【摘 要】
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地图的技术属性促使其不断吸纳新的技术方法以丰富自身的表达方法。近些年,增强现实技术与地理信息的结合为地图学注入了新的活力。与此同时,增强现实环境下的地理信息设计与表达也为地图学带来了新的问题。其中增强地图作为多学科交叉的新型产品,迫切需要从地图学视角为其研究提供有益的贡献。从地图传输视角重新审视增强地图研究有利于支持其研究进展,本文在梳理增强地图研究现状后总结了其研究特性;针对增强要素的设计与表达
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地图的技术属性促使其不断吸纳新的技术方法以丰富自身的表达方法。近些年,增强现实技术与地理信息的结合为地图学注入了新的活力。与此同时,增强现实环境下的地理信息设计与表达也为地图学带来了新的问题。其中增强地图作为多学科交叉的新型产品,迫切需要从地图学视角为其研究提供有益的贡献。从地图传输视角重新审视增强地图研究有利于支持其研究进展,本文在梳理增强地图研究现状后总结了其研究特性;针对增强要素的设计与表达从地图信息传输流程入手,以3个维度构建了增强地图立方体模型回答了为什么研究、研究什么和如何研究3个基本问题。基于此模型,本文提出了增强地图策略,并基于系列航空图开展增强设计与表达的应用实践。同时,针对系统实现过程中的小目标航空要素增强的技术问题提出了基于YOLOv3模型的增强方法。全文主要工作概括如下:（1）阐述了增强地图理论与方法研究的选题背景和研究意义,从纸质地图困境、新型地图发展和AR技术与地理信息结合的三个方面,分析了增强地图研究的必要性;以多学科视角总结了增强地图的研究现状,重点回顾了地图学视角下的历史发展,明确了增强地图的定义;通过分析研究不足确立了本文在地图学视角下的研究内容和组织结构。（2）构建了地图学视角下的增强地图研究模型并对系列航空图进行分析和应用。鉴于增强地图研究的跨学科特性,本文对增强地图的基础理论、表达方法和实现技术进行了深入的理论分析,从地图学视角回答了增强地图研究的基本方向问题,通过对文献的结构化分析在宏观层面明确了增强地图研究的意义、内容和方法;通过审查历史文献在该模型下的分布特征总结了研究存在的问题和未来的趋势,确立了增强地图研究的基本原则;同时,基于增强地图立方体,以航空图增强为研究对象开展微观层面的应用,按照立方体维度拆分航空图使用需求以指导后续增强策略的设计。（3）提出增强现实环境下地理信息的设计和表达方法。本文以地图信息传输论为基础理论提出了服务于地图空间认知的通用增强策略及其可视化方法,从时空组织形式上详细阐述了多源增强、单源增强和态势增强的含义与联系,分析了立方体模型与增强策略的关系并提出了基本设计原则;在应用层面上,选取了系列航空图进行3种增强方法的设计,基于航空要素的认知基础遵循统一的设计指导,为机场图、仪表进近图和目视航空图选用合适的增强视图。（4）针对小目标要素开展认知实验和实现基于目标检测模型的地图符号级增强方法。为解决小目标航空要素增强的问题,基于语义学理论提出了适用于选择增强要素的地图符号分类方法,并以认知准确率为指标开展认知实验以检验分类方法的合理性,最终明确了需要增强的航空要素;设计了航空要素的YOLOv3目标检测模型并开展模型训练,基于训练结果实现了3种功能的小目标航空要素增强方法。（5）基于Unity实现了航空图增强的原型系统以整合前述增强策略和技术方法。该原型系统以辅助普通用户阅读航空图为设计目的,融合了Unity场景构建技术、Easy AR和Mapbox等多种可视化技术,为今后增强地图系统的设计开发研究提供有益借鉴。
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