给数据以形象

来源：作者：出处：巧巧读书 2006-02-18 进入讨论组

　　
　　地理空间信息可视化是信息可视化中重要的技术，涉及大多数国民经济的行业，已经有广泛的应用。

地理空间可视化通过强大的、有效的地图系统将复杂的空间和属性数据以地理的形式展现出来，从而挖掘数据之间的关联性和发展趋势，了解市场动态、发现商业机会，进而作出及时和正确的判断和决策。

　　地理空间信息在人类活动及生产实践过程中起着非常重要的作用，从近万年前人类打猎前的路线规划到今天的交通自动导航，以图形方式呈现的空间信息极大地促进了人们对周围空间的认知乃至感知。地图是空间信息最早的可视化方式，它在古代交通、军事以及其它各种生产和社会实践中发挥着重要的作用。到目前为止，地图仍然是人类直观认识自然的最好的表现形式。随着计算机技术的发展，地图在一定程度上逐渐被地理信息系统（GIS）所取代，制图学问题在一定程度转变为GIS中的可视化问题。在GIS中，可视化概念要早于科学计算可视化的提出，可视化问题是GIS中一个非常重要的问题，有人甚至提出空间信息的可视化可以被看作是数字时代的地图学。

　　空间信息的可视化是现有计算机可视化技术的具体应用，是以地理环境作为依托，强调的是地理认知与分析，透过视觉效果，探讨空间信息所反映的规律知识是空间信息可视化的真正目的。

　　空间信息的可视化是非常复杂的，需要投入大量的时间与精力进行专门深入的研究。另一方面，随着GIS的发展，空间信息的应用被得以推广和加强，目前在农、林、水、牧、渔、地质普查及勘探、交通运输、房地产管理、公用事业、居民服务及咨询、科学研究与综合技术服务等行业均有应用。这些行业涉及的应用领域主要有：宏观决策、环境保护、基础数据库、资源管理、规划管理、综合性GIS、电力电信公路等公共事业、城市建设、公安消防、投资咨询、土地管理、制图等等。由于不同领域行业应用的需求有所不同，空间信息的可视化形式也特别丰富，主要的表现形式及其相关应用可以归纳为如下几方面：
　　
　　二维图形图像学方法

　　通常意义上的GIS，其可视化采用的方法即是二维图形图像学方法。GIS中空间信息的可视化方法主要是对传统地图学以及制图学可视化方法的数字化实现。但在数字化基础之上，由于计算机可以非常灵活与便捷地处理空间信息，因此可以极大地丰富传统地图学的可视化方法。如为了满足军事、旅游以及导航等等需求，可以制作动态地图；为了满足专门行业需求，可以制作突出行业信息的专题地图；为了满足特定工程任务，如这次非典疫情分布的实时统计与监测，可以结合计算与分析功能制作实时性专题地图等等。

　　二维图形图像学可视化方法目前是空间信息可视化的主流方法。由于二维可视化含有较少的数据量，同时沿用了成熟的可视化理论方法，因此在空间信息远程可视化（如网络地图）、移动用户位置服务以及交通导航等领域有着广阔的发展前景。
　　
　　三维图形图像学方法

　　从常识性的认知角度而言，现实世界是一个三维空间，使用计算机将现实世界表达成三维模型则更加直观逼真，因为三维的表达不再以符号化为主，而是以对现实世界的仿真手段为主。

　　三维空间的表现方式与手段随应用需求的不同而有很大的差异。常用的三维电子地图，大多直接利用已有二维空间数据库的空间数据，通过添加少量的空间信息，将现实环境中的主要实体表达成简单的几何形体，形成具有一定直观性的三维地图。如果再给这些几何形体粘贴纹理图像，则形成具有一定逼真度的三维地图。目前利用数字摄影测量方法，可以方便快捷地构建整个城市的三维电子地图。

　　近年来，三维地理信息系统（3DGIS）的研究在城市领域的发展非常迅速，代表性的研究方向即是人们比较熟悉的数字城市模型，国内外在这一方面已经有一系列代表性的成果，在城市小区建筑景观模拟、城市发展规划设计等方面有着广泛的应用。

　　
　　三维表达及虚拟现实技术

　　空间信息理想的可视化是对现实世界真实的写景，随着虚拟现实技术的发展，这一理想越来越成为现实。为了进一步提高人机交互性，将先进的计算机可视化技术与虚拟现实技术引入地理信息系统领域，人们早就开始了虚拟现实技术（VR）与GIS结合的研究。

　　目前，人们已经初步实现了对地理环境的真实仿真，这种仿真能较好地重现现实景观。比较典型的应用是在考古领域，利用考古学者发掘的原始数据，可以复原古代地理环境以及主要建构筑物。更重要的应用领域是在军事领域，进行虚拟战场环境构建，供军事演习与训练，目前美国在该领域的研究已经可以为海陆空三军提供联合演习的虚拟仿真平台。另外在商业领域，广为人们熟悉的是动画与电影的制作，自然景观模拟的可视化达到了极好的水平。另外，在城市规划、环境、数据可视化等等方面有着广泛的运用。

　　
　　三维表达与增强现实技术
　　未来GIS的发展将与网络、可穿戴式计算机、超媒体、虚拟现实、增强现实、科学可视化以及动画等的结合成为必然，而且这种结合目前正在发生。增强现实技术（AR）融合了虚拟环境与真实环境，其在交互性与可视化方法方面开辟了一个崭新的领域。
　　目前AR与GIS结合的研究比较广泛，如将空间超媒体、GIS等与AR技术结合，为已有的各种系统提供新的功能或开发新的系统；将AR与GIS空间数据库结合可用于车辆自主导航；将AR与GIS组合，可用于解决环境变化的可视化问题；将AR作为GIS的新界面，可在面向公众的应用领域开辟广阔的市场前景。
　　
　　时空可视化
　　在空间信息领域，另一个人们非常关注的问题是多维动态可视化问题，即以时间为主导的信息可视化的问题，目前由于一方面缺乏有效的描述模型，另一方面在增加时间维之后，信息量急剧增加，现有计算机技术难以处理与管理，因此，时空可视化方面的研究尚有待深入。但时空可视化将是空间信息可视化发展的一个极具吸引力的方向，时空可视化的实现将提供对自然地理现象变化的动态仿真，包括历史回溯与未来预测等，将在根本上改变现有地理信息系统的理论体系。
　　不同的可视化方法有着迥然不同的可视化效果，但总的来说，计算机可视化的理论与技术对空间信息的显示、分析产生了很大的影响，对于理解各种空间现象，加快信息处理以及寻找科学规律起着不可替代的作用。其应用将随着理论与技术的不断提高，逐步渗透到社会生活的各个领域。
　　
　　【小知识】
　　
　　信息采集与信息可视化相辅相成
　　信息可视化技术是帮助人们表现数据或挖掘数据隐含信息的手段，目的是辅助人们得出某种结论性观点。因此，信息可视化技术通常用在解决问题的后期阶段，并且需要以信息采集和处理技术为基础。没有信息采集技术，信息可视化技术就无从谈起；没有信息可视化技术，采集来的数据得不到很好的应用，它们是相辅相成的。
　　
　　信息可视化应用领域
　　目前适合信息可视化应用的领域包括：
　　
　　*多维数据可视化：如人口普查、健康状况、现金交易、顾客群、销售业绩等。
　　*数字图书馆：如书籍、照片、电影、报纸和杂志文章、WWW网页等。
　　*复杂文档：如专利文献、年报、软件模块、数据结构等。
　　*历史：如病历、学生成绩、经济趋势、股市走向、项目管理等。
　　*统计和分类系统：物种分类、专利列表、硬盘数据目录、财务预算、销售纪录等。
　　网络：如远程通讯的联接和使用、电子电路、公路网、社会结构、各种组织关系等。