全息技术与地理的交互作用协同研究-李迁博士

2022-05-22

随着全息显示技术的发展,全息技术的应用范围越来越广,用全息技术显示地理信息也越来越成熟。全息地图作为能够实现三维显示的地图产品,与传统的地图产品相比具有明显的优势,使得地图空间认知的研究领域得到拓展。

全息地图是指用全息技术制成的、可以实现裸眼三维显示的地图产品,地图工作者对全息地图的探索从20世纪70年代已经开始,如今许多团队已经做得相当成熟。地图和文字不同,它提供的是一种视觉思维,而视觉思维是唯一可以在其中以足够的精确性和复杂性表现空间联系的感觉式样。还有研究指出:人类是依靠自己的感知和认知能力,全方位地获取知识,并在多维化的信息空间中认识问题。地图则提供了这样的综合能力,特别是数字地图。数字地图的可视化极大地扩充了地图的家族,出现了电子地图、动态地图和赛博地图等新的业态地图。图1表示不同山地的全息地图示意图。

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图1  不同山地的全息地图示意图

全息地图是能够实现地理信息真三维显示的地图产品,既是一种新型的信息载体,也能传输信息从而表现用户的认知结果。全息地图是将地理信息可视化的一种结果,在这个可视化的条件下,用户以此为依托而进行地图的空间认知。制图工作者需要考虑的是不同用户的认知能力及用图时的思维方式特点,制作出尽可能满足使用者需求的地图产品。因此,地图空间认知理论的一个重要拓展将是对全息地图的空间认知进行全面的研究。

全息地图是一种新型的空间认知工具,与传统的地图产品相比有其自身的特殊性。只有深入地研究全息地图的空间认知,才能够正确分析其作为空间认知工具的效能,从而更好地设计全息地图产品。首先对于纸质地图而言,静态的二维信息是其主要特征,认知的过程中不会涉及动态的视觉信息处理。电子地图和网络地图对于动态认知有了一定的补充,但是这些地图都是属于二维的或者从二维实现的三维视觉效果,无深度,无法真实再现三维模型,故对全息地图进行空间认知研究,能够实现地图空间认知研究内容上的拓展,是一个从二维到三维的飞跃。其次,纸质地图的用户范围广泛,电子地图及网络地图的用户相对个性化较强,而全息地图由于涉及的技术较为复杂,虽然用途也很广泛,但是对使用者的专业知识背景要求更高,个性化特性更为鲜明,必须了解具有不同文化水平和社会经历以及专业背景的用户的空间认知能力的差异性,才能够设计出更加符合用户要求的全息地图。因此,为了充分发挥全息地图这一前景可观的新型产品的空间认知功能,对全息地图进行空间认知研究是必要的。

现代科学技术飞速发展,地图学也随着相关科学的发展而发生着巨大变化。地图数据的获取、存储、处理,制图方式,地图的使用方式等越来越多元化。传统的纸质地图是静态的,经过制图者选择、概括和浓缩的空间信息的二维表示,电子地图、网络地图和在线地图是动态的,也能让人产生三维视觉,却与全息地图的三维显示方式不同,因此,全息地图与传统的地图产品在空间认知研究上有不同的特点,主要如下:

 (1) 全息位置地图是语义关系一致的四维时空位置信息的集合。全息位置地图所反映的位置及其相关信息更为全面,多层次、多粒度、全方位反映空间位置本身以及各种关联关系,涵盖了以位置为基础的人与人、人与物、物与物的直接关联以及蕴含信息,各相关信息之间的语义位置关系更为明确和一致。例如,对地球表面上的任意一点,全息位置地图在垂直方向上,将包括地上、地表和地下空间的相关信息;在水平方向上,将包括局部区域和广域空间特征信息;在时间方向上,将包括过去、现在以及可能的将来的信息。因此,全息位置地图的全息是对位置的四维时空特征的综合描述与解析。

(2) 全息位置地图由系列数字位置地图所构成。全息位置地图可以满足多种应用需求,可以形成多种场景,并可以多种方式呈送给用户。例如,Google等公司在网络地图服务领域所提供的全景地图则是其中的一类。全景地图是三维图像全景(Panorama)与二维地图结合而创建的一种地图。它提供每个地理位置的360°真实场景,并且实现全景漫游、全景搜索和全景分享等功能,有效地弥补了传统电子地图完整性和直观性欠缺问题。把电子地图所具有的地理位置查询功能与三维全景所提供的虚拟现实技术结合起来,将会给人们平常的生活、出行等提供非常大的便利。作为一种新型的数字地图,全息位置地图的研究尚处于初始阶段。正处于飞速发展的全息地图技术为地图产品提供了一种新的表现形式,为地图空间认知研究拓展了新的领域。但是目前全息地图仍有许多技术问题没有得到解决,如果能将网络地图、在线地图也通过全息地图的形式展现,可实时动态三维显示,那将是一个质的飞跃。



参考资料:


[1] 陈传康. 全息学与全息地学[J].科学技术与辩证法,1990(5):13-17.

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[3] 刘瑜, 肖昱, 高松, 等. 基于位置感知设备的人类移动研究综述. 地理与地理信息科学, 2011, 27(4): 8-13.