随着视障者人数的不断增加和社会对视障者关注度的不断提升,辅助视障者生活、学习和工作的工具应运而生。盲人阅读、盲人手机、盲人网上有声数字图书馆等都不同程度地为盲人生活带来了便利和帮助。盲人开始有着与视力正常人一样的生活需求,希望与外界沟通去认知世界、了解世界。然而视觉障碍为盲人的生活带来了极大的不便,尤其对于盲人的日常出行。解决视障者出行难题,帮助视障者认识地理环境是关键。地图是地理信息传输的载体,是帮助人们了解地理环境、认知地理世界的重要工具。当前针对盲人用户特有的地图非常匮乏,而最常见的盲人地图是触摸地图,通过触摸地图模型来获取空间信息和地理实体。然而触摸地图制作过程复杂,所用的材料特殊,耗时长。这些不足的条件使得制图范围受限,内容单一,生产量较少,不能达到用户的需求。盲人地图的缺少使得现有盲人特教中面临着窘境,缺乏图象教具,无法开展地理课,无法通过地图去探索、熟悉外部环境。因而,设计一款适合盲人用户的电子地图是具有重要社会价值和实用价值的。本文从盲人地理空间认知模型、盲人电子地图内容、路网数据示意化、地理信息可听化以及盲人电子地图实现和应用等方面进行研究探索,最终生成盲人电子地图。论文的主要工作可以概括为以下几点:(1)建立盲人地理空间认知模型。基于地理知觉、地理表象、地理概念化、地理知识心理表征和地理空间推理过程,结合盲人非视觉感知地理空间的特殊性,分析研究盲人的地理空间认知过程。以此为基础,建立盲人地理空间非视觉认知模型,包括现实世界模型、盲人概念模型、盲人关系模型、盲人空间参照模型的建立。盲人地理空间认知模型是盲人电子地图设计与研究的基础。(2)提出盲人电子地图概念。基于盲人空间认知调查与分析,提出盲人电子地图概念,分析盲人电子地图的特点,研究盲人电子地图的内容,最终提出盲人电子地图的设计原则和设计流程。(3)提出以示意性道路网数据作为盲人电子地图的基础路网数据。盲人对盲人电子地图的使用是通过听觉或者触觉来实现的,而普通电子地图路网数据的复杂并不利于盲人感知。同时,盲人电子地图设计与研究应基于盲人的心象地图,要与心象地图的表示形式一致或相近。心象地图是空间认知的表达结果,具有不完整性、抽象性、定性化、非精确性等特点,强调拓扑结构,因而需要由特殊的图形结构来表达和描述。示意性地图,非常贴切地模拟了路网在大脑记忆中的心象地图,抽象性地表达路网拓扑结构。因而,提出将示意性道路网数据作为盲人电子地图的基础路网数据,为盲人用户提供抽象、简洁、示意性的路网数据,便于盲人用户识别和理解。(4)提出stroke移位、构造一体化的示意化算法,以及一种定量评估示意化算法的方法。首先分析现有示意化算法,针对它们算法步骤繁琐,耗时长,迭代次数多等缺点,提出一种基于stroke移位、构造一体化的示意化算法。该算法保证了路网示意化结果的的均匀性,缓解了因等级划分stroke而引起的局部集中问题。同时,交叉点保持不变的原理使得拓扑保持较易,算法在时间效率上得到明显提高。针对目前示意化算法只能从定性上去评估算法的优劣性,本文提出采用相似分形维数定量地对示意化算法试验效果进行评估分析。(5)提出了一种面向盲人的地理信息可听化方法。结合盲人电子地图的内容,提出利用可听化技术实现地理信息的听觉展示。分别从地理实体类型、属性信息、几何信息三方面实现地理信息可听化过程,建立地理信息可听化映射关系,最终实现地理信息可听化。本章是盲人电子地图设计与研究的关键,是听觉符号设计的前提。(6)建立听觉符号系统,生成盲人电子地图。建立盲人电子地图的听觉符号库,实现听觉符号的新建、删除、查询、更新和导出功能。以听觉符号系统为基础,实现盲人电子地图的人机交互,最终生成盲人电子地图。