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导航电子地图中适宜比例尺的优选

更新时间:2016-07-05

0 引言

导航电子地图作为人们日常出行的常用工具,能够为用户提供更多的位置信息。当用户处于一个较大的区域范围时,所关心的是整个区域的概括分布、方向等信息;随着搜索范围不断地缩小,用户所关心的信息越来越详细。正是因为用户的这种多层次需求,普通定位导航在为用户提供不同详略程度的信息时,如果使用的导航地图比例尺过小,显示效果可能过于简略,很难捕捉具体位置信息;如果使用的导航地图比例尺过大,可能显示效果过于细节微观,无法从一定高度宏观上把握整体信息,需再次缩小比例尺。如此操作使得缩放地图频繁,而用户很难寻找到所需信息详略得当、更加适宜的比例尺。

文献[1]提出自动调节导航电子地图中不同区域的比例尺显示,以达到自适应多尺度表达。文献[2]通过考虑用户因素和时空环境建立导航电子地图主动表达模型。文献[3]针对电子地图数据的存储和处理进行了相关研究。文献[4-6]对电子地图中的制图综合技术从不同角度进行了改进。文献[7-8]采用不同的方法制作电子地图。文献[9]引入细节层次(level of detail,LOD)思想,提出同一比例尺数字地图不同详细程度的分层显示方法和不同比例尺数字地图嵌套显示方法。文献[10-12]通过拟合负载量和比例尺之间的关系,确定显示的比例尺达到更好的显示效果。文献[13]提出了实现电子地图注记的合理分布及随着电子地图比例尺的增大实现逐级递增。目前,针对导航电子地图的研究主要集中在比例尺的自适应表达和多尺度数据的制图综合等方面;而针对导航电子地图中用户所需不同详略程度的信息,很难选择适宜比例尺的问题研究较少。导航电子地图是面向个体用户的,应更切合用户的多层次任务需求;为用户提供所需位置信息适宜的比例尺,才能达到较好的导航效果。

在跟随一定时间之后,司机师傅会让驾驶学员进行实际操作培训,按照指定的线路进行驾驶,通过实际的驾驶培训来提高学员的实际操作能力,为日后驾驶有轨电车奠定坚实的基础。

本文采用概念格作为数据分析工具,根据多比例尺及其地物要素构造概念格,在概念格的哈斯图中,可清晰地找到不同比例尺及其对应的地物要素,然后根据所需的目标地物寻找到包含目标地物的概念节点及路径,分析路径上的多比例尺及其缩放变化过程,优选适宜的比例尺来捕捉导航中所需的信息。

1 概念格

有关概念格的知识可参阅文献[14-15]。

定义1:在形式概念分析中,一个形式背景表示为K(G,M,I),其中G是对象集合,M是属性集合,IGM间的二元关系。对于一个对象xG,属性mM,那么xIm就表示对象x具有属性m

定义2:形式背景对象集AG,属性集BM,分别定义如下2个映射,即f(A)={mM|∀xA,xIm}、g(B)={xG|∀mB,xIm}。若二者之间满足A=g(B)、B=f(A),则称二元组C(A,B)为一个形式概念,A称为概念C的外延,记作Ext(C),B称为C的内涵,记作Int(C)。

其次,建构新旧媒体协同一体的信息发布体系。 新媒体作为互联网时代信息发布的崭新方式,拥有比传统媒体传播范围广、时效性强、受众群体广大等优势。 由于其自身信息发布的严格审核机制,传统媒体拥有可信度高等特点的同时,也积极吸纳网络信息技术,通过开创公众号等占据了信息发布的若干阵地,具有与网络红人、网络大V类似的话语权。 传统媒体和新媒体并非相互排斥,而是呈现出相互渗透、相互补足的趋势。 相关研究表明,传统媒体对网民的议程设置依然具有巨大的影响,并且同时影响网络媒体的议程设置。[22] 在改善新媒体应对公众网络事件技巧的同时,也应该重视传统权威媒体的议程设置能力。

定义3:如果2个概念C1=(A1,B1)和C2=(A2,B2)满足A1A2,则称C1为子概念(节点),C2为超概念(节点),C1C2有子概念(节点)-超概念(节点)关系,表示为C1C2。形式背景C的所有子概念(节点)-超概念(节点)的偏序关系所诱导出的格称为概念格。

中国仍是发展中国家,除了北京、上海、广州等一线城市拥有较多英语国家的移民和工作者,二、三线城市的英语国家移民和工作者的比例还是非常低的。融入型学习动机的学生在中国并没有理想的语言环境,也只是在大学英语课堂里,学生才能得到英语的输入,很多高校老师在对非英语专业的大学生授课时,并不全程使用英语教学,并且教师与学生很少进行互动交流,学生口语得到锻炼的机会不多。学校拥有的外教老师大多分配给英语专业的学生,很少会给非英语专业大学生授课,大学生和外国人交流的机会少,更加导致英语特别是英语口语没有实际的用途。

2 导航电子地图中适宜比例尺的优选

2.1 比例尺及其地物要素的概念格表示

公共食堂、供给制、公社基本核算单位等基本问题,是人民公社内部两个平均主义的具体体现。因此,为了解决两个平均主义,毛泽东指导全党把公共食堂、供给制、公社基本核算单位等问题作为调查研究的重点,既抓住了纲,又抓住了目,因而取得了显著成就。

综上所述,供应链管理体系是新兴的管理模式,对我国中药材种植企业的发展意义重大。我国中药材种植企业在国内外市场中都面临着巨大的竞争压力,又因为属于农业产业范围内,对气候、土壤条件依赖性较大,通过供应链管理体系可以有效提高集约化,降低生产成本,提高企业抗市场冲击能力,为企业发展壮大提供助力。

在概念格中,概念(all,∅)代表没有具体特征、综合性最强的概念,是最高层次的顶部概念节点,其中all是概念格中概念的所有外延,对应所有比例尺,∅表示概念内涵为空,即所有比例尺的公共要素为空,在导航电子地图实际应用中,至少有一个公共地物要素属性,一般不为空。概念(∅,all)具有所有属性特征,是属性最详细的底部概念,其中∅表示概念的外延为空,all是概念格中所有的内涵属性,即没有一个比例尺能够表示所有的地物要素属性,但是由于制图综合技术的限制,导航电子地图上显示的比例尺的个数有限,最大比例尺即为涵盖地物要素最详细的比例尺。对于非顶点非底部概念节点,一般具有1个或1个以上的子(或超)概念节点,其概念节点的内涵是其子概念节点内涵中一组公共地物要素属性值。以此将多个比例尺及其对应的地物要素表示在概念格上。

将导航电子地图中多个比例尺作为概念格的对象,该比例尺下的地物要素作为概念格的属性,将二者进行符号化标记,根据以上定义,采用渐进式构造算法,构造多比例尺地物要素的概念格。

2.2 导航电子地图中适宜比例尺的优选算法

1)将导航电子地图中多个比例尺进行降序排列,加以符号标记,多比例尺下对应的地物要素加以标记并以符号表示。

5)根据用户想要观察的地物要素,在概念格的哈斯图中,自顶向下找到首个包含目标地物的概念节点,该节点外延中最右边序号对应的比例尺为观察目标最为适宜的比例尺。此时,在之前寻找到的概念节点基础上,如果增加其他想要查看的目标,即在多目标属性情况下,可直接从该节点开始,向下继续寻找首个包含多目标属性的节点,然后选择用来查看多目标最为适宜的比例尺。

3)在概念格的哈斯图中,每个概念节点外延中最左边序号对应的比例尺显示最为详细具体;介于最左边和最右边序号之间对应的多个比例尺,显示效果详细程度不同;最右边序号所对应的比例尺显示最为简洁的,所含信息高度概略。

批处理构造算法和渐进式构造算法是概念格中最主要的2种构造算法。目前Godin算法[16]是最为典型的渐进式构造算法。

4)在概念格的哈斯图中,从下往上寻找到包含目标地物要素的节点,在此过程中比例尺不断缩小,当达到最高层次时,比例尺缩至最小,此时在最高层次概念节点的外延中最右边序号所对应的比例尺最适宜观察目标要素,观察效果详略得当。

2)将已标记的多比例尺作为概念格的对象,该比例尺下的地物要素作为概念格的属性,采用渐进式构造算法,将待插入的对象与概念格内已存在的概念节点进行交运算,如果原概念格内节点内涵包含在新对象内涵之中,仅需要将新对象的外延加入到外延中;如果新节点对象的内涵与概念格内节点内涵的交集首次出现,则需要新增概念节点至概念格内;交集为空,不作任何修改,从而构造出多比例尺及地物要素的概念格。

图1示,PLAGL2主要表达于阳性细胞核与胞质中,PCa中PLAGL2阳性表达率(80.6%,83/103)高于良性前列腺增生(22.0%,11/50),其中在PCa组织中弱阳性26例,阳性28例,强阳性29例,在良性前列腺增生组织中弱阳性7例,阳性4例,差异有统计学意义,χ2=55.003,P<0.001。

3 实验与结果分析

以百度地图缩放级别为2至7级的6种比例尺及其显示的地物要素为例,由于导航电子地图数据更新或版本不同,同一比例尺下的地物要素显示及注记情况略有差异。选取的比例尺分别是1∶5 000、1∶10 000、1∶20 000、1∶50 000、1∶100 000、1∶200 000,因显示的地物要素数量众多,为简化实验计算,主要采用上海市滴水湖附近的部分地物要素,分别是申港大道、环湖西三路、环湖西二路、中国航海博物馆、环湖西二路影城、公交站台、古棕路菜市场、古棕路肯德基。

假设用户对古棕路菜市场感兴趣,该目标地物在6种比例尺下的定位显示效果如图1所示。

图1 6种比例尺下古棕路菜市场显示效果

为选择观察古棕路菜市场的适宜比例尺,将这6种比例尺降序排列,并列出6种比例尺及其地物要素显示情况,特征值1表示在该比例尺下显示该地物要素,0则不显示(如表1所示)。

用户为把握目标地物整体概括信息,常以较小比例尺进行查看,却容易丢失目标地物的具体位置信息,如图1(f)所示;用户需放大地图,但放大过度容易出现图1(a)情况,显示效果过于详细,难以把控整体道路方向;用户又必须缩小地图,然而缩小过程中不同的比例尺仍存在丢失目标地物位置信息的情况,如图1(c)及图1(d)所示;用户来回缩放直至找到图1(b)或图1(e)显示效果适宜为止。如此操作使得缩放频率高,用户选择适宜的比例尺较为困难。

基于对通胀的担忧,1994年2月4日至1995年2月1日,美联储将基准利率从3.25%逐步提升至6%,总加息幅度2.75%。前三次是每次上调0.25%,随后四次各加息0.5%,最终将基准利率提高至6%的水平。期间,上证指数经历了三个阶段(图1):首先延续之前的下跌走势,从800点左右跌至最低325点,然后迅猛反弹并创出1052点的新高,再大幅震荡回落约50%。

表1 6种比例尺及其地物要素显示情况

比例尺地物要素显示申港大道环湖西三路 环湖西二路 中国航海博物馆 环湖西二路影城 公交站台古棕路菜市场古棕路肯德基1∶5 000111111111∶10 000111111101∶20 000111010011∶50 000111100001∶100 000110000101∶200 00010000000

根据概念格的定义以及导航电子地图中适宜比例尺的优选算法,对表1中6种比例尺分别采用符号标记S1S2S3S4S5S6作为实验对象,将地物要素申港大道、环湖西三路、环湖西二路、中国航海博物馆、环湖西二路影城、公交站台、古棕路菜市场、古棕路肯德基分别采用abcdefgh标记作为实验属性。6种比例尺及其地物要素决策表详见表2。根据表2构造多比例尺及地物要素概念格,其哈斯图如图2所示。

表2 6种比例尺及其地物要素决策表

比例尺地物要素决策abcdefghS1(1∶5 000)11111111S2(1∶10 000)11111110S3(1∶20 000)11101001S4(1∶50 000)11110000S5(1∶100 000)11000010S6(1∶200 000)10000000

图2 表2对应的概念格的哈斯图

由图2可知:针对目标地物古棕路菜市场g,底部概念节点({S1},{ abcdefgh })包含全部地物属性,目标要素g周围的详细地物均被显示出来(如图1(a)所示),但由于屏幕尺寸的限制,用户只能查看临近道路信息,整体道路方向信息难以捕捉;因此需要缩小比例尺,即从({S1},{ abcdefgh })节点向上寻找所有包含属性g的节点({S1S2},{ abcdefg })、({S1S2S5},{ abg})。

从节点({S1},{ abcdefgh })到({S1S2},{ abcdefg }),比例尺从1∶5 000缩小至1∶10 000,相应的地物要素简略为abcdefg(如图1(b)所示),2种比例尺下均显示目标g;但相比图1(a)显示效果更为简化,较为适合用来观察要素g。然而在包含目标要素g的路径上,从该节点往上,比例尺仍然可以继续缩小,所以需要进一步搜索查找。在节点({S1S2S5},{ abg}),比例尺从1∶10 000缩小至1∶100 000,作为此路径上层次最高的节点,比例尺已被缩至最小,该节点外延中对应的比例尺不包含比例尺1∶20 000、1∶50 000、1∶200 000,故不采用丢失g位置信息的图1(c)、图1(d)、图1(f)作为显示。1∶100 000比例尺显示效果如图1(e)所示,同图1(a)~图1(b)相比,显示效果最为简洁,用户最适宜用此比例尺定位观察要素g

对于使用导航电子地图的用户,如果搜索某个地物要素,通常采用不断放大比例尺进行查看目标;因此对于搜索目标属性g的用户,在图2所示概念格的哈斯图中,从({S1S2S3S4S5S6},{a})开始,自顶向下搜索到首个包含地物属性g的节点,即({S1S2S5},{ abg}),在该节点外延中,找到最右边序号S5对应的比例尺1∶100 000,即为用户提供观察地物要素g优选的适宜比例尺。

导航电子地图最大的特点是移动性,并且能够根据用户的多层次需求指导用户到达目的地。在用户不断移动的过程中,用户所需的信息也在不断地变换:假设用户处在申港大道a上,此时只需要概括性的方向信息,在图2中查找到顶部节点包含地物属性a,选择S6对应的1∶200 000比例尺进行观察,从宏观上把握行驶概况;当用户离滴水湖的距离逐渐缩短时,用户此时关心的目标是中国航海博物馆d,从图2自顶向下寻找到节点({S1S2S4},{ abcd}),选择S4对应的比例尺1∶50 000,此时可观察到与申港大道a交叉的环湖西二路c,以及目标地物要素d;此时当用户驶近中国航海博物馆d时,同时想要查看附近的公交站台f,可直接从节点({S1S2S4},{ abcd})向下寻找第首个包含地物属性f的节点,即({S1S2},{ abcdefg }),选择比例尺1∶10 000既能够包含申港大道a、环湖西二路c等道路信息,同时也能够观察到中国航海博物馆d以及公交站台f等周围位置信息;在此基础上,用户还想查看周围其余信息,可在此节点上向下继续寻找。

因此,当用户处于一个较大的区域范围时,关心的是整个区域的概括分布信息,对于概括性的目标信息,通过上述方法,找到首个包含该目标属性的节点,其外延最右边序号对应的比例尺既包含目标地物又能显示宏观方向信息。然后随着用户所处的范围不断缩小,用户关心的信息也越来越具体、详细,采用同样的方法选择合适的显示比例尺。如果用户增加其他想要查看的目标,即在多目标属性情况下,在之前寻找到的概念节点基础上,可直接从该节点开始,向下寻找到第一个包含多目标属性的节点,再选择用来观察多目标详略得当的比例尺,从而为用户提供观察目标最适宜的比例尺,在很大程度上降低了用户缩放电子地图的频率。

4 结束语

本文提出了导航电子地图中适宜比例尺的优选算法,在导航过程中,针对用户所需不同详略程度的信息,根据本文的优选方法可为用户提供观察目标信息详略得当的适宜比例尺,能够降低用户缩放电子地图的频率,达到比较好的导航效果。

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王德兴,杜润芝,袁红春,王振华,董浩
《导航定位学报》 2018年第02期
《导航定位学报》2018年第02期文献

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