空間可視分析方法和應(yīng)用

前言

地理信息系統(tǒng)（簡稱GIS）的重要應(yīng)用之一在于其空間分析能力，這種空間分析能力在國內(nèi)外一直都備受關(guān)注，但卻始終處于薄弱環(huán)節(jié)。GIS研究的是地理對象，它依賴于地理空間的地域性。而這種地域性受人類的感覺或視覺范圍所限制，盡管現(xiàn)代技術(shù)一定程度上能幫助我們。人們通過視覺可視來對地理環(huán)境進行觀測、認識和建模。觀察和認識地理環(huán)境是空間可視分析的最本質(zhì)的內(nèi)容，在手段上其強調(diào)人們對地理空間可視的廣度和粒度，這是認識和分析地理空間的基礎(chǔ)。人類對世界的認識主要依靠視覺，因此地理認知和分析主要處于這種可視空間下?；诘乩砜臻g的思考，本書探討了視覺和心理空間，分析了可視問題的概念和分類，該概念致力于解釋可視問題的本質(zhì)和內(nèi)在聯(lián)系。空間可視分析和認知是分不開的，作為自然界主體的人是空間可視分析的基礎(chǔ)。本書首先探討人的視覺生理機能，進而分析視覺可視分析中的感知和認知，這是我們認識地理空間的根源。特別是空間視感中的視域和分辨率，盡管在計算時處理的方法不同，但它們是研究空間可視分析計算的基礎(chǔ)。視覺可視分析和空間感知與認知是密不可分的，一定外延上空間可視分析涵蓋了視覺地理空間分析的全部內(nèi)容，或者說兩者是等價的。這是本書第二章研究的重要內(nèi)容?？臻g可視分析在可定量分析上表現(xiàn)為空間廣度和空間粒度，而這是屬于空間尺度的范疇。本書以空間尺度作為可視分析的理論基礎(chǔ)，詳細探討了地理信息科學(xué)領(lǐng)域中的空間尺度問題?？臻g尺度問題出現(xiàn)在各種空間分析中，被認為是空間信息學(xué)科中一個最模糊的和最基本的問題。尺度是我們觀察世界和研究世界的紐帶，其核心問題是尺度依賴和尺度相關(guān)的自然性問題。任何依賴尺度的分析和推理都受被研究對象的廣度和粒度約束。在可視分析中，尺度有兩個類似意義。本書將尺度集成到空間可視分析中（其中涉及空間視覺認知、方法論、過程或現(xiàn)象的概念框架等），對空間尺度進行特征化、概念化，闡述空間尺度在空間可視分析和制圖表達中的效用，試圖揭示空間尺度和制圖綜合的本質(zhì)聯(lián)系。本書探討了空間尺度內(nèi)在蘊涵的定義，包括認知尺度、空間廣度、空間粒度、比例尺等，它們之間是互為影響和約束的，同時本書也探討了對空間尺度在不同的分析層次上所研究的內(nèi)容和關(guān)系。空間可視分析的技術(shù)主要體現(xiàn)在可視性和視域的計算上。平面上表現(xiàn)為多邊形環(huán)境中的視域計算，因其在應(yīng)用中多描述為監(jiān)視問題，因此也稱之為平面監(jiān)視問題。根據(jù)視點的位置、路徑、運動和多邊形環(huán)境的不同，平面監(jiān)視問題表現(xiàn)為多種形式，如多邊形頂點監(jiān)視、內(nèi)部點監(jiān)視、動態(tài)和路徑監(jiān)視、多點優(yōu)化監(jiān)視等。本書以典型的藝術(shù)館問題為例論述了頂點監(jiān)視的描述、求解方法。

內(nèi)容概要

　　人類對世界的認識主要依靠視覺，則地理認知和分析主要處于這種可視空間下。本書以空間尺度作為可視分析的理論基礎(chǔ)，詳細探討了地理信息科學(xué)領(lǐng)域中的空間尺度問題；針對平面多邊形監(jiān)視問題，重點探討了內(nèi)部監(jiān)視問題，并論述了動態(tài)和路徑監(jiān)視；探討了地形可視性和視域計算的方法，分析了地形可視分析的種種形式，并輔以其在軍事中的應(yīng)用；探討可視分析在景觀分析中的應(yīng)用；分析了城市空間可視分析的各種參數(shù)，依據(jù)可視行為理論，論述空間可視分析在空間形態(tài)中對人流的影響，及在城市規(guī)劃和相關(guān)設(shè)施布局中的意義?！　”緯勺鳛镚IS相關(guān)專業(yè)的本科生和研究生的教材，也可作為GIS領(lǐng)域科研、教學(xué)、研發(fā)人員的參考書。

書籍目錄

第1章 緒論　1.1 概述　1.2 空間的概念　1.3 空間可視分析及相關(guān)內(nèi)容發(fā)展　1.4 相關(guān)學(xué)科發(fā)展　1.5 空間可視分析研究的意義　1.6 本書的主要研究內(nèi)容第2章 空間可視分析的理論依據(jù)　2.1 人眼視覺的生理和認知基礎(chǔ)　2.2 空間尺度　2.3 本章小結(jié)第3章 平面可視分析　3.1 基本概念　3.2 藝術(shù)館問題　3.3 基于視線(LOS)的內(nèi)部監(jiān)視　3.4 內(nèi)部動態(tài)監(jiān)視　3.5 本章小結(jié)第4章 3維空間可視分析　4.1 圖形圖像領(lǐng)域判斷可視的方法　4.2 3維可視分析　4.3 3維地形可視分析的影響因素　4.4 3維可視計算　4.5 雙增量法可視計算　4.6 可視域的精度、不確定性和不變性　4.7 地形可視計算的有關(guān)問題　　4.8 地形可視的變形及其應(yīng)用　　4.9 地形的可視覆蓋　4.10 可視的認知分析　4.11 可視與地形特征要素　4.12 可視分析與3維虛擬場景　4.13 本章小結(jié)第5章 可視分析在景觀分析中的應(yīng)用　5.1 可視分析的應(yīng)用　5.2 景觀可視分析　5.3 景觀可視分析的類型　5.4 東湖磨山景觀可視評估　5.5 城市景觀可視評估　5.6 本章小結(jié)第6章 空間可視分析與城市空間布局　6.1 可視分析的定性和定量之說　6.2 可視分析的參數(shù)探討　6.3 城市空間可視分析　6.4 本章小結(jié)第7章 可視分析與多尺度　7.1 可視與制圖綜合　7.2 可視約束的廣度和分辨率之比　7.3 多尺度與空間模式　7.4 本章小結(jié)參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：第1章緒論1.1概述世界是無限復(fù)雜的，簡單描述起來是比較難的。事實上，這也是現(xiàn)在地理信息系統(tǒng)（GIS）基礎(chǔ)理論的難點，需要較長的時間來進行研究，從這種意義上來說，沒有一個非計算性的數(shù)據(jù)庫能提供對現(xiàn)實地理世界的詳細的、抽象的模擬，不管它有多詳細和具體。因此也有人認為GIS只不過是對現(xiàn)實的某些方面的粗糙的描述和有限的應(yīng)用。我們不但被所采集和存儲的空間信息限制，而且其中很多信息是可變的，包含著人的主觀評估與理解。人們對周圍世界的認識和了解是通過感覺器官來覺察世界和認知心理來認識世界的。人類通過視覺、聽覺、味覺、嗅覺和觸覺來感知我們的世界，其中人類通過視覺獲得的信息占總信息獲取量的80％以上。那么“眼睛看見”指什么？對這個問題的回答是：通過觀看，認知有什么東西，這些東西在什么地方。換言之，視覺是個處理過程，是從圖形中發(fā)現(xiàn)外部世界中有什么東西，這些東西在什么地方（Marlr，1977）。因此視覺首先是個信息處理過程，但是信息處理過程又不完全相同。因為我們能認知外部世界中有什么東西在什么地方，那么我們的頭腦中就必須以某種方式表達（心像）該信息——色彩、圖形、細節(jié)等，并且這些信息對觀測者有用又不受無關(guān)信息干擾（Marr，1977）。這是地理認知和空間認知中的研究內(nèi)容。認知后的表達決定著什么地理信息被明確表達，什么信息被隱藏起來。人的視覺認知隨空間尺度的不同而不同，人的認知表達也不同，從而引起地理信息的不同表達結(jié)構(gòu)（即空間結(jié)構(gòu)）。GIS研究的是地理對象，它依賴于地理空間的地域性，而這種地域性受人類的感覺或視覺范圍所限制，盡管現(xiàn)代技術(shù)在一定程度上能幫助我們。僅有空間事物的地域性是不足以形成地理目標的。空間事物在被地域化后，如果它不和其他地域化的事物發(fā)生聯(lián)系，是不會引起地學(xué)工作者的注意的。如果注意到地域化的事物之間的聯(lián)系，那就是它們顯示的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)有時復(fù)雜得讓我們難以在機理上解析它，但我們可以觀察它的狀態(tài)，表達它，這種狀態(tài)的綜合表現(xiàn)就是景觀。景觀本身不是地理事物的本質(zhì)特征，但它確是本質(zhì)標志，因此稱地域化事物轉(zhuǎn)化為地理目標的過程為景觀過程（王錚，1994）。地理目標呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)也就是空間結(jié)構(gòu)或空間模式。

編輯推薦

《空間可視分析方法和應(yīng)用》：測繪科技專著出版基金資助。

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