《旅游地图的自动绘制》由会员分享，可在线阅读，更多相关《旅游地图的自动绘制（8页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、自动生成旅游地图摘要：旅游地图对旅游者到一个不熟悉的城市来说是很必要的，因为地图对路标和其它感兴趣的点都加亮使其可视化。然而，手工绘制地图是一种静态的表现手法，不足以适应个人旅游的需要和品味。在这篇论文里，我们提出了一种设计旅游地图的自动系统，可以选择并加亮对旅游者来说很重要的信息。我们的系统使用了自上而下基于视觉的图像分析和自顶向下基于网络信息提取的技术，来决定地图元素的显著程度。然后着重对最重要的元素生成地图，用多视角渲染的一个组合来加强街道和路标的可视化，制图的一般技术如使用简化、变形和平移来加强路标和降低相对不重要的建筑物。我们展示了若干自动产生的旧金山旅游地图并将它们与手工方法作对比
2、。1 引言旅游地图对旅游者到一个不熟悉城市是必要的资源，因为地图对路标和其它点如博物馆、饭店、公园、购物街加亮使其在地图上可见。最有效的旅游地图是能展现出当前的信息，这样旅游者就能很容易找到他们感兴趣的地方。然而，设计和渲染这样的旅游地图是一个耗时的过程，因为需要熟练的地图设计技巧。而且，手工绘制的地图是静态的表现手法，不足以适应个人旅游者的需要和品味。兴趣点对每个人来说较好区分。独特的建筑物和环境特征可作为通用的路标来显示，一个旅游者可能对商店最感兴趣，而另一个旅游者可能想找最近的餐馆。在设计一幅地图时，对地图绘制者来说第一个改变是，对旅游者即将使用的地图决定地图上的元素的重要程度。旅游者通
3、常采用步行和公共交通的组合方式从一个地方到另一个地方。所以，一个有效的旅游地图必须能提供充足的可视化路标和兴趣点，从而帮助旅游者快速识别他们当前的位置并决定到目标的最好路径。例如：地图绘制者利用多视角渲染来增强街道和路标的可见性。同样，他们用各种各样制图的一般方法来增强识别路标和重点突出地图上最重要的元素。所以，对制图者来说第二个改变是，选择渲染和制图一般方法的一个集合，增强最重要的路标和兴趣点同时降低或消除不相关的元素。在最近十年，数字地图很流行，比如有 Microsoft Live()、Google Maps()和 Yahoo Maps()，城市通常是一个建筑物的永久状态，街道和建筑物可能
4、被修整、创建、毁掉。这种数字地图和手工绘制地图相比，一个优势是对城市街道和建筑物的几何模型是连续更新的，所以通常反映的是最新的信息。然而，这些数字地图不足以说明生成旅游地图的两个主要改变并且还存在很多问题，包括：路标的低识别.数字地图通常省略建筑物或仅仅显示一部分。当用户选择路标的位置能用图钉加亮时，在没有进一步可视化信息的情况下对一个用户识别路标还是不可能的。没有背景信息.数字地图不提供背景信息，因为它们不加亮显示，而这些背景信息可以帮助用户在一个城市旅游时确定方位。低通用性.数字地图不产生一个城市中相对不重要的建筑物。所有的建筑物在细节上是处于同一水平，对旅游者过滤出他们需要的信息带来了困
5、难，所以，这地图显示的过度复杂。在这篇论文里，我们提出了一个自动生成旅游地图的系统，并提前高亮显示两种主要变化，显著减少从目前数字地图继承的问题。我们系统的输入是一个城市的几何模型，包括街道、水池、公园和建筑物(带方本说明 )。用户能最优化说明他们感兴趣地方的类别 (如：餐馆、商店)。我们的系统使用自上而下基于图像分析的方法和自顶向下信息抽取的技术来决定地图元素的重要程度。然后使用多视角渲染的一个组合方法来加强街道和路标的可视化，使用制图的一般方法如简化、变形和平移来突出路标的显示而弱化相对不重要的建筑物，生成一幅对最重要元素突出显示的地图。2.旅游地图设计为了设计更有效的旅游地图，我们使用了
6、 Agrawala 和 Stolte August2001的方法，从分析城市纹理特征的先前工作开始Lynch 1960;Sorrows and Hirtle 1999，同时收集了最好的手工设计地图Southworth and Southworth 1982;Tufte 1990;Holmes 1991和制图本Kraak and Ormeling 1996。从这些分析中，我们提取出一幅旅游地图最重要的元素，并识别出一组有效渲染旅游地图的原理。2.1 重要信息在城市图像(Kevin Lynch1960)这本经典书里，定义了五个元素来代表城市的纹理特征：路标、路径、分区、节点和边界。事实上，这些元素
7、有大量的属性使其在导航任务和对一个新环境的总体认识上很有必要。路标：大的实物在环境中通常作为参考点。而我们关注的焦点是建筑物，其它的对象如桥和山也能作为路标。路标的特征原理是在周围环境背景中是唯一的并且是容易记住的。Sorrows and Hirtle1999 记为路标还可以分为三个子类：认知路标是语义上的，因为文化和个人的意义不一样。例如，一个著名作家的一套公寓是文化意义，而一个特别的餐馆可能就是个人意义。视觉路标是通过外表特征如颜色或形状可区分的建筑物结构路标因空间位置是容易让人记住的，例如在决定街道交叉点、汽车站点或城镇广场位置在设计旅游地图时应包含建筑物的这三个子集。认知路标表示了一个
8、地方的特征或反映了观光者的个人兴趣，而视觉路标和结构路标对导航是很有必要的。路标为不熟悉的地方导航提供了额外的背景，能使用户通过周围的环境定位自己Deakin 1996;Michon and Denis 2001。路径.道路，人行道，运输线，运河，铁路等都是人们通过环境自由聚集、交互和移动的路径。在这个工作里，我们关注道路，因为它在城市导航中占主导地位。分区.一个城市的有些地区通过建筑类型、建筑用处、居民类型有共同的可识别特征，就像唐人街、意大利区、大使馆区就是分区的例子。节点.在很多城市，公园、城镇广场、海滩和繁忙的十字路口点是人们趋向聚集的地方。这些节点对旅游者来说特别有用，是和本地居民联
9、合在一起的好地方。边界.很多城市包含像河、城墙、道路等元素，它们可作为连续地区的中断点。例如边界可作为一个地方到另一个地方的边线或两个连在一起的地方分隔线。边界通常被定义为城市元素的第四个要点。例如一条高速公路可以作为一个界线，也可以作为一个重要的路径。我们的系统对边界不明确定义，但作为城市的第四个要素。2.2 绘制多视角地图绘图通常使用多观测点和透视的方法来加强地图上重要元素的可视化。通常采用对街道和地面正面图、俯视图结合的方法，对建筑物采用斜投影视图。用自顶向下的观点对地面透视图绘制缩小、变形、消除有助于用户理解道路网的布局。制图者对路标选择偏透影或透视图投影的方法可以使建筑物的正面清晰显
10、示。偏投影和视图(或远景)投影有互补的优势。偏投影出建筑物的大小和形状不依赖于视点的距离。Agrawalw etalJune 2000指出对图像平面作水平方向的偏投影可以保证建筑物的真实形状和有助于比较大小和面积。但是，缺少远景的线索将使建筑物表现的不真实。对建筑物用远景投影避免了这个问题，但在比较建筑物大小和面积时却带来了问题。一般化地图绘制者采用多种绘制地图的一般方法包括简化、平移、变形和选择来增强地图的清晰度并突出显示地图上最重要的信息，并在地图的各物体间保留空间的位置关系Monmonier 1993;MacEachren 1995;DiBiase et al.1992。在这个工作里，我
11、们考虑将这些一般化方法应用于手工绘制地图上的建筑物并展示这些技术是怎样加强地图可用性的。简化.地图绘制者用简化将相对不重要的建筑物弱化或者说是减少建筑物规模的复杂度，从而避免渲染人工制品。平移.艺术家通常加宽道路来显示一个未知区域的路径。结果是建筑物可利用的空间被限制。常用的技术是平移建筑物以避免和邻近的街道和建筑物重叠。变形.地图绘制者通常要增加重要路标的和减少不相关建筑物的大小。移除.手工地图通常移除了不太相关的建筑物来减少地图的复杂度，并获得较重要建筑物的空间。3.系统概况我们开发出一套自动生成旅游地图的系统，并基于第二部分设计原理。在图 2 中，我们的系统的输入数据组成了一个城市的完整
12、几何模型，包括带纹理的 3D 建筑物和路的几何模型，并且每条路被分类为一条街道，主干道、坡或高速公路。一幅交通图将街道分成四个离散的水平。平面图将城市分割成水路、停车场和地面。最后，在 4.1 部分会作解释，我们的系统会从提取关于建筑物分类(博物馆、餐馆等)的分割信息的大量网页中作解析，用户可以对每一个建筑物作排列。从这些数据中，我们的系统可以预处理建筑物的轮廓和街区边界，通过道路将街区划界。我们对建筑物的轮廓是通过作三角形面片作投影和描出像素空间外轮廓来决定的。我们计算街区边界也是通过对路网作三角形面片和应用街区分割的方法。在预处理后，我们就能识别出路标、道路、区域、节点和每个元素的重要程度
13、(第 4 部分)。为了生成旅游地图，用户指定城市、城市的地区、个人兴趣的路标类别(如餐馆、商店等)。然后系统设计并渲染出一个含盖指定区域并加亮显示个人兴趣点的旅游地图。(第 5 部分)。4.计算重要性我们的系统能从城市基本数据中构造一组特征，并自动提取路标、道路、区域、节点和他们相关的重要性。按照 Sorrows and Hirtle1999的方法，我们将特征划分成三个类别：语义、可视化、结构化。语义特征通过基于网络信息提取技术的方法来计算，可视化和结构化特征通过分析城市的地理、纹理和图像的地平面来计算。每个特征和一个分数关联，分数高表明重要性高。我们计算出每幅地图元素特征分数的加权和来衡量重
14、要性。用户必须选择他们感兴趣的路标分类，他们也能手动设置每个特征的权重.我们提供一组默认权重的实验选择。Raubal and Winter2002 and Klippel and Winter2005提出一种基于特征识别路标重要程度的相似方法，他们假设语义特征是给定的输入部分。而我们是提取网页中的语义信息。我们也可以考虑地图的五个元素(路标、路径等)互相影响的重要性和独立计算每个元素的重要性有什么样的关系。4.1 路标路标特征工作是基于 Appleyard1969上的，他作了一份调查，问人们一条路旁记住的建筑物是什么。通过这份调查，他得出的结论是一组凸路标特征正是我们用到系统中的。语义特征识别
15、语义特征要求有文化和路标对个人意义的知识。当这样的语义不仅仅来自城市数据将不能决定它的含义，因特网提供了大量语义结构化数据的收集，从这里我们可以提取出正确的特征。最近大量的技术利用网络提取图片处理中的背景语义Snavely et al.2006;Hays and Efros 2007.同样 Tezuka and Tanaka2005运用文本挖掘技术从未组织的网络文档中去提取路标信息。我们扩展了这个思想从三个旅游相关的网站上解析路标信息。正如图 3 中显示的，我们提取出下面的属性：名字，纬度/经度位置，地址，区域，类别(旅游吸引力，博物馆，商业设施，商店，餐馆等)让用户排序(0-5 个等级)。当
16、旅游地图不包含路标位置时，我们的系统调用 Google Map 的接口来定位。我们使用纬度/经度位置和每一个路标关联并和城市数据集中的建筑几何模型保持一致。最后，我们利用用户通过三个网站对路标进行排序得到语义分数。图 6 显示出一个地区最重要的语义路标。可视化特征构建唯一的可视化特征(颜色、形状等)可以和一个局部地区出现的其它建筑物区分开来并容易被当作路标来记住。我们区分三种对建筑物有显著影响的可视化特征的类型：外表颜色、形状复杂度和建筑物高度。我们首先定义一组在建筑物中量化当前这些特征的特征，然后解释怎样将这些特征关联到分数。外表颜色.很多建筑物容易让人记住是因为它们的颜色和周围的建筑物不同。正如图 4 显示，为了提取一个建筑物中墙的颜色，我们首先将建筑物的几何模型分成屋顶和墙三角形面。一个建筑物三角形片面 i 和标准的 ni 被标记为一面墙，如果 ni0.5 或其它则表示的是屋顶。下面，对所有的墙
