超地图原理和功能

5.4.2　超地图原理和功能

前一部分介绍了超地图的概念以及超地图与多媒体、超文本、超文档、超媒体之间的关系。这一部分继续介绍超地图原理如空间参考、空间查询和空间组织等和应具备的功能。

1.超地图空间参考

空间参考包括超地图节点与文档之间的空间连接关系，地图与制图工具之间的空间连接关系。超地图定义如下:

Hypermap={N(x，y，z，m)，L}　　　(5-1)

其中N(x，y，z，m)为超地图的节点，(x，y，z)表示空间坐标，m表示包含文本在内的多媒体对象;L为节点N(x，y，z，m)之间的连接，是一种非顺序连接，即超链接。

节点N(x，y，z，m)是一种语义概念的抽象。具有一个或多个地理参考。N(x，y，z，m)可以是具有空间坐标的地图或地图符号对象，也可以是文本或多媒体。N(x，y，z，m)之间通过L连接。由于N(x，y，z，m)具有空间坐标，因而从定义上与超媒体区分开来。

一个节点N(x，y，z，m)可以描述成一个测量点、一个地区、一个次一级的地区，或者是点与区域的综合等，如多文档节点、多线节点、多面节点、综合文档节点等。在通常情况下，可以将空间划分为0D基本对象(点对象)、1D基本对象(线对象)、2D基本对象(面对象)、3D基本对象(体对象)等，D为维空间。在超地图中的基本假设是:一个文档可以与任何一个基本对象连接，基本对象也能与任意文档连接，同时也可以是多对多连接。所以，超地图的空间参考是通过基本对象与文档、多媒体对象的超链接来实现的。图5-8表示城市节点N(x，y，z，m)与基本空间对象之间的关系。

图5-8　节点N(x，y，z，m)与基本对象之间的关系

2.超地图空间查询

在超地图中，空间查询有三种类型，即点查询、线查询和面查询。在超地图中的导航式浏览，必须通过空间参考连接将空间查询与传统的超文档扫描结合起来。空间查询是通过鼠标操作来完成的。在进行空间查询时，出现模糊查询是必然的。如图5-9所示，通过点击鼠标进行超地图区域空间查询，文档D2、D3完全在查询区域内，D1完全在查询区域之外，而D4、D5却只有一部分在查询区域内。

假设超地图的空间查询区域为Rh，文档的区域为Rd，Rh和Rd的交集为Rhd:

Rhd=Rh∩Rd　　　(5-2)

Rhd的面积为Ahd，Rd的面积为Ad，模糊空间查询的模糊度为D:

D=Ahd/Ad^*100%　　　(5-3)

如果D=1，即文档Rd在Rh之内，如D1，D2;如果D=0，即文档Rd在Rh之外，如D1;如果0＜D＜1，即文档Rd只有部分在Rh之内，如D4，D5。对用户而言，描述模糊查询是非常困难的。虽然对模糊查询的定义比较容易，但对模糊查询操作结果的理解却很困难。

3.超地图组织

超地图按照地图金字塔结构组织。地图金字塔结构完全基于图像金字塔结构和R数结构原理的［Guttman，1984］。假设文档空间区域可以由一个矩形来限定，如果文档空间区域是非矩形形状的，可以用一系列的矩形有限趋向接近来限定，直至达到要求的限定精度水平。使用地图金字塔结构组织超地图，可以得到如下结果:

图5-9　超地图模糊空间查询

①金字塔底部是由小比例尺的地图构成。

②每一种比例尺地图与金字塔的一个层对应。

③上一层的地图包含它们的子图，并按照R树组织。

④同一层相邻地图彼此相连接。

⑤地图可以覆盖或倾斜。

4.超地图功能

超地图通过空间数据的特征，对空间数据库进行获取。因此超地图必须将这种获取转换成一系列的功能。通过使用功能操作，用户可以使用位置、属性和时间序列等导航式浏览方法，获取和控制超地图系统。超地图应具备的基本功能如下:

①通过空间超地图导航式浏览和获取文档。该功能允许用户获取基于地理位置的文档。用文档表示的地理位置由地理标识来表达。地理标识可以是单一坐标或者是一限定的矩形区域，如图5-10所示。

实现这一功能有几种方法。第一种是在地图上点击任意位置，用点击的位置坐标与地理标识进行匹配。如果点击的位置坐标与地理标识能够匹配，或者满足地理标识所限定的矩形区域，则显示结果。点击的位置坐标的容差范围由用户围绕光标位置所定义的区域决定。第二种是选择地图符号。单个地图符号有点、线、面等。点击这些地图符号，实现超地图导航式浏览。在实际操作时，可以创建符号缓冲区，扩大查询面积。如果地图标识与符号相关或落在符号的缓冲区内，则显示结果。第三种是定义感兴趣的区域。第四种是提供位置坐标。

图5-10　超地图空间导航式浏览

②通过专题超地图导航式浏览和获取文档。主要是通过超文本链接和关键字来实现。如图5-11所示。

图5-11　超地图专题和时间序列导航式浏览

③通过时间超地图导航式浏览和获取文档。时间序列导航式浏览为查询与某一时间序列或时间序列区间相关的文档提供可能。每个文档不仅拥有地理标识和属性标识，而且还具有时间标识。超地图应用系统需要定义不同精度的时间标识。

④在查询和显示时，使用过滤器。使用查询过滤器和显示过滤器，可以提高超地图查询和显示的效率。

⑤超地图的更新。为超地图应用系统提供更新功能，是十分必要的。例如在超地图应用系统中，提供连接的增加和删除、新文档的增加和删除等。

⑥超地图的数据存储。为了实现以上超地图的功能，必须解决插图的数据结构问题，以使其处理各种查询类型。超地图的所有数据保存在一张表中。

以上介绍了Laurini，Mifferet-Raffort，Kraak等人对超地图的定义、特征、原理、功能以及相关的描述和总结。这种超地图概念是从超文本、超文档、超媒体导航式浏览的角度出发，引入地理参考属性，在超媒体的浏览方面具有很强的功能。使用这种超地图概念，可以为用户提供功能强大的超地图系统。以下将从面向对象的观点来阐述超地图，以及超地图在分布式地理信息处理服务中的表达和应用。