§6.1 空间信息与可视化

    空间信息是指地理空间的信息,可视化是将符号或数据转化为直观的图形、图像的技术,它的过程是一种转换,它的目的是将原始数据转化为可显示的图形、图像,为人们视觉感知。

一、 空间信息基本特征

二、可视化

    人类是信息科学的主体。信息是由人来感知、处理和利用的。客观的事物及其运动通过人的视、听、嗅、味、触的感官被感知,同样的人类及实践活动的结果,其实验、资料、成果、经验等也只能被上述各种感官所感知,从而由人脑进行推理、分析、判断和决策。据估计,人类信息70%以上是通过视觉来获取的。很明显,视觉在信息世界中有一定的特殊地位。

1、科学计算可视化
    科学计算可视化是指运用计算机图形学和图像处理技术,将科学计算过程中产生的数据及计算结果转换为图形和图像显示出来,并进行交互处理的理论、方法和技术。它不仅包括科学计算数据的可视化,而且包括工程计算数据的可视化,它的主要功能是从复杂的多维数据中产生图形,也可以分析和理解存入计算机的图像数据。它涉及到计算机图形学、图像处理、计算机辅助设计、计算机视觉及人机交互技术等多个领域。它主要基于计算机科学的应用目的提出的,它侧重于复杂数据的计算机图形。
    实现科学计算可视化将极大地提高科学计算的速度和质量,实现科学计算工具和环境的进一步现代化;由于它可将计算中过程和结果用图形和图像直观、形象、整体地表达出来,从而使许多抽象的、难于理解的原理、规律和过程变得更容易理解,枯燥而冗繁的数据或过程变得生动有趣,更人性化;同时,通过交互手段改变计算的环境和所依据的条件,观察其影响,实现对计算过程的引导和控制。(科学计算可视化的应用领域)

2、空间信息的可视化

    可视化在信息世界中具有特殊地位。在人机交互中,视觉是信息传输和接收的主要渠道,尤其对于多维信息,可视化具有独特优点而空间信息正是多维的,前面所述地质勘探、气象预报也是空间信息可视化若干典型事例,但分子模型构造显然不是,因此这两个科学概念的异同必须讨论清楚。粗略而言,科学计算可视化的学科概念更广泛一些,它从分子、原子、汽车、建筑到地球、宇宙,其可视化内容也不仅是空间信息,而且还包括频率、强度等科学研究的各项指标,其可视化的要求更加专业、单一,以其形象、逼真为最高境界;而空间信息可视化其学科范围是地学环境,其研究对象的大小颗粒是与地理相匹配的,其可视化的内容是地学环境空间中的具有环境特性的事物,与之相适应的,其可视化的要求还有对研究对象的综合抽象,有数字化和符号化的特征过程。这样,从本质上讲两个概念具有不少共同之处和紧密的联系,但应用范畴和可视化要求是有差别的,因而,在实现方法技术上也有一些显著的差别。

    空间信息可视化是一个全新的概念,在这里,我们初步给出其定义: 空间信息可视化是指运用地图学、计算机图形学和图像处理技术,将地学信息输入、处理、查询、分析以及预测的数据及结果采用图形符号、图形、图像,并结合图表、文字、表格、视频等可视化形式显示并进行交互处理的理论、方法和技术。 采用声音及触觉、嗅、味等多种媒体方式可以使空间信息的传递、接收更为形象、具体和逼真,但是暂时看来,有的对地理空间信息意义并不大,如嗅、味、触媒体渠道,而声音、音频媒体方式也主要起辅助作用,因而有的学者把可听、可嗅、可味、可触也归入可视化,狭义的理解上应不属可视化范畴。目前,我们把它列入可视化范畴。
    在上述含义下,空间信息的可视化与科学计算可视化的紧密联系和主要差别也一目了然。也可以说,空间信息可视化是科学计算可视化在地学领域的特定发展。(空间信息可视化的形式)

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