空間分析在電子地圖中的應(yīng)用

李作鑾

（浙江省瑞安市測(cè)繪地理信息研究院浙江瑞安325200）

空間分析在電子地圖中的應(yīng)用

李作鑾

（浙江省瑞安市測(cè)繪地理信息研究院浙江瑞安325200）

電子地圖在我們生活中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，而空間分析是電子地圖的核心功能之一，本文簡(jiǎn)單說(shuō)明空間分析方法在電子地圖中的應(yīng)用，并舉例加以說(shuō)明。

空間分析電子地圖

1　前言

地圖就是地球表面在平面上的縮影，更嚴(yán)格的定義是：按照一定的數(shù)學(xué)法則，采用地圖符號(hào)系統(tǒng)，將地球表面縮繪于平面上，以達(dá)到反映各種自然和社會(huì)現(xiàn)象的空間分布、組合、聯(lián)系、變化和發(fā)展的圖件。隨著計(jì)算機(jī)在現(xiàn)代生活中的普及和相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的紙質(zhì)地圖逐漸被電子地圖所取代，而且，隨著時(shí)代的發(fā)展，電子地圖在我們的現(xiàn)實(shí)生活中將發(fā)揮越來(lái)越大的作用。

2　電子地圖

2.1電子地圖的定義

電子地圖是傳統(tǒng)的紙質(zhì)地圖在各種顯示設(shè)備上的顯示，它是以傳統(tǒng)紙質(zhì)地圖為基礎(chǔ)，而且具有傳統(tǒng)紙質(zhì)地圖所不具有的新特點(diǎn)。傳統(tǒng)紙質(zhì)地圖以數(shù)字地圖的形式在計(jì)算機(jī)或其他電子設(shè)備上存儲(chǔ)，并以電子地圖的形式顯示出來(lái)。可以說(shuō)，電子地圖是地圖數(shù)據(jù)在顯示設(shè)備上的可視化產(chǎn)品。

2.2電子地圖的特點(diǎn)

電子地圖作為對(duì)傳統(tǒng)地圖在現(xiàn)代社會(huì)的繼承和發(fā)展，其不可避免的揚(yáng)棄了傳統(tǒng)地圖的一些特點(diǎn)，而且具有傳統(tǒng)地圖所不具有的但卻適應(yīng)社會(huì)發(fā)展要求的一些新特點(diǎn)。（1）動(dòng)態(tài)性。電子地圖的動(dòng)態(tài)性表現(xiàn)在電子地圖能夠以時(shí)間維的形式真實(shí)反映客觀世界的動(dòng)態(tài)變化。（2）交互性。傳統(tǒng)的紙質(zhì)地圖其交互性是極其有限的。而電子地圖具有很強(qiáng)的交互性，人們可以通過(guò)查詢、分析電子地圖和利用電子地圖的輔助決策功能，實(shí)現(xiàn)真正的人與地圖的交互。（3）超媒體集成性。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，在地理信息領(lǐng)域，人們借助和引申超文本、超文件的概念，提出了超地圖的思想方法：認(rèn)為地圖是一種方法作為一種媒體，可以通過(guò)結(jié)點(diǎn)鏈接各種媒體，如圖像、聲音、動(dòng)畫(huà)、文件和連續(xù)播放。其中最主要的部分是結(jié)點(diǎn)和鏈接，通過(guò)鏈接，可以組織和各種信息，并可以有效的進(jìn)行導(dǎo)航和檢索。這種思想方法正體現(xiàn)了電子地圖的超媒體集成性。

3　空間分析與電子地圖

空間分析是基于地理對(duì)象的位置和形態(tài)特征的空間數(shù)據(jù)分析技術(shù)，其目的在于提取和傳輸空間信息。空間數(shù)據(jù)分析技術(shù)就是對(duì)空間對(duì)象的空間屬性加以分析，其分析的主要內(nèi)容有：空間位置、空間距離、空間形態(tài)、空間分布、空間方位、拓?fù)洹⑾嗨坪拖嚓P(guān)等。

隨著技術(shù)應(yīng)用的進(jìn)一步發(fā)展，人們對(duì)電子地圖要求不僅僅局限于可視化，同時(shí)也要求它具有一些空間分析功能。只有具有了空間分析功能，才能使我們更加充分的利用電子地圖，更好的發(fā)揮電子地圖的輔助決策功能。空間分析在電子地圖中的應(yīng)用相當(dāng)廣泛，如：空間位置的獲取、空間距離、坡度、梯度等的量算和面積、表面積的計(jì)算等。

3.1空間位置的獲取

空間位置的獲取是空間分析在電子地圖中應(yīng)用的基礎(chǔ)，空間位置的獲取其實(shí)質(zhì)是二維屏幕平面在三維地理空間的反解。獲取電子地圖中某一點(diǎn)的算法有很多，這里主要介紹碰撞檢測(cè)：首先在屏幕點(diǎn)擊處與視點(diǎn)（視點(diǎn)確定的算法：在屏幕平面與電子地圖平面中構(gòu)造一種映射關(guān)系，對(duì)于屏幕上的某一像素點(diǎn)，滿足映射關(guān)系的多個(gè)電子地圖點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)集合P：P={P1，P2，P3….Pk,(k≥2)},若Pi∈P，且Pi滿足||Pi-E||=min:E為P中各點(diǎn)的中心坐標(biāo)）構(gòu)造一條線段；其次用這條線段與電子地圖進(jìn)行碰撞求得屏幕點(diǎn)擊處的空間位置。

3.2空間距離的量算和面積的計(jì)算

空間距離反映的是空間物體在幾何上的接近程度。在電子地圖上量算距離，首先要在屏幕上標(biāo)識(shí)要量算的線要素，然后提取該要素的幾何數(shù)據(jù)，經(jīng)計(jì)算機(jī)計(jì)算后并將其轉(zhuǎn)換為實(shí)地距離。面積是面狀物體最基本的形態(tài)參數(shù)，在電子地圖上計(jì)算面積，首先要在屏幕上標(biāo)識(shí)出要量算的面要素，然后提取`該面要素的輪廓坐標(biāo)數(shù)據(jù)，經(jīng)計(jì)算機(jī)計(jì)算（對(duì)于矢量電子地圖，用數(shù)學(xué)的方法計(jì)算面積；對(duì)于柵格電子地圖，統(tǒng)計(jì)面要素輪廓內(nèi)包含的柵格數(shù)目）后并將其轉(zhuǎn)換為實(shí)地面積。

3.3路徑問(wèn)題和可視域分析

路徑問(wèn)題是判斷電子地圖上的兩點(diǎn)間是否存在路徑，并計(jì)算兩點(diǎn)間的最短路徑。從廣義上講，電子地圖上的任意兩點(diǎn)間都應(yīng)該存在多條路徑，我們的主要目的是求得最短路徑。在給定最短時(shí)間或最短路程的約束條件下，利用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中的四連通或八連通方法，可以求得在電子地圖上的滿足約束條件的最短路徑。

可視域分析是判斷視點(diǎn)與所要研究區(qū)域的通視情況。最簡(jiǎn)單的方法是將視點(diǎn)與研究區(qū)域內(nèi)的各個(gè)柵格角點(diǎn)相連，形成一個(gè)視線簇，遍歷視線簇中每條視線，計(jì)算每一視線與相關(guān)柵格點(diǎn)的交點(diǎn)，判斷這些交點(diǎn)是否在這條視線上遮擋待求的柵格角點(diǎn)，若有一個(gè)交點(diǎn)遮擋，則整條視線不可視。

4　空間分析在GPS電子地圖中的應(yīng)用

GPS電子地圖是將GPS接收到的衛(wèi)星信息經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)處理后，把GPS接收器所在位置定位在地理底圖上，并顯示在屏幕上。GPS電子地圖是導(dǎo)航，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、數(shù)據(jù)庫(kù)、地理信息系統(tǒng)等技術(shù)的綜合運(yùn)用。GPS電子地圖的應(yīng)用相當(dāng)廣泛，它既可以安裝在移動(dòng)目標(biāo)上（如導(dǎo)航系統(tǒng)），也可用于目標(biāo)跟蹤。

空間分析在GPS電子地圖中的應(yīng)用比較廣泛。對(duì)于GPS安裝在移動(dòng)目標(biāo)上的情況，如：車(chē)輛導(dǎo)航系統(tǒng)，我們可以通過(guò)空間分析技術(shù)判斷最佳行進(jìn)路線、路線的實(shí)時(shí)導(dǎo)航、信息查詢。對(duì)于目標(biāo)跟蹤的情況，我們可以通過(guò)路徑回放來(lái)判斷目標(biāo)的情況來(lái)決策下一步的跟蹤。由此可見(jiàn)，空間分析在GPS電子地圖中的應(yīng)用相當(dāng)廣泛。

5　結(jié)束語(yǔ)

隨著計(jì)算機(jī)及相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)電子地圖的需求將會(huì)越來(lái)越大。而且電子地圖的應(yīng)用前景十分廣泛，它將在測(cè)繪、城市仿真領(lǐng)域、土地規(guī)劃和利用、旅游和交通等各個(gè)方面得到廣泛的應(yīng)用。而這些應(yīng)用都離不開(kāi)空間分析技術(shù)，正是基于空間分析，電子地圖才有如此廣泛的應(yīng)用。

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P217[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2015）-7-198-1