地图以形象化的图形语言表达抽象时空数据中蕴含的空间分布特征与规律,是人们认识世界的重要认知工具。随着制图技术和可视化载体的发展,地图的制图形式愈加丰富,信息表达与交互能力也不断提高。尤其是2016年随着虚拟现实（VR）、增强现实（AR）、混合现实（MR）等的新一波发展浪潮兴起,以Holo Lens、Magic leap、苹果、华为等为代表的商用AR设备成熟,使AR成为地图制图和空间数据可视化的新的媒介载体。在AR制图中,虚拟地图场景叠加于真实环境,构建了虚实融合的三维制图可视化场景,实现了制图空间与其表征的真实环境的统一,改变了经典地图通讯模型中地图空间与真实环境相互分离、割裂的状态。这也使虚实融合制图具备了不同于二维地图的新的认知特征和规律,同时也对传统制图理论和方法提出了新的发展要求。而面对AR、MR等新型制图方式,目前的地图学理论和方法被认为无法提供有效的理论指引,出现了地图理论落后于地图实践的问题。基于此,本文首先分析了虚实融合制图和传统地图制图的差异,明确融合制图的概念和特征;然后利用脑电仪、AR眼动仪等开展用户认知实验,对融合制图中制图变量、认知负荷、空间认知特征等开展量化研究;最后结合融合制图中认知和交互特征,在户外现场和室内模型空间两类融合制图环境中开展了制图方法研究实践,并通过用户实验验证制图方法的有效性。本文的主要成果和创新点如下:（1）从虚实融合制图的数学基础、具身认知、空间认知、社会伦理等多个角度分析了虚实融合制图的特征,明确了增强地理环境虚实融合制图的基本概念。根据环境制图载体类型,将融合制图划分为基于现场环境和基于模型空间的两类虚实融合制图方式,为融合制图提供了基础理论分析框架。（2）量化评估了传统视觉变量在融合制图环境中的视觉引导性和声音“制图”变量的空间引导性,并根据AR制图环境特点拓展了视觉变量的表现形式。实验结果表明,在传统地图中具有显著引导性的颜色视觉变量在融合制图中已无明显优势,且根据任务完成时间、首次凝视时间、注视率指标的综合评估,融合制图中视觉变量引导性排序为:形状≥发光材质颜色>角度尺寸≥反射材质颜色>长度尺寸。此外,实验结果也表明在空间声音引导下可有效压缩视觉搜索范围,使目标检索效率大约有34.5%的提升,从而证明了声音变量具有显著的空间引导性。（3）基于用户实验方法,研究现场环境和模型环境虚实融合制图的认知特征,建立了主、客观结合的融合制图场景认知负荷评估方法。针对现场环境融合制图,通过脑电试验与调查问卷结合方式,综合评估了不同视觉变量作为识别目标时地图场景符号密度的认知负荷过载值。实验结果显示,不同视觉变量的最大符号数量负载量如下:颜色=形状=闪烁=运动（40个）>尺寸=真实环境中目标识别（20个）,相应的认知负荷指数为运动（3.71）>闪烁（3.07）>真实环境目标识别（2.96）>颜色（2.91）>尺寸（2.68）>形状（2.53）。针对模型环境融合制图实验,脑活动能量频谱图结果显示,相较于其他制图载体,三维实体模型可提供更好的“在场感”,在辅助空间分析方面具有较好的天然优势。（4）提出并建立了一种根据用户交互行为模式自适应制图的方法。首先基于LSTM构建了适用于室外AR设备的用户行为模式识别网络BINet,识别融合制图中的七种典型交互行为模式,并在测试数据集中实现了91%的识别精度。其次,结合本文认知负荷评估结果,设定不同行为模型下场景符号密度的建议值,最后通过行为模式实时识别结果实现驱动场景的自适应更新制图。实验结果表明,该方法可有效降低制图场景感知的认知负荷。（5）构建了模型空间虚实融合制图方法的概念框架,基于三维打印模型,以洪水过程模拟的可视化制图为例,设计并实现了模型空间虚实融合制图中的关键技术和方法,并通过用户体验实验,验证了制图方法的有效性。此外,本文开展了与无实体模型AR地图场景感知的对比实验,结果表明实体三维模型支撑下的空间感知更加直观真实,且能提供更有效的空间认知参考。