GIS理论发展到现在逐渐显现出其在理论上的缺陷,GIS的用户正在经历着GIS系统缺乏真实的、潜在的行为解释。用户有着越来越强烈的需求,希望能在系统的用户界面能解释现状和预测未来的发展,进行这个方面的理论研究就显得非常有意义了。现有的关于用户界面问题的文献似乎都在反复告诉我们,在使用系统的过程中,用户有着极大的需要来使得观察和预期一致,并且这种需求经常是不被满足的。事实上有关用户建立系统智能模块的研究已经证实,用户发展了理论(或者模型)来满足这个需要。这种情况让我们想起Thomas Kuhn科学历史上的程序的确定,新鲜的理论总会在常规问题解决行动失败后自然出现。当用户碰到理论时,怎样帮助他们与空间信息处理之间进行理解和交流,如何将他们看到的和期望的统一起来成为亟待解决的问题。显然这些理论不会成为数据模型和数据结构下面的抽象和复杂的架构。更准确的说应该提供用户一整套直观且易懂的理念,从而生成一个尽可能在使用上简便而不简陋的系统。本文主张隐喻正好弥补了这种用户标准的理论不足。它们提供了需要的解释性的力量来映射被执行的标准理论及其一系列相关的熟悉的理论。笔者列举了一些在可视化空间查询领域已有的且促进其发展的查询语言,并分析了它们的局限性,接着引入了时空的概念模型,提出了基于隐喻思维的和友好用户界面的GIS可视化查询设计论文主要从以下几个方面进行研究：(1)隐喻、语言学、地图学之间的关系。隐喻(metaphor)作为语言学中的一种修辞手段,一直为人们所关注,是哲学家和语言学家研究的一个热点。隐喻是指我们用较熟悉的、具体的概念去理解、思维和感知抽象的、难以直接理解的概念,其方式就是把源域的结构映射到目标域上,这样的映射是在两个不同的认知域之间实现的,其基础就是经验。隐喻的实质就是通过另一类事物来经历和理解某一类事物。人类对空间的认知,必然映射到自然语言中,其听觉表现为语音,其视觉表现为文字。一直以来,地图是空间信息和自然语言两大符号系统进行信息交换的重要媒介之一,被看作是一种表达空间信息的二维语言。(2)地图符号的隐喻实质。随着生产水平的发展和人类对自然与社会环境认识的不断深入,地图上需要表示的客观事物愈来愈多,形象的画法逐渐地难以满足这个需要,再加上数学与测量学的发展,使得地图的表示方法从写景向具有一定数学基础的水平投影的符号方向发展,由此地图表示的内容具有了精确定位的可能。进而又出现了将只能反映客观事物的个体符号向分类、分级方向发展,使地图符号具有了隐喻的实质,即用抽象的具有共性的符号来表示某一类(级)客观事物。由于语言学与符号学具有天然的联系,因而反映在理论地图学中,地图符号学(Carto-semiotics)和地图语言学(Carto-linguistics)两个概念均被引用。不同的地图学家出于不同的研究目的和理念,交替使用它们。Head(1999)这样区别,”地图符号学是采用一些符号学学派的理论取向的地图研究方法,而地图语言学是由语言学思考激发的方法。”对客观事物进行归纳、分类分级后而制订的概念化了的抽象的地图符号,实质上是对客观事物的一次隐喻,这是地图隐喻的基础。地图符号的形成过程,可以说是一种约定过程,任何符号都是在社会上被一定的社会集团所承认和共同遵守的,在某种程度上具有”法定”的意义,正如隐喻是基于用户已有的经验,对世界的认知和得到的培训。尤其是普通地图上所使用的符号已经过很长时间的检验,由约定而达到俗成的程度,为广大用图者所熟悉和承认。(3)隐喻思维在空间认知领域的作用。在开拓语言和认知的深度和广度方面,隐喻起到了我们过去没有充分认识到的重要作用。隐喻的作用是在人们用语言思考所感知的物质世界和精神世界时,能从原先互不相干的不同事物、概念和语言表达中发现相似点,建立想象极其丰富的联系。这不是一个量的变化,而是认识上的质的飞跃。新的关系、新的事物、新的观点、新的语言表达方式由是而生,这是难以用规则描写的。隐喻的基础并不是实现存在于两个事物的相似性,也不是在于新事物的命名更不是语言形式的雕饰,而是帮助思维。隐喻思维是与隐喻的形成和理解相关的,是一种大脑的思维过程；由于缺乏清晰的类别概念和抽象的概念语言,人类在能动的认识世界的过程中,只能用已知或熟悉事物的具体意象来表达抽象事物或者新鲜经验,而两类事物间的联系是通过相似性比较和联想来发现它们感性现象之间的某种相似性,从而建立起来的,不同的事物和经验能够凭借偶然的契机相互联系。(4)空间信息表达中隐喻思维的应用。对于隐喻在常规的语言和思维方面的作用已经被认知语言学家所理解和发展起来,在这种观点之下,隐喻在人机交互中的作用就是提供一个一致的结构给计算机域,源域必须产生适当的本体论,即一套用户标准理论。隐喻对于信息的传达不是一个随意的修饰,而是在我们的认知方面起到了非常核心的作用,不仅仅表现在语言方面,更加表现在思维和行动方面。如果我们按照这个方式来理解界面隐喻,它就会成为任何用户界面的实质成分和主要的设计考虑因素,而不是那些图像表示方法处理的界面标准问题。隐喻起到了创造性的作用,通过建立与用户标准相一致的、用户熟悉的系统观念,隐喻担任了感官制造者的角色。这样一来这种隐喻的观点对于用户来说就是一种创造性的理论。随着用户界面隐喻理论的出现,桌面隐喻现在都是支配大部分工作站和个人电脑的用户界面的必须要素。这些理论吸引了设计师和用户的注意力,具有十分重要的作用,特别是隐喻对于电脑系统的可用性。隐喻研究的这种新的观点有着非常惊人的创造能力,它就是创造合适的用户标准的理论的基础。在信息系统的使用中,用户与系统的交互都是经过系统操作界面完成的。因此用户界面的友好性对于系统正常操作、保证系统顺利运行具有十分重要的作用。一个界面隐喻必须与用户进行交流,通常最初是通过可视化手段。界面隐喻对于界面语言来说是一种非常重要的可视化修饰。可视化是”隐喻思维”中信息和功能的自然扩展。而更加直观和高效的交互可视化环境(虚拟地理环境)对于海量复杂空间信息的可视化有着日益显著的意义。空间信息理论除了用来服务设计者和执行者以外,还应该面对系统的用户。空间信息理论作为一种科学理论,是为了寻找除了数学精确性以外的特性,这些特性应该提供更强的用户定位。近年来一些面向应用的人员不断发展地理信息系统,这就是为什么可视化查询在今天显得越来越重要的原因。人们也提出了许多可视化查询的方法或者浏览时空数据的方法。但是由于地理数据库本身表现出来的时空上的连续性,可视化语言必须要综合时间数据处理。笔者提出了基于实例查询思维的针对时空数据的可视化语言。查询通过预先设定的图标的方法来完成,图标绘制了空间和时间对象和算子。在文中笔者应用气球框和锚的可视化隐喻来表达空间和时间标准。在陈述了地理数据库可视化查询的相关技术后,定义了一种时空模型,阐述可视化语言及其使用者。在本文中笔者提出的这种用户友好界面的查询语言,基于实例查询的理论基础,是在可视化语言Cigales的基础上的扩展的一个时空信息系统。笔者专注于语言的扩展来处理时空查询的必要性,所以提出这种时空模型。一方面,这种模型包括时空对象的定义,另一方面包括了空间、时间和时空查询类的定义。也将例如图标、气球框和锚类的可视化隐喻,与查询的可视化表达作为一个整体一并提出。最后陈述了系统的结构设计和用户界面语言并通过实例进行了说明。