基于NPR的三维地图符号表达机制与方法研究

Map symbol is supposed to be the carrier and transmission tool of geographic information, as well as the abstraction and generalization of geographic features. How well it represents the features depends on the extent of human cognition toward geographic space. Based on the scientific theory of map semiotics, this research aims to deeply explore the concepts and approaches of 3D map symbol's organization and expression. Firstly, visual varibles of non-photorealistic 3D map symbol will be investigated by seriously analyzing the visual factors of 3D graphics. Secondly, by extending the PostScript Imaging Model, the data model of 3D map symbol based on path will be designed, and the mapping relationship between visual varibles and the attributes of non-photorealistic 3D map symbol will also be developed, to uniformly describe the 3D map symbol. Finally, mechanisms for 3D map symbol expression basd on NPR will be presented. Then geographic space can be expressed in non-photorealistic style with 3D symbols. This project focuses on the abstraction and expression of geographic space, and the proposed exploration will be beneficial. Furthermore, related theories and methods will also be enriched by this research.

地图符号是地理信息的载体与传输工具，是现实地理要素的抽象与概括，地图符号表达的好坏决定了人类认知地理空间的程度。本课题以地图符号学理论为基础，对三维地图符号的组织、表达等理论与方法进行深入探索。通过三维图形的视觉影响因子分析，基于图形符号学理论，研究面向非真实感的三维地图符号静态视觉变量；基于PostScript成像模型的三维扩展，建立基于路径的三维地图符号数据模型，设计视觉变量与非真实感三维地图符号特征属性间的映射关系，实现三维地图符号的统一描述；通过引入NPR及其相关图形学理论，设计三维场景中地理要素的风格符号化方式，构建基于NPR的三维地图符号表达机制，实现地理空间的非真实感表达。本课题以地理空间的抽象与表达为切入点，是研究深层次地图符号问题的一次有益探索，通过本研究，可望丰富地图符号研究的理论与方法。

地理信息表达是地图与地理信息系统研究的重要问题之一，本课题以地图符号学理论为基础，基于传统地图学视觉变量，探讨了视觉变量在三维地图表达中的扩展，研究了三维地图符号视觉变量，提出了基本视觉变量与视觉变量影响因素；基于二维地理信息系统中地图符号与地理数据分离模式，设计了三维地图符号组织结构，引入了通用图形成像模型，针对地图符号构图特征，提出了OpenMapSymbol地图符号数据模型，实现了二三维地图符号一体化描述，引入非真实感绘制技术，研究了地图符号表达方法；基于地图符号数据模型，提出了面向不同平台的地图符号共享方法，构建了符号数据共享与表达共享结合的地图符号共享模式，实现了不同平台间地图符号有效共享，有效促进了不同平台间地理信息表达。本课题的意义在于以地图符号为切入点，以地理信息系统的视角，研究了地图符号表达与共享方法，对地图符号研究具有一定的促进作用。