方面特征。 Bertin最先提出的视觉变量包括尺寸、形状、方向、亮度、色彩、纹理，其中尺寸、亮度可以用 来描述数据的定量尺度，其他变量用于描述数据的定性尺度。此后不同的制图学家对其进 行不同程度的扩充。Wilkinson根据计算机制图的特点划分出形式(尺寸、形状和旋转角 度)，颜色(亮度、色彩、饱和度)，纹理(颗粒度、图案、方向)以及光学效果(模糊、透明度)等视 觉变量。Huber在此基础上提出一种通用多变量制图方法。该方法针对不同的地层类 型和多重视觉变量，不同的地层对应特定的聚合视觉变量集合。一个聚合视觉变量可 由一个或多个视觉变量来定义，并提供缺省的参数和图层接口。多变量制图方法综合适合 各类地理要素的视觉变量，以最优的方式对统计数据交互式符号化，表现出解决地理数据、统计数据和符号之间“三角问题”的可能性。(参见文献1-4)
作为在线地图集核心方法的动态专题地图制图是一个复杂的交互过程，现有网络专题 地图(加拿大网络地图集、奥地利在线地图集、欧盟统计地图集等)都考虑了用户需求，但有 的侧重于界面交互，有的侧重于数据表达交互，有的侧重于上下文交互，但均未充分对分布 式统计数据进行深入分析，存在诸多不足，例如可视化方法单一或未成体系，数据、符号、视 觉变量之间三者综合关系体现不充分，数据与制图的约束关系欠充分考虑，多采用分区统 计图法等。(参见文献5-7)
现有技术中，公开了一些网络地图方面的技术，如申请号为200610011338.2 (公 开号为CN101025739A)的网络电子地图的显示、查询及管理方法和系统，申请号为 200710003723. 7 (公开号为CN101221562A)的网络地图服务平台的数据更新方法及其系 统，申请号为200910050243. 5(公开号为CN101556166A)的一种网络地图显示方法，申请号 为200910135349. 5 (公开号为CN101593209A)的一种交互式在线统计地图生成与发布装 置及方法。但上述相关专利专注于单纯的基础地理要素地图发布，人机交互方式侧重于数 据表达，没有深入探究统计指标与视觉变量的制约关系和分布式统计数据的交互可视化， 未能实现在线专题地图的动态构建。文献 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
文献2 :Muehrcke P. C., and Muehrckej J. 0. . Map use: reading, analysis, and interpretation. 4th ed [M]. Madison WI: JP Publications, 1998
文献 3 :Bertin，J. Semiology of Graphics [M]. Madison, Univ. of Wisconsin Press, 1967
文献4 :Leland Wilkinson. The Grammar of Graphics, 2nd Edition [M]，NewYork: Springer, 2005.
文献 5 :R. Eric Kramers. Interaction with Maps on the Internet - A User Centred Design Approach for The Atlas of Canada [J]. The Cartographic Journal, 2008，45(2) :98-107
文献 6-Alexander Pucher. Use and Users of the OROK-Atlas online [J]. The Cartographic Journal, 2008， 45(2):108-116
JC 献 7 :Peter Sykoraj Olaf Schnabelj Ionut Iosifescu-Enescuj Lorenz Hurni. Extended Cartographic Interfaces for Open Distributed Processing [J]. Cartographicaj 2007，42 (3):209-218。
发明内容
针对上述存在的技术问题，本发明的目的是提供一种在线专题地图动态构建方 法，以实现动态构建个性化专题地图。为达到上述目的，本发明釆用如下的技术方案
①根据专题地图表达空间的五元组模型，对异质异构的分布式统计数据和地理空间 数据进行在线动态时空建模，以时间、统计单元编码作为两者的公共域，在数据库中分别动态建立不同时间版本的空间数据和统计数据快照；
②根据统计指标的语义信息，并结合多变量地图制图方法，建立统计指标、视觉变量、 地图符号三个集合之间的有序映射，整合形成以聚合视觉变量为核心特征的制图规则集；
③建立开放式专题地图符号体系，用XML描述语言对其进行形式化表达，依据所表达 的统计指标特征动态自适应确定地图符号形态；
④以“图组一图幅一插图”逐级细化的逻辑层次模型组织形成在线地图集，每幅专题 地图支持用户交互定制专题内容、统计指标、空间单元、符号形态和时间等参数，自动建立 其XML描述结构。所述步骤①中所述的专题地图表达空间的五元组模型形式化描述为=Thematic Map = {Thematic, Spatial, Symbol, Indicator, Time}；
其中Thematic因子代表对应的专题内容，Spatial因子代表对应的空间统计单元， Symbol因子代表可适用于该专题内容的地图表达形式，hdicator因子代表该专题内容下 相应的统计指标集合，Time因子代表对应的统计时间。所述步骤②中选择尺寸、形状、色彩、亮度为基本视觉变量，根据所选定统计指标 确定其语义类型和专题地图符号类型，进而确定相应的聚合视觉变量。所述步骤③中网络地图符号描述语言的XML Schema根节点为 ThematicSymbolizer元素，包含制图规则、指标、符号或图表元素；所述制图规则包含尺 寸、形状、色彩、亮度聚合视觉变量；所述指标包含指标名称、分类、时间及对应的空间信息， 符号或图表节点则根据指标空间特性选择对应的点、线、面或统计图表元素。所述步骤④中在线地图集以“图组一图幅一插图”逐级细化的逻辑层次模型组织， 采用网络专题地图服务组合实现，具体包括以下步骤
服务以统计指标为入口，主要操作为Ge ndicator、GetCartoRule、GetMap及 GetChart ；通过执行GetIndicator操作获取系统所提供的所有或部分指标，或者按五元组 模型设置数据，确定制图所需指标；
所获取的指标用tse: Indicator元素描述，指标的四个维度决定其基础地理数据及适 宜的表达方式；指标空间维度为点、线则相应的专题图层为点图层、线图层，专题符号据点、 线符号规范设置；空间维度为面，若为单个指标则可据面符号规范设置，亦可通过图表符号 表达，若为多个指标或具有类别维度则据图表规范设置；
确定表达方式后，执行GetCartoRule请求制图规则，其响应结果用tseCartoRule描 述，与hdicator元素一一对应，点、线、面图层此时即可形成完整的TSE符号描述，生成图 层样式并提交GetMap请求，返回专题渲染后的地片；
图表通过选择指标类型确定指标语义，据此按符号表达能力推送适宜符号确定 tSe:ChartType，同时对图表分级、定位、标注、提示等进行设置，完成图表类型描述生成图 层样式提交GetChart请求，返回背景透明的专题统计图表图片；
返回的地片在客户端通过图层控制进行叠加显示组织为动态地图集，并集成放 大、缩小、漫游等常用地图操作，使用户能够实时生成所需专题地图。本发明具有以下优点和积极效果
1)本发明使得用户获得的地图表达不仅包括地图符号、颜色等形式表达的动态定制， 还深入到地图内容、表示方法的自主制图过程，充分满足地图用户的个性化需求；2)本发明可以针对不同层次的用户、设计出满足其业务需求的专题地图，效果明显。
图1是本发明中在线专题地图动态构建方法流程示意图。图2是本发明中专题地图表达空间的五元组模型示意图。图3是本发明中多变量制图方法示意图。图4是本发明中在线地图符号文档结构图。图5是本发明中专题地图服务交互流程示意图。
具体实施例方式本发明提供一种在线专题地图动态构建方法通过对异质异构的分布式统计指标 数据进行在线组织与动态建模，采用多变量地图制图方法，首先建立统计指标、视觉变量和 地图符号三个集合之间的有序映射，进而整合形成以聚合视觉变量为核心特征的制图规则 集，最后以XML作为网络地图符号形式化描述语言，采用网络专题地图服务组合的形式，动 态构建个性化专题地图，并以“图组一图幅一插图”逐级细化的逻辑层次模型组织形成在线 地图集。本发明兼顾分布式统计指标特征和多变量制图方法，根据统计指标的语义信息，构 建相应的专题地图符号形式化体系，实现专题地图动态可视化表达和基于知识的在线地图 集，确保统计数据及时动态更新并兼顾网络地图制图质量。本发明提供的在线专题地图动态构建方法，包括以下步骤
步骤1 根据专题地图表达空间的五元组模型，对异质异构的分布式统计数据和地理 空间数据进行在线动态时空建模，以时间、统计单元编码作为两者的公共域，在数据库中分 别动态建立不同时间版本的空间数据和统计数据快照。步骤2 根据统计指标的语义信息，并结合多变量地图制图方法，建立统计指标、 视觉变量、地图符号三个集合之间的有序映射，整合形成以聚合视觉变量为核心特征的制 图规则集；
步骤3 建立开放式专题地图符号体系，用XML描述语言对其进行形式化表达，依据所 表达的统计指标特征动态自适应确定地图符号形态；
步骤4 以“图组一图幅一插图”逐级细化的逻辑层次模型组织形成在线地图集。每幅 专题地图支持用户交互定制专题内容、统计指标、空间单元、符号形态和时间等参数，自动 建立其XML描述结构。据此，在网络专题地图服务组合驱动下，动态构建个性化专题地图。步骤1中所述的专题地图表达空间的五元组模型形式化描述具体为=Thematic Map = {Thematic, Spatial, Symbol, Indicator, Time}
其中Thematic因子代表对应的专题内容，Spatial因子代表对应的空间统计单元， Symbol因子代表可适用于该专题内容的地图表达形式，hdicator因子代表该专题内容下 相应的统计指标集合，Time因子代表对应的统计时间，上述多个因子从不同维度动态交织 构成一副完整的专题地图Thematic Map。该模型对经典的Bertin地图符号参量体系进行 了扩充，研制了九因子参量地图符号发生器(包括形状、大小、方向、颜色、纹理、位置、结构、 密度、均衡度等9个变量)，解决了专题地图内容繁多、形式多样导致的地图模型难于形式化 建模的难题。基于上述模型，实现对异质异构的分布式统计数据和地理空间数据进行在线组织和动态时空建模，以时间、统计单元编码作为两者的公共域，在数据库中分别动态建立 不同时间版本的空间数据和统计数据快照。步骤2中选择尺寸、形状、色彩、亮度为基本视觉变量，根据所选定统计指标确定 其语义类型(总量、对比、动态、结构、复合及相关指标)和专题地图符号类型(点、线、面及图 表)，进而确定相应的聚合视觉变量。面状符号通过色彩和亮度两个视觉变量来区分总量指标的定性、定量属性，其他 指标不宜或不能用面状符号表示。线状符号通过尺寸和颜色对线状分布的总量指标进行 表示，尺寸表现为线的宽度、颜色，用于定性区分，对于动态指标可以运用运动线法表示，加 上形状变量区分不同的运动性质。点状符号主要通过尺寸变量对总量指标进行定量描述， 色彩变量区分其不同类别，通过形状、色彩区分对比指标的定名量表，用尺寸表达其定量差 别，对于动态指标亦可用点状图层表示，用不同形状、色彩的点状符号表示其质量特征，用 尺寸表示其动态变化。步骤3中网络地图符号描述语言(Thematic Symbology Encoding,简称TSE)， 其XML Schema根节点为ThematicSymbolizer元素，包含制图规则(CartoRule)、指标 (Indicator)、符号(TPointSymbol izer> TLineSymbolizer 禾口 TPolygonSymbolizer)或图 表(TChartSymbolizer)等元素。CartoRule包含尺寸、形状、色彩、亮度等聚合视觉变量。 Indicator包含指标名称、分类、时间及对应的空间信息，符号或图表节点则根据指标空间 特性选择对应的点、线、面或统计图表等元素。步骤4中在线地图集以“图组一图幅一插图”逐级细化的逻辑层次模型组织，采用 网络专题地图服务组合实现。服务以统计指标为入口，主要操作为GetIndicator、GetCartoRule、GetMap及 GetChart等。通过执行GetIndicator操作获取系统所提供的所有或部分指标，也可以按五 元组模型设置数据，确定制图所需指标。所获取的指标用tse: Indicator元素描述，指标 的四个维度决定其基础地理数据及适宜的表达方式。指标空间维度为点、线则相应的专题 图层为点图层、线图层，专题符号据点、线符号规范设置；空间维度为面，若为单个指标则可 据面符号规范设置，亦可通过图表符号表达，若为多个指标或具有类别维度则据图表规范 设置。确定表达方式后即执行GetCartoRule请求制图规则，其响应结果用tse CartoRule 描述，与hdicator元素一一对应。点、线、面图层此时即可形成完整的TSE符号描述，生成 图层样式并提交GetMap请求，返回专题渲染后的地片。图表则需选择指标类型确定指 标语义，据此按符号表达能力推送适宜符号确定tSe:ChartType，同时对图表分级、定位、标 注、提示等进行设置，完成图表类型描述生成图层样式提交GetChart请求，返回背景透明 的专题统计图表图片。返回的地片在客户端通过图层控制进行叠加显示组织为动态地 图集，并集成放大、缩小、漫游等常用地图操作，使用户能够实时生成所需专题地图。根据本发明提供的方法生成的地图集，基于专题地图表达空间的五元组模型，建 立开放式专题地图符号形式化体系，形成XML符号描述规则集，在此基础上构建网络专题 地图服务集；动态构建的专题地图可用于任何为增强统计数据、业务数据空间可视化及交 互分析特征的网络地图产品中，既可作为地图服务源以嵌入形式调用并与自身专题统计数 据整合构建独立专题地图发布系统，也独立通过五元组建模构建动态地图集。与常规电子地图(集)将地图预制存储的表现模式相比，本发明特色集中体现在对“动态性”意义的完整诠释上，即实现了 “地图内容”的在线实时生成与“地图形式”的自适 应表现。本发明根据分布式统计指标特征及交互动态制图需求，设定不同指标语义下的聚 合视觉变量形成多变量制图方法，以XML语言对在线地图符号进行描述可以根据所表达的 指标动态调整符号可视化形态，实现基于知识的专题制图，在确保专题地图质量的同时及 时地反应数据的更新。其一般规律是(1)如果需要设定数据，则根据五元组模型建立统计 时空数据库，进而选取指标、设置符号、修改符号描述、获取地图；(2)如不需设定数据，则 请求现有数据，选取指标，按五元组模型、制图规则直接可视化展现，对于专业用户则可进 一步对符号进行定制；(3)指标数据发生更新后，系统自动可视化反应数据更新，无需手动 操作。本发明方法简单，能根据用户的身份、需求和上下文信息，动态的为其定制满足专业 需求的在线交互制图任务流，并且识别用户下一步即将要做的任务并做出相应调整，相应 的用户交互接口可以通过向导来实现。下面以具体实施例结合附图对本发明作进一步说明
本发明的在线专题地图动态构建方法，针对不同的指标特性基于在线制图规则动态生 成不同的专题地图服务，通过用户交互提供最适宜的可视化任务流。任务流始于指标选取， 包括与该制图任务有关的指标、空间、时间数据的选取。接下来的任务可以是统计分析、可 视化设计、制图输出、客户端展现(专业用户)，也可以是按五元组模型、制图规则直接可视 化展现。图1为本发明在线交互制图方法的流程示意图。如图1所示，本发明提供的在线 专题地图动态构建方法，主要包括专题地图表达空间的五元组模型1，用于对分布式统计 数据建模、存储、分析及时空映射；网络制图规则2，根据从五元组模型1以及多变量制图方 法进行制图视觉变量设计、符号设计；在线地图符号3，用于在线地图符号描述，根据网络 制图规则2中所设计符号，给地图符号的使用者设置相关指标的机会，并且在地图符号显 示时根据相关的指标确定符号的形态；专题地图服务4，用于根据在线地图符号描述3提交 专题地图服务请求，返回相应的专题地片，并提供接口进行交互定制，并据此组织为在 线地图集。图2进一步描绘了上述专题地图表达空间的五元组模型1的结构和处理过程。 如图2所示，上述五元组模型具体为Thematic Map = {Thematic, Spatial, Symbol, Indicator, Time}。其中Thematic代表对应的专题内容，例如社会经济(人口、工业、房地 产、交通和金融等)；Spatial代表对应的空间统计单元，例如国家、省、市、区或县、街道办、 社区和网格等，呈现为金字塔模型；Symbol代表可适用于该专题内容的地图表达形式，约 束相应统计尺度下的地图表达形式，例如柱状图、饼图、折线图和组合图等；Indicator代 表该专题内容下相应的统计指标集合，例如人口规模和密度、工业产值和商品房销售等； Time表示相应统计指标的统计时间尺度，按时间顺序单向变化(如年国民生产总值按年度 单向变化等)或周期变化(如气温随着月份呈周期性起伏变化等)进行组织。上述多个维度 动态交织构成完整的专题地图Thematic Map。图3进一步描绘了网络制图规则2的构成与主要内容。如图3所示，上述制图规 则具体为指标类型与专题图层类型确定相应的聚合视觉变量，其中指标类型包括总量、对 比、动态、结构、复合和相关指标，专题图层类型包括点状、线状、面状及图表。依据所选的统 计指标的维度及个数，即可知道专题图层类型，进而获得相应的聚合视觉变量，生成适宜的 网络制图规则。
图4进一步描绘了在线地图符号3的描述体系(TSE)。如图4所示，上述在线地图 符号3具体为TSE在指标驱动下，整合制图规则、指标、符号或图表。制图规则包含尺寸、 形状、色彩、亮度等聚合视觉变量。指标包含指标字段、分类、时间及对应的空间信息，符号 或图表节点则根据指标空间特性选择对应的点、线、面或统计图表等元素。点、线、面符号元 素继承自SE规范，加入专题要素分级(tse ThematicClass)。图表元素定义了图表类型、图 表语义、图表分级、图表定位、图表标注及图表提示等六个元素。图表类型描述了统计图表 所支持的符号类型，从预先定义的特定的符号名称中选取，基本统计符号类型如表1所示。 图表语义用于描述图表所引用的制图规贝1J、指标以及指标语义关系，可引用多个指标。指标 语义关系见图3中的指标类型，根据引用指标个数和语义进行筛选。图表分级则映射为指 标数据的分类分级，根据指标数据特性推送最适宜的数据分类分级方式，等差、等比等。图 表定位派生自SE规范中的seTointPlacement，用于改变图表放置位置，为可选，缺省状态 根据指标空间属性及图面配置自动定位。图表标注、提示用于控制统计符号的文本标注、动 态提示是否显示，为可选，没做设置则不对符号进行标注、提示。用户只要通过选取相应指 标，或采用系统缺省的配置，或者自己根据制图规则修改相应的配置，定义指标间的语义关 系，从而实现符号或图表根据不同指标动态表达。图5进一步描绘了专题地图服务4(Web Thematic Map Service，简称WTM)交 互任务流。如图5所示，上述专题地图服务4进一步包括统计指标节点41，用于通过 GetIndicator或ktlndicator接口提供、设置或转换专题指标数据，依据1进行统计 数据建模，请求结果用tse: Indicator元素描述指标的四个维度；制图规则节点42，依 据用户请求的指标执行GetCart0Rule操作获取相应专题符号的规则描述，请求结果用 tse:CartorRule元素描述指标对应的聚合视觉变量；符号描述节点43，依据用户请求的 指标及相应规则描述，与基础地理数据、指标整合之后形成完整的专题符号描述，为一个 完整的TSE符号描述文档；可视化节点44，包括GetMap操作、GetChart操作，据专题符 号描述、图层样式描述执行上述操作返回专题地片在客户端动态展示。从任务流程 上看，由指标到地图可以划分为四个不同的层次选取指标直接成图(41 — 44)，选取指 标设置符号、请求图层描述获取地图(41 — 43 — 44)，选取指标设置符号、修改符号描述 获取地图(41 — 42 — 44)，选取指标设置符号、修改符号描述、请求图层描述获取地图 (41 — 42 — 43 — 44)。四个层次以指标作为驱动逐层推进，针对不同功能需求用户定制任 务流满足动态制图需要。以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人 员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的 技术方案，都落入本发明的保护范围。
权利要求
1.一种在线专题地图动态构建方法，其特征在于，包括以下步骤①根据专题地图表达空间的五元组模型，对异质异构的分布式统计数据和地理空间 数据进行在线动态时空建模，以时间、统计单元编码作为两者的公共域，在数据库中分别动 态建立不同时间版本的空间数据和统计数据快照；②根据统计指标的语义信息，并结合多变量地图制图方法，建立统计指标、视觉变量、 地图符号三个集合之间的有序映射，整合形成以聚合视觉变量为核心特征的制图规则集；③建立开放式专题地图符号体系，用XML描述语言对其进行形式化表达，依据所表达 的统计指标特征动态自适应确定地图符号形态；④以“图组一图幅一插图”逐级细化的逻辑层次模型组织形成在线地图集，每幅专题 地图支持用户交互定制专题内容、统计指标、空间单元、符号形态和时间等参数，自动建立 其XML描述结构。
2.根据权利要求1所述的在线专题地图动态构建方法，其特征在于所述步骤①中所述的专题地图表达空间的五元组模型形式化描述为=Thematic Map = {Thematic, Spatial, Symbol, Indicator, Time}；其中Thematic因子代表对应的专题内容，Spatial因子代表对应的空间统计单元， Symbol因子代表可适用于该专题内容的地图表达形式，hdicator因子代表该专题内容下 相应的统计指标集合，Time因子代表对应的统计时间。
3.根据权利要求1或2所述的在线专题地图动态构建方法，其特征在于所述步骤②中选择尺寸、形状、色彩、亮度为基本视觉变量，根据所选定统计指标确定 其语义类型和专题地图符号类型，进而确定相应的聚合视觉变量。
4.根据权利要求1或2所述的在线专题地图动态构建方法，其特征在于所述步骤③中网络地图符号描述语言的XML khema根节点为ThematicSymbolizer元 素，包含制图规则、指标、符号或图表元素；所述制图规则包含尺寸、形状、色彩、亮度聚合视 觉变量；所述指标包含指标名称、分类、时间及对应的空间信息，符号或图表节点则根据指 标空间特性选择对应的点、线、面或统计图表元素。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的在线专题地图动态构建方法，其特征在于所述步骤④中在线地图集以“图组一图幅一插图”逐级细化的逻辑层次模型组织，采用网络专题地图服务组合实现，具体包括以下步骤服务以统计指标为入口，主要操作为Ge ndicator、GetCartoRule、GetMap及 GetChart ；通过执行GetIndicator操作获取系统所提供的所有或部分指标，或者按五元组 模型设置数据，确定制图所需指标；所获取的指标用tse: Indicator元素描述，指标的四个维度决定其基础地理数据及适 宜的表达方式；指标空间维度为点、线则相应的专题图层为点图层、线图层，专题符号据点、 线符号规范设置；空间维度为面，若为单个指标则可据面符号规范设置，亦可通过图表符号 表达，若为多个指标或具有类别维度则据图表规范设置；确定表达方式后，执行GetCartoRule请求制图规则，其响应结果用tseCartoRule描 述，与hdicator元素一一对应，点、线、面图层此时即可形成完整的TSE符号描述，生成图 层样式并提交GetMap请求，返回专题渲染后的地片；图表通过选择指标类型确定指标语义，据此按符号表达能力推送适宜符号确定tSe:ChartType，同时对图表分级、定位、标注、提示等进行设置，完成图表类型描述生成图 层样式提交GetChart请求，返回背景透明的专题统计图表图片；返回的地片在客户端通过图层控制进行叠加显示组织为动态地图集，并集成放 大、缩小、漫游等常用地图操作，使用户能够实时生成所需专题地图。
全文摘要
本发明涉及网络地图与空间信息服务技术领域，尤其涉及一种在线专题地图动态构建方法。本发明通过对异质异构的分布式统计指标数据进行在线组织与动态建模，采用多变量地图制图方法，首先建立统计指标、视觉变量和地图符号三个集合之间的有序映射，进而整合形成以聚合视觉变量为核心特征的制图规则集，最后以XML作为网络地图符号形式化描述语言，采用网络专题地图服务组合的形式，动态构建个性化专题地图，并以“图组—图幅—插图”逐级细化的逻辑层次模型组织形成在线地图集。本发明使得用户获得的地图表达包括地图符号、颜色等形式表达的动态定制，充分满足地图用户的个性化需求，可以针对不同层次的用户、设计出满足其业务需求的专题地图，效果明显。
文档编号G09B29/00GK102129464SQ20111006035
公开日2011年7月20日 申请日期2011年3月14日 优先权日2011年3月14日
发明者任福, 曾兴国, 杜清运, 赵飞 申请人:武汉大学
技术领域：
本发明涉及网络地图与空间信息服务技术领域，尤其涉及一种在线专题地图动态 构建方法。
背景技术：
在目前的各种电子地图(集)系统中，地图仍然是“预制品”，是预先设计制作并存 储在系统中的，所谓“动态”仅体现在用户基于预制的有限版本形式在线定制个性化地图， 这些系统本质上是“预制”的地图数据库。从地图学理论和技术层面看，地图制图和地图应 用仍然是两个独立过程，地图信息传输模式没有发生变化。传统的地图制图技术链在地图 制作人员与地图用户之间划分了界限分明的多个阶段，包括地图制作、载体传输与认知分 析等，用户面对既成的地图产品，只能被动地接受，难于对其内容或形式作个性化的重置， 另一方面，数据源的变更很难在地图表达上得到快速反应，需经过漫长的程序过程。这一传 统的技术模式与数字技术条件下与人们所期盼的信息动态更新、形式自由组合、使用便捷 和制作简单等需求明显不相适应，为此产生了在线动态制图的需要。随着面向服务的计算(SOC)的发展，空间数据和统计数据采用分布式存储方式逐 渐取代以文件或部门数据库单独存储等方式，这种以Web和数据库相结合的方式使数据的 存取和共享变得容易。数据源从静态到动态以及分布式存储的转变必然催生新型地图制图 可视化方法。与此同时，传感器网络下的数据获取能力日益提高，空间统计数据呈指数级增 长，数据越来越丰富，更新周期愈来愈短，但信息分析解译率相对滞后，以“预制”方式设计 制作电子地图的做法已无法满足空间信息快速共享的需求，迫切需要建立从数据到地图的 “快速通道”，亦即打破传统的地图制作与地图应用相独立的地图信息传输模式，在网络环 境下集成应用空间和非空间数据库，通过技术手段封装地图设计制作过程，在数据调用过 程中即刻将数据直接转换为地图，实现地图制作真正的动态化，彻底解决地理空间信息在 线共享的信息通道瓶颈问题。在线地图集必须在保证传统制图质量的同时及时动态地反应数据的更新。传统 印刷版地图尤其是地图集，由于更新制作周期较长，倾向于在一幅地图上展示尽可能多的 数据，这种方法把焦点放在地图阅读上而不是地图分析和交互。在线地图集中，每个独立 地幅的数据来自一个海量的数据表，通过视觉变量的整合来展示数据不同方面特征。 Bertin最先提出的视觉变量包括尺寸、形状、方向、亮度、色彩、纹理，其中尺寸、亮度可以用 来描述数据的定量尺度，其他变量用于描述数据的定性尺度。此后不同的制图学家对其进 行不同程度的扩充。Wilkinson根据计算机制图的特点划分出形式(尺寸、形状和旋转角 度)，颜色(亮度、色彩、饱和度)，纹理(颗粒度、图案、方向)以及光学效果(模糊、透明度)等视 觉变量。Huber在此基础上提出一种通用多变量制图方法。该方法针对不同的地层类 型和多重视觉变量，不同的地层对应特定的聚合视觉变量集合。一个聚合视觉变量可 由一个或多个视觉变量来定义，并提供缺省的参数和图层接口。多变量制图方法综合适合 各类地理要素的视觉变量，以最优的方式对统计数据交互式符号化，表现出解决地理数据、统计数据和符号之间“三角问题”的可能性。(参见文献1-4)
作为在线地图集核心方法的动态专题地图制图是一个复杂的交互过程，现有网络专题 地图(加拿大网络地图集、奥地利在线地图集、欧盟统计地图集等)都考虑了用户需求，但有 的侧重于界面交互，有的侧重于数据表达交互，有的侧重于上下文交互，但均未充分对分布 式统计数据进行深入分析，存在诸多不足，例如可视化方法单一或未成体系，数据、符号、视 觉变量之间三者综合关系体现不充分，数据与制图的约束关系欠充分考虑，多采用分区统 计图法等。(参见文献5-7)
现有技术中，公开了一些网络地图方面的技术，如申请号为200610011338.2 (公 开号为CN101025739A)的网络电子地图的显示、查询及管理方法和系统，申请号为 200710003723. 7 (公开号为CN101221562A)的网络地图服务平台的数据更新方法及其系 统，申请号为200910050243. 5(公开号为CN101556166A)的一种网络地图显示方法，申请号 为200910135349. 5 (公开号为CN101593209A)的一种交互式在线统计地图生成与发布装 置及方法。但上述相关专利专注于单纯的基础地理要素地图发布，人机交互方式侧重于数 据表达，没有深入探究统计指标与视觉变量的制约关系和分布式统计数据的交互可视化， 未能实现在线专题地图的动态构建。文献 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
文献2 :Muehrcke P. C., and Muehrckej J. 0. . Map use: reading, analysis, and interpretation. 4th ed [M]. Madison WI: JP Publications, 1998
文献 3 :Bertin，J. Semiology of Graphics [M]. Madison, Univ. of Wisconsin Press, 1967
文献4 :Leland Wilkinson. The Grammar of Graphics, 2nd Edition [M]，NewYork: Springer, 2005.
文献 5 :R. Eric Kramers. Interaction with Maps on the Internet - A User Centred Design Approach for The Atlas of Canada [J]. The Cartographic Journal, 2008，45(2) :98-107
文献 6-Alexander Pucher. Use and Users of the OROK-Atlas online [J]. The Cartographic Journal, 2008， 45(2):108-116
JC 献 7 :Peter Sykoraj Olaf Schnabelj Ionut Iosifescu-Enescuj Lorenz Hurni. Extended Cartographic Interfaces for Open Distributed Processing [J]. Cartographicaj 2007，42 (3):209-218。
发明内容
针对上述存在的技术问题，本发明的目的是提供一种在线专题地图动态构建方 法，以实现动态构建个性化专题地图。为达到上述目的，本发明釆用如下的技术方案
①根据专题地图表达空间的五元组模型，对异质异构的分布式统计数据和地理空间 数据进行在线动态时空建模，以时间、统计单元编码作为两者的公共域，在数据库中分别动态建立不同时间版本的空间数据和统计数据快照；
②根据统计指标的语义信息，并结合多变量地图制图方法，建立统计指标、视觉变量、 地图符号三个集合之间的有序映射，整合形成以聚合视觉变量为核心特征的制图规则集；
③建立开放式专题地图符号体系，用XML描述语言对其进行形式化表达，依据所表达 的统计指标特征动态自适应确定地图符号形态；
④以“图组一图幅一插图”逐级细化的逻辑层次模型组织形成在线地图集，每幅专题 地图支持用户交互定制专题内容、统计指标、空间单元、符号形态和时间等参数，自动建立 其XML描述结构。所述步骤①中所述的专题地图表达空间的五元组模型形式化描述为=Thematic Map = {Thematic, Spatial, Symbol, Indicator, Time}；
其中Thematic因子代表对应的专题内容，Spatial因子代表对应的空间统计单元， Symbol因子代表可适用于该专题内容的地图表达形式，hdicator因子代表该专题内容下 相应的统计指标集合，Time因子代表对应的统计时间。所述步骤②中选择尺寸、形状、色彩、亮度为基本视觉变量，根据所选定统计指标 确定其语义类型和专题地图符号类型，进而确定相应的聚合视觉变量。所述步骤③中网络地图符号描述语言的XML Schema根节点为 ThematicSymbolizer元素，包含制图规则、指标、符号或图表元素；所述制图规则包含尺 寸、形状、色彩、亮度聚合视觉变量；所述指标包含指标名称、分类、时间及对应的空间信息， 符号或图表节点则根据指标空间特性选择对应的点、线、面或统计图表元素。所述步骤④中在线地图集以“图组一图幅一插图”逐级细化的逻辑层次模型组织， 采用网络专题地图服务组合实现，具体包括以下步骤
服务以统计指标为入口，主要操作为Ge ndicator、GetCartoRule、GetMap及 GetChart ；通过执行GetIndicator操作获取系统所提供的所有或部分指标，或者按五元组 模型设置数据，确定制图所需指标；
所获取的指标用tse: Indicator元素描述，指标的四个维度决定其基础地理数据及适 宜的表达方式；指标空间维度为点、线则相应的专题图层为点图层、线图层，专题符号据点、 线符号规范设置；空间维度为面，若为单个指标则可据面符号规范设置，亦可通过图表符号 表达，若为多个指标或具有类别维度则据图表规范设置；
确定表达方式后，执行GetCartoRule请求制图规则，其响应结果用tseCartoRule描 述，与hdicator元素一一对应，点、线、面图层此时即可形成完整的TSE符号描述，生成图 层样式并提交GetMap请求，返回专题渲染后的地片；
图表通过选择指标类型确定指标语义，据此按符号表达能力推送适宜符号确定 tSe:ChartType，同时对图表分级、定位、标注、提示等进行设置，完成图表类型描述生成图 层样式提交GetChart请求，返回背景透明的专题统计图表图片；
返回的地片在客户端通过图层控制进行叠加显示组织为动态地图集，并集成放 大、缩小、漫游等常用地图操作，使用户能够实时生成所需专题地图。本发明具有以下优点和积极效果
1)本发明使得用户获得的地图表达不仅包括地图符号、颜色等形式表达的动态定制， 还深入到地图内容、表示方法的自主制图过程，充分满足地图用户的个性化需求；2)本发明可以针对不同层次的用户、设计出满足其业务需求的专题地图，效果明显。
图1是本发明中在线专题地图动态构建方法流程示意图。图2是本发明中专题地图表达空间的五元组模型示意图。图3是本发明中多变量制图方法示意图。图4是本发明中在线地图符号文档结构图。图5是本发明中专题地图服务交互流程示意图。
具体实施例方式本发明提供一种在线专题地图动态构建方法通过对异质异构的分布式统计指标 数据进行在线组织与动态建模，采用多变量地图制图方法，首先建立统计指标、视觉变量和 地图符号三个集合之间的有序映射，进而整合形成以聚合视觉变量为核心特征的制图规则 集，最后以XML作为网络地图符号形式化描述语言，采用网络专题地图服务组合的形式，动 态构建个性化专题地图，并以“图组一图幅一插图”逐级细化的逻辑层次模型组织形成在线 地图集。本发明兼顾分布式统计指标特征和多变量制图方法，根据统计指标的语义信息，构 建相应的专题地图符号形式化体系，实现专题地图动态可视化表达和基于知识的在线地图 集，确保统计数据及时动态更新并兼顾网络地图制图质量。本发明提供的在线专题地图动态构建方法，包括以下步骤
步骤1 根据专题地图表达空间的五元组模型，对异质异构的分布式统计数据和地理 空间数据进行在线动态时空建模，以时间、统计单元编码作为两者的公共域，在数据库中分 别动态建立不同时间版本的空间数据和统计数据快照。步骤2 根据统计指标的语义信息，并结合多变量地图制图方法，建立统计指标、 视觉变量、地图符号三个集合之间的有序映射，整合形成以聚合视觉变量为核心特征的制 图规则集；
步骤3 建立开放式专题地图符号体系，用XML描述语言对其进行形式化表达，依据所 表达的统计指标特征动态自适应确定地图符号形态；
步骤4 以“图组一图幅一插图”逐级细化的逻辑层次模型组织形成在线地图集。每幅 专题地图支持用户交互定制专题内容、统计指标、空间单元、符号形态和时间等参数，自动 建立其XML描述结构。据此，在网络专题地图服务组合驱动下，动态构建个性化专题地图。步骤1中所述的专题地图表达空间的五元组模型形式化描述具体为=Thematic Map = {Thematic, Spatial, Symbol, Indicator, Time}
其中Thematic因子代表对应的专题内容，Spatial因子代表对应的空间统计单元， Symbol因子代表可适用于该专题内容的地图表达形式，hdicator因子代表该专题内容下 相应的统计指标集合，Time因子代表对应的统计时间，上述多个因子从不同维度动态交织 构成一副完整的专题地图Thematic Map。该模型对经典的Bertin地图符号参量体系进行 了扩充，研制了九因子参量地图符号发生器(包括形状、大小、方向、颜色、纹理、位置、结构、 密度、均衡度等9个变量)，解决了专题地图内容繁多、形式多样导致的地图模型难于形式化 建模的难题。基于上述模型，实现对异质异构的分布式统计数据和地理空间数据进行在线组织和动态时空建模，以时间、统计单元编码作为两者的公共域，在数据库中分别动态建立 不同时间版本的空间数据和统计数据快照。步骤2中选择尺寸、形状、色彩、亮度为基本视觉变量，根据所选定统计指标确定 其语义类型(总量、对比、动态、结构、复合及相关指标)和专题地图符号类型(点、线、面及图 表)，进而确定相应的聚合视觉变量。面状符号通过色彩和亮度两个视觉变量来区分总量指标的定性、定量属性，其他 指标不宜或不能用面状符号表示。线状符号通过尺寸和颜色对线状分布的总量指标进行 表示，尺寸表现为线的宽度、颜色，用于定性区分，对于动态指标可以运用运动线法表示，加 上形状变量区分不同的运动性质。点状符号主要通过尺寸变量对总量指标进行定量描述， 色彩变量区分其不同类别，通过形状、色彩区分对比指标的定名量表，用尺寸表达其定量差 别，对于动态指标亦可用点状图层表示，用不同形状、色彩的点状符号表示其质量特征，用 尺寸表示其动态变化。步骤3中网络地图符号描述语言(Thematic Symbology Encoding,简称TSE)， 其XML Schema根节点为ThematicSymbolizer元素，包含制图规则(CartoRule)、指标 (Indicator)、符号(TPointSymbol izer> TLineSymbolizer 禾口 TPolygonSymbolizer)或图 表(TChartSymbolizer)等元素。CartoRule包含尺寸、形状、色彩、亮度等聚合视觉变量。 Indicator包含指标名称、分类、时间及对应的空间信息，符号或图表节点则根据指标空间 特性选择对应的点、线、面或统计图表等元素。步骤4中在线地图集以“图组一图幅一插图”逐级细化的逻辑层次模型组织，采用 网络专题地图服务组合实现。服务以统计指标为入口，主要操作为GetIndicator、GetCartoRule、GetMap及 GetChart等。通过执行GetIndicator操作获取系统所提供的所有或部分指标，也可以按五 元组模型设置数据，确定制图所需指标。所获取的指标用tse: Indicator元素描述，指标 的四个维度决定其基础地理数据及适宜的表达方式。指标空间维度为点、线则相应的专题 图层为点图层、线图层，专题符号据点、线符号规范设置；空间维度为面，若为单个指标则可 据面符号规范设置，亦可通过图表符号表达，若为多个指标或具有类别维度则据图表规范 设置。确定表达方式后即执行GetCartoRule请求制图规则，其响应结果用tse CartoRule 描述，与hdicator元素一一对应。点、线、面图层此时即可形成完整的TSE符号描述，生成 图层样式并提交GetMap请求，返回专题渲染后的地片。图表则需选择指标类型确定指 标语义，据此按符号表达能力推送适宜符号确定tSe:ChartType，同时对图表分级、定位、标 注、提示等进行设置，完成图表类型描述生成图层样式提交GetChart请求，返回背景透明 的专题统计图表图片。返回的地片在客户端通过图层控制进行叠加显示组织为动态地 图集，并集成放大、缩小、漫游等常用地图操作，使用户能够实时生成所需专题地图。根据本发明提供的方法生成的地图集，基于专题地图表达空间的五元组模型，建 立开放式专题地图符号形式化体系，形成XML符号描述规则集，在此基础上构建网络专题 地图服务集；动态构建的专题地图可用于任何为增强统计数据、业务数据空间可视化及交 互分析特征的网络地图产品中，既可作为地图服务源以嵌入形式调用并与自身专题统计数 据整合构建独立专题地图发布系统，也独立通过五元组建模构建动态地图集。与常规电子地图(集)将地图预制存储的表现模式相比，本发明特色集中体现在对“动态性”意义的完整诠释上，即实现了 “地图内容”的在线实时生成与“地图形式”的自适 应表现。本发明根据分布式统计指标特征及交互动态制图需求，设定不同指标语义下的聚 合视觉变量形成多变量制图方法，以XML语言对在线地图符号进行描述可以根据所表达的 指标动态调整符号可视化形态，实现基于知识的专题制图，在确保专题地图质量的同时及 时地反应数据的更新。其一般规律是(1)如果需要设定数据，则根据五元组模型建立统计 时空数据库，进而选取指标、设置符号、修改符号描述、获取地图；(2)如不需设定数据，则 请求现有数据，选取指标，按五元组模型、制图规则直接可视化展现，对于专业用户则可进 一步对符号进行定制；(3)指标数据发生更新后，系统自动可视化反应数据更新，无需手动 操作。本发明方法简单，能根据用户的身份、需求和上下文信息，动态的为其定制满足专业 需求的在线交互制图任务流，并且识别用户下一步即将要做的任务并做出相应调整，相应 的用户交互接口可以通过向导来实现。下面以具体实施例结合附图对本发明作进一步说明
本发明的在线专题地图动态构建方法，针对不同的指标特性基于在线制图规则动态生 成不同的专题地图服务，通过用户交互提供最适宜的可视化任务流。任务流始于指标选取， 包括与该制图任务有关的指标、空间、时间数据的选取。接下来的任务可以是统计分析、可 视化设计、制图输出、客户端展现(专业用户)，也可以是按五元组模型、制图规则直接可视 化展现。图1为本发明在线交互制图方法的流程示意图。如图1所示，本发明提供的在线 专题地图动态构建方法，主要包括专题地图表达空间的五元组模型1，用于对分布式统计 数据建模、存储、分析及时空映射；网络制图规则2，根据从五元组模型1以及多变量制图方 法进行制图视觉变量设计、符号设计；在线地图符号3，用于在线地图符号描述，根据网络 制图规则2中所设计符号，给地图符号的使用者设置相关指标的机会，并且在地图符号显 示时根据相关的指标确定符号的形态；专题地图服务4，用于根据在线地图符号描述3提交 专题地图服务请求，返回相应的专题地片，并提供接口进行交互定制，并据此组织为在 线地图集。图2进一步描绘了上述专题地图表达空间的五元组模型1的结构和处理过程。 如图2所示，上述五元组模型具体为Thematic Map = {Thematic, Spatial, Symbol, Indicator, Time}。其中Thematic代表对应的专题内容，例如社会经济(人口、工业、房地 产、交通和金融等)；Spatial代表对应的空间统计单元，例如国家、省、市、区或县、街道办、 社区和网格等，呈现为金字塔模型；Symbol代表可适用于该专题内容的地图表达形式，约 束相应统计尺度下的地图表达形式，例如柱状图、饼图、折线图和组合图等；Indicator代 表该专题内容下相应的统计指标集合，例如人口规模和密度、工业产值和商品房销售等； Time表示相应统计指标的统计时间尺度，按时间顺序单向变化(如年国民生产总值按年度 单向变化等)或周期变化(如气温随着月份呈周期性起伏变化等)进行组织。上述多个维度 动态交织构成完整的专题地图Thematic Map。图3进一步描绘了网络制图规则2的构成与主要内容。如图3所示，上述制图规 则具体为指标类型与专题图层类型确定相应的聚合视觉变量，其中指标类型包括总量、对 比、动态、结构、复合和相关指标，专题图层类型包括点状、线状、面状及图表。依据所选的统 计指标的维度及个数，即可知道专题图层类型，进而获得相应的聚合视觉变量，生成适宜的 网络制图规则。
图4进一步描绘了在线地图符号3的描述体系(TSE)。如图4所示，上述在线地图 符号3具体为TSE在指标驱动下，整合制图规则、指标、符号或图表。制图规则包含尺寸、 形状、色彩、亮度等聚合视觉变量。指标包含指标字段、分类、时间及对应的空间信息，符号 或图表节点则根据指标空间特性选择对应的点、线、面或统计图表等元素。点、线、面符号元 素继承自SE规范，加入专题要素分级(tse ThematicClass)。图表元素定义了图表类型、图 表语义、图表分级、图表定位、图表标注及图表提示等六个元素。图表类型描述了统计图表 所支持的符号类型，从预先定义的特定的符号名称中选取，基本统计符号类型如表1所示。 图表语义用于描述图表所引用的制图规贝1J、指标以及指标语义关系，可引用多个指标。指标 语义关系见图3中的指标类型，根据引用指标个数和语义进行筛选。图表分级则映射为指 标数据的分类分级，根据指标数据特性推送最适宜的数据分类分级方式，等差、等比等。图 表定位派生自SE规范中的seTointPlacement，用于改变图表放置位置，为可选，缺省状态 根据指标空间属性及图面配置自动定位。图表标注、提示用于控制统计符号的文本标注、动 态提示是否显示，为可选，没做设置则不对符号进行标注、提示。用户只要通过选取相应指 标，或采用系统缺省的配置，或者自己根据制图规则修改相应的配置，定义指标间的语义关 系，从而实现符号或图表根据不同指标动态表达。图5进一步描绘了专题地图服务4(Web Thematic Map Service，简称WTM)交 互任务流。如图5所示，上述专题地图服务4进一步包括统计指标节点41，用于通过 GetIndicator或ktlndicator接口提供、设置或转换专题指标数据，依据1进行统计 数据建模，请求结果用tse: Indicator元素描述指标的四个维度；制图规则节点42，依 据用户请求的指标执行GetCart0Rule操作获取相应专题符号的规则描述，请求结果用 tse:CartorRule元素描述指标对应的聚合视觉变量；符号描述节点43，依据用户请求的 指标及相应规则描述，与基础地理数据、指标整合之后形成完整的专题符号描述，为一个 完整的TSE符号描述文档；可视化节点44，包括GetMap操作、GetChart操作，据专题符 号描述、图层样式描述执行上述操作返回专题地片在客户端动态展示。从任务流程 上看，由指标到地图可以划分为四个不同的层次选取指标直接成图(41 — 44)，选取指 标设置符号、请求图层描述获取地图(41 — 43 — 44)，选取指标设置符号、修改符号描述 获取地图(41 — 42 — 44)，选取指标设置符号、修改符号描述、请求图层描述获取地图 (41 — 42 — 43 — 44)。四个层次以指标作为驱动逐层推进，针对不同功能需求用户定制任 务流满足动态制图需要。以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人 员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的 技术方案，都落入本发明的保护范围。
权利要求
1.一种在线专题地图动态构建方法，其特征在于，包括以下步骤①根据专题地图表达空间的五元组模型，对异质异构的分布式统计数据和地理空间 数据进行在线动态时空建模，以时间、统计单元编码作为两者的公共域，在数据库中分别动 态建立不同时间版本的空间数据和统计数据快照；②根据统计指标的语义信息，并结合多变量地图制图方法，建立统计指标、视觉变量、 地图符号三个集合之间的有序映射，整合形成以聚合视觉变量为核心特征的制图规则集；③建立开放式专题地图符号体系，用XML描述语言对其进行形式化表达，依据所表达 的统计指标特征动态自适应确定地图符号形态；④以“图组一图幅一插图”逐级细化的逻辑层次模型组织形成在线地图集，每幅专题 地图支持用户交互定制专题内容、统计指标、空间单元、符号形态和时间等参数，自动建立 其XML描述结构。
2.根据权利要求1所述的在线专题地图动态构建方法，其特征在于所述步骤①中所述的专题地图表达空间的五元组模型形式化描述为=Thematic Map = {Thematic, Spatial, Symbol, Indicator, Time}；其中Thematic因子代表对应的专题内容，Spatial因子代表对应的空间统计单元， Symbol因子代表可适用于该专题内容的地图表达形式，hdicator因子代表该专题内容下 相应的统计指标集合，Time因子代表对应的统计时间。
3.根据权利要求1或2所述的在线专题地图动态构建方法，其特征在于所述步骤②中选择尺寸、形状、色彩、亮度为基本视觉变量，根据所选定统计指标确定 其语义类型和专题地图符号类型，进而确定相应的聚合视觉变量。
4.根据权利要求1或2所述的在线专题地图动态构建方法，其特征在于所述步骤③中网络地图符号描述语言的XML khema根节点为ThematicSymbolizer元 素，包含制图规则、指标、符号或图表元素；所述制图规则包含尺寸、形状、色彩、亮度聚合视 觉变量；所述指标包含指标名称、分类、时间及对应的空间信息，符号或图表节点则根据指 标空间特性选择对应的点、线、面或统计图表元素。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的在线专题地图动态构建方法，其特征在于所述步骤④中在线地图集以“图组一图幅一插图”逐级细化的逻辑层次模型组织，采用网络专题地图服务组合实现，具体包括以下步骤服务以统计指标为入口，主要操作为Ge ndicator、GetCartoRule、GetMap及 GetChart ；通过执行GetIndicator操作获取系统所提供的所有或部分指标，或者按五元组 模型设置数据，确定制图所需指标；所获取的指标用tse: Indicator元素描述，指标的四个维度决定其基础地理数据及适 宜的表达方式；指标空间维度为点、线则相应的专题图层为点图层、线图层，专题符号据点、 线符号规范设置；空间维度为面，若为单个指标则可据面符号规范设置，亦可通过图表符号 表达，若为多个指标或具有类别维度则据图表规范设置；确定表达方式后，执行GetCartoRule请求制图规则，其响应结果用tseCartoRule描 述，与hdicator元素一一对应，点、线、面图层此时即可形成完整的TSE符号描述，生成图 层样式并提交GetMap请求，返回专题渲染后的地片；图表通过选择指标类型确定指标语义，据此按符号表达能力推送适宜符号确定tSe:ChartType，同时对图表分级、定位、标注、提示等进行设置，完成图表类型描述生成图 层样式提交GetChart请求，返回背景透明的专题统计图表图片；返回的地片在客户端通过图层控制进行叠加显示组织为动态地图集，并集成放 大、缩小、漫游等常用地图操作，使用户能够实时生成所需专题地图。
全文摘要
本发明涉及网络地图与空间信息服务技术领域，尤其涉及一种在线专题地图动态构建方法。本发明通过对异质异构的分布式统计指标数据进行在线组织与动态建模，采用多变量地图制图方法，首先建立统计指标、视觉变量和地图符号三个集合之间的有序映射，进而整合形成以聚合视觉变量为核心特征的制图规则集，最后以XML作为网络地图符号形式化描述语言，采用网络专题地图服务组合的形式，动态构建个性化专题地图，并以“图组—图幅—插图”逐级细化的逻辑层次模型组织形成在线地图集。本发明使得用户获得的地图表达包括地图符号、颜色等形式表达的动态定制，充分满足地图用户的个性化需求，可以针对不同层次的用户、设计出满足其业务需求的专题地图，效果明显。
文档编号G09B29/00GK102129464SQ20111006035
公开日2011年7月20日 申请日期2011年3月14日 优先权日2011年3月14日
发明者任福, 曾兴国, 杜清运, 赵飞 申请人:武汉大学
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