全息位置地图，你了解吗？
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地图是空间认知的工具，随着社会经济和科学技术的发展，用户需求多样化和个性化趋势日益凸显，用户对服务体验的要求也越来越高，亟需一种更加智能化的新型地图。
这种地图能够实时地获取整合泛在信息，通过大数据分析，不仅能发现事物和对象的空间存在关系，还能发现事物对象间潜在的深层次关系，并在合适的时间、合适的地点，向用户推送最合适的信息，即一种以人为本，充分利用当今信息时代的新技术，并适应用户需求的新型地图。Varnelis 和Meisterlin 提出了“智慧地图”的理念（Xiang et al.，2003）；周成虎等（2011）提出了全息位置地图的概念。
全息位置地图概念的提出，正是为了适应网络信息时代，信息获取形式多样化、内容丰富化、各种多维时空信息需要动态关联的要求。
1、全息位置地图概念
周成虎等（2011）认为全息位置地图是以位置为基础，全面反映位置本身及其与位置相关的各种特征、事件或事物的数字地图，是地图家族中适应当代位置服务业发展需求而发展起来的一种新型地图产品。
与一般的位置地图相比，全息位置地图具有两个基本特征：
（1）全息位置地图是语义关系一致的四维时空位置信息的集合；
（2）全息位置地图由系列数字位置地图所构成，能够形成多种场景，并以多种方式呈现给用户。
本节（文）进一步拓展了全息位置地图的概念，将其从一种新型的数字地图提升为能够提供个性化的位置及与位置相关的智能服务平台，突出以人为本的服务宗旨。
全息位置地图指在泛在网环境下，以位置为纽带动态关联事物或事件的多时态（multi-temporal）、多主题（multi-thematic）、多层次（multi-hierarchical）、多粒度（multi-granular）的信息，提供个性化的位置及与位置相关的智能服务平台。其宗旨是以“人”为本，根据用户的应用需求，基于位置来集成和关联适宜的地理范围、内容类型、细节程度、时间点或间隔的泛在信息，通过适应于特定用户的表达方式为用户提供信息服务。（2010 钱小聪）
泛在网涵盖了传感网、互联网、通信网、行业网等网络系统，它们既是全息位置地图的信息来源，又是其运行环境。泛在信息是在泛在网环境下获取的事物或事件本身及其相关信息（如位置、状态、环境等），涵盖地球表面的基础地理信息、独立地理实体（如建筑物）的结构信息、地理实体间的关联信息、各行业的信息、人的自身及其喜好信息等。泛在信息能够直接或间接地与空间位置相关联，形成描述特定事物或事件等的总体信息。
位置（location）是指现实世界和虚拟环境中特定目标所占用的空间。在现实世界中，位置可以是用地理坐标表达的直接位置，也可以是地名、地址、相对方位和距离关系等表达的相对位置，用以描述地理实体或要素的所在地、社会事件发生地、移动目标的路径等；在虚拟环境下，用IP 地址、URL、社交网络账户等形式描述用户登录或发布信息的位置等。
泛在信息通过位置进行关联，根据特定应用与需求，选择特定的时态、主题、层次和粒度来描述相关事物或事件的特征。“时态”反映了事物或事件随着时间变化的情形，“主题”是指从不同角度描述事物或事件，“层次”是基于事物或事件自身的层次或级别的划分来描述其相应层次的特征，“粒度”是指依据用户需求确定的描述事物或事件信息的详细程度。
全息位置地图的“全息”包含两层含义，一是泛在信息，指以位置为纽带，获取与关联位置相关的各种泛在信息；二是指通过位置全方位表达的各种场景信息，所表达的结果可以是不同观察者的视图，如人类、动物视图或机器视图，主要表达方式包括影像图、三维模型、全景图、激光点云、红外影像以及其他传感设备获取的多种信息表达形式或它们的融合形式。
2、全息位置地图组成
全息位置地图实时或近实时地从互联网、传感网、通信网等构成的泛在网中获取泛在信息，这些获取的信息通过语义位置在地图上汇聚关联。全息位置地图的表现形式多样，包含二维矢量、三维场景、全景图、影像地图等多种形式，并且实现室内室外、地上地下一体化。图1显示了全息位置地图的概念示意图。
图1 全息位置地图概念示意图
全息位置地图强调以位置为核心将泛在信息在多维地图上进行汇聚、关联、分析、传递和表达。泛在信息是全息位置地图最重要的数据源，为全息位置地图提供数据支撑；语义位置作为泛在信息的核心元素，为全息位置地图提供有效的关联手段；多维动态场景应满足泛在信息及空间信息在时间尺度上的变化需求，为全息位置地图提供可靠的表达方式。因此，语义位置作为泛在信息和多维动态场景的关联方式，构成了全息位置地图的三大核心组成部分，如图2 所示。
图2 全息位置地图核心组成
3、全息位置地图特征
通过对全息位置地图概念的理解，并与现有电子地图比较分析（表1），归纳了全息位置地图实时动态性、语义位置关联、室内外一体化、自适应性和多维时空表达的五大特征。
表1 全息位置地图与传统电子地图的比较
全息位置地图不是传统电子地图在理论、方法上的简单扩展，而是将其与现代信息技术结合起来的进一步创新，它提供了新的超越传统电子地图的描述人类认知环境和信息的能力，也同时可以智能化地表达人们对客观地理空间规律的认知。
4、全息位置地图技术内容
作为一种新型的地图服务平台，全息位置地图的研究尚处于起步阶段，其关键技术内容如图3 所示。
图3 全息位置地图关键技术内容
其中，语义位置关联以语义位置模型（黄亮，2014）为基础，动态感知泛在信息中存在的位置信息，并基于度量、方位、拓扑和语义等简单的位置关联和通过时空分布、聚类模型和趋势预测等方法形成深层次的位置关联网络，实现全方位的语义位置关联。多维动态场景的技术框架则分别从场景模型、建模、表达与可视化几个方面构建。
图4 泛在信息与三维场景实体的融合
（王之卓塑像）
来源：赛杰奥（版权归作者及刊载媒体所有 本文摘编自《全息位置地图关键技术及应用》（朱欣焰 呙维 艾浩军 熊汉江 杜志强 著．责任编辑：任静. 北京：科学出版社，2017.6）一书“第一章 绪论”，有删减）
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编辑 / 杨长龙 审核 / 朱林烨 荐稿 / 蔡丽华
指导：万剑华教授(微信号wjh18266613129)