地理可视化在国土情报中的应用

地理可视化对领土情报的贡献罗莎·玛丽娜·多诺洛引用此版本：罗莎·玛丽娜·多诺洛。为领土情报地理可视化做出贡献。新兴技术[cs.ET]。里昂国家统计研究所;罗马“Tor Vergata”大学2014年。英语NNT：2014ISAL0075。电话：01371535HAL Id：tel-01371535https://theses.hal.science/tel-013715352017年5月10日提交HAL是一个多学科的开放获取档案馆，用于存放和传播科学研究文件，无论它们是否已这些文件可能来自法国或国外的教学和研究机构，或来自公共或私人研究中心。L’archive ouverte pluridisciplinaireCette thèse est accessible à l'adresse：http://theses.insa-lyon.fr/publication/2014ISAL0075/these.pdf© [R. M. Donolo]，[2015]，INSA Lyon，tous droits reservés2014 ISAL 0075 Ciclo XXIII博士论文联合颁发里昂应用科学研究所LIRIS图像与信息系统信息学研究所和罗马第二大学Dipartimento di Informatica，Sistemi eProduzione Scuola di dottorato inGEOINFORMAZIONE通过罗莎·玛丽娜·多诺洛地理可视化对国土情报Cette thèse est accessible à l'adresse：http://theses.insa-lyon.fr/publication/2014ISAL0075/these.pdf© [R. M. Donolo]，[2015]，INSA Lyon，tous droits reservés地理可视化对国土情报博士论文目录Rosa Marina Donolo致谢摘要RésuméRiassunto第一章导言1.1 论文的动机和共同监督1.2 研究背景1.3 研究的主题和问题1.4 地理可视化的目标1.4研究目的1.6论文提纲第二章-最新技术2.1 制图学和地理信息学2.1.1 制图2.1.2 Geomatics2.1.3 制图和卫星数据2.2 空间信息系统与地理信息系统2.3 数据可视化2.4 科学可视化2.5 信息可视化2.5.1 信息可视化2.5.2 核心发展2.5.3 数据可视化：过程是一种转换2.5.4 信息可视化参数2.5.5 可视化尺度2.5.6 图形符号学2.5.7 Infovis研究中心2.6 地理可视化和可视化分析2.6.1 地理可视化的定义2.6.2 可视化分析2.6.3 地理可视化中的空间数据表示示例2.6.4 用于智能通信2.6.5 智慧城市2.6.6 舞蹈Cette thèse est accessible à l'adresse：http://theses.insa-lyon.fr/publication/2014ISAL0075/these.pdf© [R. M. Donolo]，[2015]，INSA Lyon，tous droits reservés第三章：最新技术第二3.1 研究文献综述3.2 信息可视化与地理可视化3.3 图形符号学3.3.1 新旧视觉变量3.3.2 视觉变量3.3.3 引导视觉注意3.4 视觉变量3.5 信息可视化第四章：视觉变量评估的实验建议-第一部分4.1 数据可视化4.2 心理认知测验4.3 实验提案：原型测试4.4 测试介绍4.5 测试的结构4.6 2D中测试#1的描述：4.7 在线测试#14.8 测试结果#14.9 测试#1第五章：视觉变量评估的实验建议-第二部分5.1 2.5-D“建筑物立面上的城市噪声”中测试#2的说明5.2 在线测试#25.3 测试结果#25.4 测试#2第六章：结论和未来展望6.1 论文的初步目的和目标6.2 实现目标和综合成果6.3 研究前景参考书目出版物清单附录A：联合博士协议Cette thèse est accessible à l'adresse：http://theses.insa-lyon.fr/publication/2014ISAL0075/these.pdf© [R. M. Donolo]，[2015]，INSA Lyon，tous droits reservés对Geovisualization for Territorial Intelligence的贡献这个博士研究工作被放置在用于实现领土情报和决策支持系统的地理可视化领域。这项研究工作是通过罗马Tor Vergata大学和里昂INSA（国家科学研究所）之间的协议诞生的。本论文的共同监督诞生于多学科方法的研究课题的必要性，利用Tor Vergata大学地理信息博士生院的城市规划，环境和领土建模技能，并利用INSA LIRIS实验室的空间信息系统和地理可视化技能。导致我们处理这个研究课题的动机是缺乏系统的方法和普遍认可的经验性实验在数据可视化领域的感知。实验应考虑不同类型的数据、不同的环境背景、不同的指标和表示方法等，以便在决策、城市和领土规划以及执行环境政策方面支持专家用户。地理可视化或“地理可视化”涉及地理空间数据的可视化表示和使用制图技术来支持可视化分析。这项研究的目的是找到一种简单和经验性的方法----一种在线测试----这种方法可以很容易地在万维网地理信息系统等系统中复制，以支持不同背景下和不同任务的公共行政。视觉显示的研究和分析可以导致改进和标准的指导方针，在地球可视化科学和视觉分析方法。地理可视化的重要性在于领土和社会问题管理的许多方面;它有助于改善领土发展并以适当的方式开发领土资源，但作为决策支持系统尤其重要，因为它允许详细说明大量数据并提取信息和知识;我们可以说，获得信息的最快速方法是通过可视化。在现代社会中，我们每天都要处理大量的数据，而Geovisualization允许以交互方式管理，探索和显示大数据和异构数据，从而促进决策过程。地理可视化使用户有机会改变地图的视觉外观，探索不同的数据层，并突出公民在某些领域的问题。尽管有这些优点，信息可视化中最常见的问题之一是以清晰和可理解的方式表示数据。空间数据具有复杂的结构，包括空间成分、专题属性，通常还包括时间成分。此外，视觉设计的目的往往是在不同的上下文和多维系统中同时表示不同的信息层。实际上，指导研究人员进行空间数据可视化设计的科学基础有限，并且没有系统和标准的方法来评估所提出的解决方案的有效性。在这个博士研究工作中，一些贡献将提供一个系统的评估方法来评估和开发有效的地理可视化显示的创建。提出了一个实证评估测试，以评估一些地图显示的有效性，分析视觉设计的三个要素的使用：1. 要表示的空间指标及其可视化背景，2. 地图显示的物理尺寸，3. 视觉变量来代表不同层次的信息。Cette thèse est accessible à l'adresse：http://theses.insa-lyon.fr/publication/2014ISAL0075/these.pdf© [R. M. Donolo]，[2015]，INSA Lyon，tous droits reservés我们已经详细阐述了两个测试，每个测试用于显示的每个指标（以及其可视化的上下文）;三个指标是：地铁地图中的乘客流量，建筑物立面上显示的温度。为这些指示器的地图显示选择的物理尺寸分别为2D和2.5D。该方法主要基于用户对视觉变量的感知，可以被认为是自下而上的视觉显着性模型的应用;通过使用四个视觉变量：颜色，值，纹理和大小，向观察者提供输入刺激;每个视觉变量代表不同时刻的指示器。视觉变量首先分别用于表示不同时间的指标，然后合并使用，增加了地图解释的难度。测试的结果表明，哪个视觉变量是最有效的（理解速度最快），哪个视觉变量是最低效的（理解速度较慢）。这个视觉变量的实证实验是一个原型，可以扩展到不同的背景，场景和应用程序，以提供更一般的指示视觉变量及其组合的感知和理解，但也可以给出不同的地图显示的解释趋势和关键点的指示。通过这些实证测试，我们想提出一种方法来个性化的偏好和数据可视化的问题，以提高对数据可视化的理解，并简化数据的解释，以改善私人和公共决策和领土情报。Cette thèse est accessible à l'adresse：http://theses.insa-lyon.fr/publication/2014ISAL0075/these.pdf© [R. M. Donolo]，[2015]，INSA Lyon，tous droits reservés第一章导言本论文的工作是在信息可视化和地理可视化领域，这是视觉设计的领域，并关注的交互式方法表示数据的研究，这些领域的研究正在发展的实时图形计算机的新技术。信息可视化和地理可视化的目的是管理、交流和快速显示大量的数据，特别是提供数据的图形表示，以便在短时间内显示和揭示复杂的信息。成功的可视化不仅因为其美学设计而有趣，而且还因为显示数据之间的细节，模式和联系，有效地产生新的理解和新的知识。本论文工作的目的是鼓励和支持创建和共享系统的方法来表示数据，特别是评估的感知和视觉信息的理解，实现领土情报。J. Girardot [Girardot，2009]定义了领土情报，为了实现这一目标，本文详细阐述并提出了两个关于空间数据两种不同表示的实证检验。数据的每种表示在不同的时间范围和上下文以及不同的物理维度中使用不同的视觉变量组合。测试的使用者应表明他们是否理解不同表述中给出的信息。这些测试可以提供关于视觉变量的感知和理解的指示，并且还可以提供关于地图显示中视觉变量的最佳组合的指示。通过这些实证检验的实施，我们希望提出一种识别数据可视化偏好和问题的途径和方法，以提高对数据可视化的理解，简化对可视化数据的解释，促进区域智能的发展。1.1 论文的动机与共同监督促使我们处理这一研究主题的动机是认识到在数据可视化领域缺乏系统的方法和普遍认可的经验实验，可以考虑不同类型的数据，不同的环境背景，不同的表示方法等。因此，我们提出了一个简单的经验方法- 分析视觉变量的使用和效率。我们希望这种方法可以很容易地在不同的场景中使用不同的视觉变量组合来重现，我们还希望这种测试可以在线进行，以便自动和实时地增加测试用户的数量;最后，我们希望验证和概括不同场景中Cette thèse est accessible à l'adresse：http://theses.insa-lyon.fr/publication/2014ISAL0075/these.pdf© [R. M. Donolo]，[2015]，INSA Lyon，tous droits reservés上下文和数据。我们已经在网上对视觉变量进行了这些测试，并分析了受试者如何感知视觉变量和相关信息。对数据可视化表示的理解的研究，可以导致有趣的改进和标准的指导方针，在地理信息显示和可视化分析方法，以支持专家和非专家用户。这项研究工作实际上有两个主要目的：1. 支持专家用户准备EIA1、SEA2和地方发展计划，城市和郊区规划以及使用地理可视化等强大工具实施环境政策，2. 而且支持非专家用户使用信息可视化方法。本论文的工作已经实现了在罗马的“Tor Vergata大学”环境工程学院的地理信息3建立联合监督本论文的协议的想法诞生于多学科方法的必要性，一方面利用罗马地理信息博士生院的地理信息学、城市规划、环境和领土建模专家的知识和技能，另一方面利用LIRIS实验室的GIS6在地理信息博士学校，研究更侧重于城市和城市外环境质量的评估，分析城市和城市外地区环境指标的不同表示和可视化方法。目的是增进对与环境影响有关的空间数据的了解和管理，特别是在城市地区。在InfoMaths博士学校，研究集中在三个方面：信息可视化和地理可视化，视觉变量的分析和人机界面的研究。1.2 研究背景现代社会的国土资源和服务管理涉及大量数据的管理，每天产生和提供的数据和空间数据越来越多。数字空间数据集在范围、覆盖面和数量上都迅速增长[MillerHan，2001年]，这导致了从数据-1环境影响评估战略环境评估3http://www.disp.uniroma2.it/geoinformation/第http://liris.cnrs.fr/http://infomaths.univ-lyon1.fr/6地理信息系统Cette thèse est accessible à l'adresse：http://theses.insa-lyon.fr/publication/2014ISAL0075/these.pdf© [R. M. Donolo]，[2015]，INSA Lyon，tous droits reservés信息科学中的贫困到数据丰富。特别是，我们可以访问大量的数字数据资源，包括来自以下方面的地理空间参考数据：1)气象测量，2)土地使用测量，3)交通测量，4)卫生、财产和人口普查统计，5)电信数据，6)和其他主题。这种向数据丰富性的转变是由新技术的扩散促进的，如GPS接收器7、遥感、数字摄影测量、激光雷达8和雷达干涉测量。此外，硬件和软件产品的技术进步以及处理原始数据的计算能力的提高、数据存储成本的降低等加速了这一变化。表示系统已经由商业产品（如ESRI ArcGIS、Spotfire、IBM BLOG Visualiza- tion）实现，或者是研究项目的问题（如GeoVISTA或Jigsaw）。在过去几年中，互联网和网络服务的发展和推广也非常重要，这些服务使得能够在线获取和提供数据，并分享用于数据表示和可视化的开放源码软件产品;这些软件通常由因特网社区生产，并且非常有用，即使它们通常需要良好的计算机编程技能（如InfovisToolkit，Prefuse，VTK、处理2等）。最后，Web服务和Web站点对地理可视化的发展非常有用，因为它们经常收集可视化设计中的最佳实践，有几个例子，如图1中显示的www.visualcomplexity.com图1：非空间信息可视化示例网站www.visualcomplexity.com展示了一系列数据的可视化表示。7GPS：全球定位系统8激光雷达;激光成像探测和测距Cette thèse est accessible à l'adresse：http://theses.insa-lyon.fr/publication/2014ISAL0075/these.pdf© [R. M. Donolo]，[2015]，INSA Lyon，tous droits reservés硬件、软件和数据方面的技术进步是如此重要，以至于它们对所研究的问题和地理可视化中使用的方法产生了根本性的影响。然而，与此同时，在确定相关数据和评价分辨率、覆盖面、来源、互操作性、成本和与所用模型的一致性方面出现了新的问题。数据的丰富性给数据的数量和质量管理带来了新的挑战。由于这个原因，可视化设计过程非常复杂;它由数据处理阶段（例如数据的过滤和选择）、索引、指示符等中的数据聚合阶段、数据必须被表示的上下文分析阶段以及最终创建数据的可视化表示组成。地理空间数据除了专题部分外，还有空间部分，而且往往还有时间部分;一般来说，属性是用传统的制图技术（基于使用颜色、纹理等视觉变量，并使用符号、图例等）和先进的计算机技术（如地图动画和交互式三维视图）来表示的。事实上，地理可视化的一个重要“革命”是创建交互式地图的可能性，这意味着用户越来越多地参与创建和分享视图;用户已成为数据可视化新的协作层面的焦点。由于新技术和软件的发展，以及称为“2.0”的网站的发展，这是可能的，用户只需点击几下，就可以制作新的可视化，以及修改现有的可视化。一个简单的Web浏览器允许用户访问以前只能通过安装和更新软件产品提供的所有功能。最近出现了新的网络服务（如ManyEyes，OpenViz，Swivel等）。允许视图联网。这些Web服务为用户提供了传输数据集并使用不同的可视化表示服务器对其进行可视化的可能性。点击几下就可以生成视图，并通过可以在公共论坛上发布和评论的URL进行交流。传统的软件工具，以前只能在本地版本的机器，现在可以在网站，网络服务或Java应用程序的形式，（TablePublic，SAP Business Objects BI，TIBCO Spotfire Analytics Server等）。软件和互联网技术的发展已经允许-由于易于使用、运输成本低、设计和数据咨询以及大量可视化示例的可用性，任何人都可以创建或修改可视化并传播它。互联网在公众中的普及也对合作规划工作产生了良好的影响，增加了公众的参与，同时减少了对更具争议性的规划决定进行辩论所需的时间。地理可视化在私人领域和公共领域中是有用的，在私人领域中，人们出于个人目的探索和管理数据，在公共领域中，专业人员和规划者向人们展示他们的“视觉思维”，并使用地理可视化来探索基于时空数据的真实世界环境、模型和场景。规划还依赖于人与专业人员之间的合作，事实上，规划者使用地理可视化作为建模领土问题和一般公众关注的政策的工具。可以说，硬件、软件和互联网的发展推动了地理可视化的发展。每年在IEEE VIS9或ACM CHI10等国际会议上，都会提出新的可视化方法来创建这些视图，9http://ieeevis.org/Cette thèse est accessible à l'adresse：http://theses.insa-lyon.fr/publication/2014ISAL0075/these.pdf© [R. M. Donolo]，[2015]，INSA Lyon，tous droits reservés与他们互动。这些方法通常与数据类型、范围和用户具体相关，因此它们的泛化不是立即的。基于可用性工程原理的理论认知框架和迭代测试方法将使这些方法得到推广和标准化。最后一个重要的方面是数据必须表示的上下文及其表示规模;数据可视化可以显示在城市地区或郊区。在这两种情况下，地理空间数据的可视化允许对不同的信息层进行详细分析，并对领土信息进行图形合成，因为大量数据可以通过空间指标可视化。总而言之，地理可视化是一个有趣而有用的研究领域，原因如下：1. 它可以减少搜索信息的时间，并支持决策，2. 它可以增强对模式、关系、趋势和临界点等的识别。3. 它可以提供一个全局的视野，一个情况，一个现象，等等，4. 它能够使用人类视觉记忆和感知数据处理的能力，5. 它允许用户和信息系统之间更好的交互。6. 它可能会导致新知识的发现。在下图（图2）中，根据MacEarchen [MacEarchen，2001]表示了地理可视化的主要功能。空间是由任务、用户和界面实现的交互定义的;事实上，视觉设计过程取决于许多因素，如数据的大小和性质、任务和用户体验水平，还取决于用户和数据系统之间的界面。这个地理可视化使用空间的中心对角线描绘了四个地理可视化功能：勘探，分析，合成和呈现数据。图2;地理可视化的功能;该图是MacEachren图的修改版本第10http://chi2013.acm.org/Cette thèse est accessible à l'adresse：http://theses.insa-lyon.fr/publication/2014ISAL0075/these.pdf© [R. M. Donolo]，[2015]，INSA Lyon，tous droits reservés人类的视觉、人类的认知能力、计算工具、领域技能和数据整合使数据的理解和解释成为可能，将大量的异构数据转化为信息和知识。为了将我们的工作置于过渡时期和所描述的研究领域，我们试图总结我们研究的一般背景：1. 许多可视化数据和可视化表示以不同的形式存在（图像、视图、软件产品、Web服务等）。2. 通过网络服务和社交网络向用户提供集体和社区的工作方式和社会评估，用户在其中成为内容制作者。3. 通信网络（互联网）允许监视用户活动和数据源的互连，并且允许共享可视化、评论、方法等。4. 用户能够在网站上比较他们的工作和意见，因此他们需要改进信息的解决方案，以便更好地理解，处理数据并改善决策。1.3 研究的主题和问题尽管地理可视化有明显的优势，但仍有一些重要的问题是研究的对象，我们回顾如下：1) 可视化显示的复杂性：领土和环境数据的制图表示对非专家用户（有时对专家用户）来说可能确实很复杂，因为它们往往同时提供不同层次的信息，并在不同和多层面的背景下提供信息。这就是为什么关于理解可视化的研究和实验是非常重要的;它们给出了关于公众在理解数据方面的偏好的指示，并且它们检查了视觉表示的潜力和效率。2) 地理可视化的可用性可用性[Nielsen，2000]，是使用的能力和人类制造的对象的“可学习性”;使用的对象可以是软件应用程序，网站，书籍，工具，机器，过程，或人类与之交互的任何东西。可用性包括测量可用性的方法，例如研究对象感知效率或优雅背后的原理。可用性不同于用户满意度和用户体验，因为可用性也考虑有用性。在我们的工作中，我们想分析地理可视化的可用性。3) 可视化的适应性界面的适应性（在我们的例子中，界面是数据的视觉显示）是由用户制作的个性化系统的可能性，例如通过设置菜单。这种定制既可以取决于用户偏好、能力和范围，也可以取决于技术约束。用户偏好可以与某些视觉障碍（失明、年龄等）相关联。并且因此Cette thèse est accessible à l'adresse：http://theses.insa-lyon.fr/publication/2014ISAL0075/these.pdf© [R. M. Donolo]，[2015]，INSA Lyon，tous droits reservés需要使用高对比度的颜色或其他视觉变量，或改变字体大小，或改变背景颜色。4) 可视化的灵活性灵活性被用作各种类型系统的属性。在工程系统设计领域，它指的是能够适应外部变化的设计。在工程设计的背景下，我们可以将灵活性定义为系统及时和经济有效地响应影响其价值交付的潜在内部或外部变化的能力。换句话说，工程系统的灵活性是系统能够以维持或增加其价值交付的方式对不确定性做出响应的容易程度。这种灵活性还允许对接口进行评估，让评估人员有机会改变设计方案，并测试对用户性能的影响（例如执行任务的速度或可接受的错误率等）。大多数当前的商业可视化软件工具包括适应性强和灵活的可视化。5) 可视化的互操作性互操作性允许用户在一个应用程序的上下文中工作，然后在另一个应用程序的上下文中使用他的结果。它包括能够通过使用一些类似或可转换的文件格式来连接几个不同的应用程序。这个问题仍然难以解决，特别是因为存在可视化软件的互操作性问题，而且还存在地理空间数据的互操作性问题;地理可视化系统可以访问和收集来自多个源的数据，因此难以将它们组合并在互操作系统中传输它们。6) 地理可视化技术的科学基础;视觉分析社区承认需要更多的科学基础来指导视觉分析领域的研究[Liu和Stasko，2010]。一个理论方法是必要的，作为一个参考，在地理可视化，实际上大多数的可视化项目往往是基于对单个案例研究的考虑，或以美学为指导，而不是基于标准的基础。7) 地理可视化方法的标准化和通用化;尽管在传输信息方面具有即时性，但地理可视化最常见的问题之一是，数据的表示通常仅对特定地点和特定时期有效;这就是视觉特征需要以标准方式编码的方式，包括可以找到的所有主要情况。8) 测试地理可视化技术的科学基础;标准方法不仅将使地理可视化设计正规化，而且还将促进建立评价其有效性的衡量标准。目前，只有有限的系统实验用于评价地理可视化设计的有效性.问题是在传统的制图实践“用户测试”中应用可用性工程测试，方法是在表示设计的整个生命周期中评估可视化的有效性。然而，将可用性工程应用于地理可视化可能存在问题，因为Cette thèse est accessible à l'adresse：http://theses.insa-lyon.fr/publication/2014ISAL0075/these.pdf© [R. M. Donolo]，[2015]，INSA Lyon，tous droits reservés地理可视化和相关的困难，界定用户的性质和他们的任务。跨学科的工作需要地理信息科学家、认知科学家、可用性工程师、计算机科学家和其他人的参与。9) 认知问题;正如论文“地理可视化中的认知和可用性问题”[Slocum等人，2001]，认知和可用性问题应在六大研究主题的背景下考虑和整合：地理空间虚拟环境（GeoVes）;动态表示（包括动画和交互式地图）;用户界面设计中的隐喻和图式;个体和群体差异;协同地理可视化;以及评估地理可视化方法的有效性。他们特别指出，认知理论可能需要发展，因为传统的静态二维地图的认知理论可能不适用于交互式三维沉浸式虚拟环境和动态表示。10) 信息溢出和数据冗余，这应该始终避免。1.4 地理可视化的目标ICA11可视化和虚拟环境委员会已经很好地解释了目前在地理可视化领域所追求的目标。最初的ICA工作组于1995年扩大，成为可视化委员会;然后在1999年被称为可视化和虚拟环境委员会。无论如何，该小组一直强调需要努力将可视化中的制图研究活动与其他信息科学学科的活动联系起来，特别是美国国家科学基金会赞助的ViSC12报告[McCormick，1988]所引发的活动，并支持科学和社会应对快速增长的地理空间数据量。我们认为，提及2011-2015年新的ICA地理信息可视化认知问题委员会（CogVis）的意图特别有用。他们宣布和参加的目标是13：1)提高对制图认知问题的认识，根据关于利用制图显示进行时空推断和决策的经验性研究结果，发展以人为本的制图理论和实践。2)确定短期和中期研究目标，解决与建立理论基础相关的关键问题，以支持认知的建设和使用11ICA：国际迦太基协会12ViSC：科学计算中的可视化13www.geo.uzh.ch/microsite/icacogvis/mission.htmlCette thèse est accessible à l'adresse：http://theses.insa-lyon.fr/publication/2014ISAL0075/these.pdf© [R. M. Donolo]，[2015]，INSA Lyon，tous droits reservés地理信息的充分和感知上显著的视觉显示。具体研究领域包括：1)经验地理可视化设计研究（2D-3D、静态、动画和交互、虚拟和沉浸式、移动等），2)分析视觉显示和工具来理解空间认知和空间推理，3)支持人-可视化交互研究的认知原则研究然而，在这一研究领域采取跨学科和国际化的方法是非常重要的。1.5 论文的目的在这个研究背景下，我们的研究工作的目标是：使地理空间数据的复杂表述更容易和更方便用户;并寻求准则，使地理空间数据的复杂表述更容易和更方便用户。支持可视化分析社区对地理可视化的研究，鼓励创建和共享信息的可视化表示。强调地理可视化在知识发现和信息交流中的作用。确定更严格的科学方法，以提高视觉分析工具在不同背景下的有效性。确定经验、测试和指标，以评估可视化分析和地理可视化工具在不同背景下的有效性。传播有关可用的可视化分析解决方案和实验的信息。我们的全球研究目标是证明有意识和有能力使用“智能可视化”对于商业和私人目的非常有用，但最重要的是用于科学和公共目的。地理可视化是并将成为信息管理和数据通信中越来越重要的工具，特别是对于智能城市和智能领土的发展。我们的研究旨在证明，使用更有意识和更清晰的数据可视化，我们喜欢称之为“智能可视化”，对于个人，科学和商业目的非常有用，但总体上对于城市和环境规划非常有用。地理可视化是并将成为信息和通信管理中越来越重要的工具，特别是对于智慧城市的发展。这就是我们打算为领土情报地理可视化做出的贡献。更具体地说，我们的研究涉及的测试系统的设计，以评估不同的数据表示对用户的影响和效果，以提高他们的决策能力。本研究的重点是对视觉变量的有效性进行测试的要求，我们提出了一种经验的、基于感知的评估方法Cette thèse est accessible à l'adresse：http://theses.insa-lyon.fr/publication/2014ISAL0075/these.pdf© [R. M. Donolo]，[2015]，INSA Lyon，tous droits reservés用于评估应用于2D地图显示的某些制图设计原则的有效性和效率。该方法包括一个自下而上的视觉显着性模型，适用于评估四个常用的视觉变量设计的二维地图：大小，颜色，强度和纹理。通过这种方法，我们决定提出一个关于地理可视化的在线测试，其目标如下：1) 为了评估哪种可能是最有效的数据表示，在不同的数据表示，不同的上下文和维度中改变视觉变量的潜力和有效性。2) 发现有助于理解数据可视化的特征。3) 评价和简化对空间数据和交互式地图的理解;我们可以说，测试本身是一个经验方法的原型，以改善和评估地理空间数据表示。更一般地说，我们希望使地理可视化的使用更加普遍和有用，首先是建议人们充分发挥其潜力，更加自觉地使用它。为了达到这些目标，并定义我们的视觉工具，我们将参考J. Bertin [Bertin，1967]关于视觉和空间分析的著作，提出不同的数据表示，并在一些测试中进行评估，以检查视觉表示在不同背景下的潜力和效率。这些测试可以在不同的上下文中重现，结果可以扩展到不同的数据表示。通过所提出的方法，我们希望为制图师，GIS科学家和可视化设计师提供一种评估方法，以开发有效和高效的地理可视化显示与视觉变量的正确使用。1.6 论文提纲本文共分六章：第一章介绍了研究的主题和选题的原因，阐述了里昂INSA和罗马Tor Vergata大学合作的动机，介绍了研究的背景，以及研究的主题和问题。最后说明了本文的研究目的和初步的研究目标.第二章分析了“最新技术水平”，它分为两个部分：关于地理可视化的最新技术水平，最新的计算机工具的领土情报。第一部分对信息可视化和地理可视化进行了定义，分析了它们的优势、主要应用领域、可视化参数;我们描述了图形符号学中的视觉变量，最后我们描述了视觉变量的互操作性，第二部分分析了国土情报计算机工具的发展现状，与领土情报的定义，智慧城市和领土情报的可视化。第三章分析了心理认知测验在解释不同表征方法方面的“最新发展”，并对类似的实验和个案研究进行了分析。我们还调查了当前的理论和认知基础，Cette thèse est accessible à l'adresse：http://theses.insa-lyon.fr/publication/2014ISAL0075/these.pdf© [R. M. Donolo]，[2015]，INSA Lyon，tous droits reservés信息可视化;本章的目的是阐明论文的背景和研究方法。在第四章中，介绍了2-D测试#1、设计选择和使用的方法，介绍了测试结构、技术描述和测试说明。在本章的最后给出了结果，并在表格和直方图中进行了分析。第五章介绍了2，5-D中的试验#2、设计选择和使用的方法，介绍了试验结构、技术说明和试验说明。在本章的最后给出了结果，并在表格和直方图中进行了分析。在第六章中，我们讨论了我们的测试系统的局限性和潜力。我们讨论了我们工作目标的实现情况，并对结果进行了综合。最后对本文的结论进行了说明，并对未来的研究方向进行了展望.Cette thèse est accessible à l'adresse：http://theses.insa-lyon.fr/publication/2014ISAL0075/these.pdf© [R. M. Donolo]，[2015]，INSA Lyon，tous droits reservés第二最新技术水平为了给本文建立一个清晰的框架，关于“最新研究”的研究分为两章。第二章涉及现有的文献信息可视化和地理可视化和第三章涉及现有的文献信息可视化的心理认知基础。特别是第二章介绍了研究工作的背景，通过分析以前的研究和实证工作在信息可视化和地理可视化领域，并介绍了一些概念和定义有关地图学，地理信息学，地理信息系统，信息可视化和可视化分析。本文通过对相关学科的介绍是重要的，因为所有这些学科都为先进的数字制图和地理可视化提供了理论背景。第二章的第一段分析了地图学、空间信息系统和地理信息系统的基本要素。其他段落是关于数据可视化的分类和数据可视化的分类。对信息可视化的主要主题、参数、尺度等给出了相关空间，并给出了可视化过程的数学形式化描述。为了理解地理可视化的潜力，给出了一些有趣的地理空间表示的例子。最后一段是关于1.1 制图学和地理信息学1.1.1 制图制图学是研究和实践制作地图。这个词来源于古希腊语，即khartes，意思是制图学允许通过空间表示来交流数据。它是一门结合了计算机科学、美学、地形学和地理信息学等不同学科的科学。现代地图学与地理信息科学紧密结合，构成了地理信息系统（GIS）和地理可视化的理论和实践基础。传统的制图主要是基于笔和纸;手工制图的许多惯例都是在一个受限制的环境中进行的，这限制了对现实的看法。计算机科学和数字技术是克服这些限制的根本，并导致了制图和空间分析的演变。随着硬件、软件的发展和研究的深入，产生了“数字地图学”。现在，几乎可以找到任何东西的计算机化地图;有各种各样不同风格和类型的地图。在数字制图中，地图的基本要素保持不变，但我们有一种更强大的表示数据的方式，这种方式必须设计得准确，考虑到受众及其需求，并考虑到有趣的交互式地图涉及用户制图设计过程涉及将空间数据系统地转换为多维空间显示。这个过程通常是通过应用“科学的”方法来执行的Cette thèse est accessible à l'adresse：http://theses.insa-lyon.fr/publication/2014ISAL0075/these.pdf© [R. M. Donolo]，[2015]，INSA Lyon，tous droits reservés制图设计的方法以及美学法则。对于科学的设计，我们打算一个系统的，透明的，可重复的设计。地图设计过程的原理和细节可以在许多制图学书籍中找到[Dent，1999];[Slocum等人，2008年]。在下面的列表中，我们回顾了地图的基本元素，这些元素在传统和数字制图中是相同的：1. 表示表示对象的标题，2. 解释地图上符号的图例，3. 涉及所描述的真实对象和地图中表示的图形对象的比例的比例，4. 作为数据源的学分（或元数据）、作者、日期等，5. 地图的特征包括物体、土地、水源、城镇和其他地理特征，6. 地图符号：它们的形式和功能多种多样，7. 标签：它有助于读者在地图上定位，并提供有关其用途的重要信息，8. 地图的方向（北向箭头），9. 地图投影，（它包括在二维支持的映射对象的表示）.传统制图的基本问题和目标在数字制图中也是相同的：1. 选择要表现的对象，2. 编辑地图，3. 减少地图的复杂性（它包括消除与地图目的无关的地图对象的特征4. 地图设计（它包括地图元素的管理，以最好地向受众传达其信息）。关于最后一点，如果用户不能在合理的时间内识别地图中显示的内容，则地图可能被视为无用;正确的地图设计是制作有意义的地图的基础。在地图上同时显示几个变量允许数据之间的比较和显示数据之间的关系，并为地图的目的增加了价值，但不应该混淆地图的目的。为了传达地图的信息，地图制作者必须以一种有助于读者理解其目的的方式来设计地图。地图的标题可能提供了传达信息所必需的链接，但地图的整体设计促进了读者解释它的方式[Monmonier，1993]。地图可以发挥许多作用：视觉传达、推理和决策支持、数据收集、数据比较。有趣的变化是，最近制图师不仅对地图中什么看起来好或什么视