一项关于通过考虑空间图像的地标性建筑 来进行地点搜索的研究外文翻译资料

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一项关于通过考虑空间图像的地标性建筑

来进行地点搜索的研究

摘要：在本研究中，我们通过考虑空间图像提出了新的位置搜索方法。特别的是在于我们专注于地标性建筑。地标性建筑是城市空间图像中最重要的元素。使用搜索关键词或手写的地图的常规位置搜索方法需要高水平的地图阅读技能。另一方面，我们的提案方法可以通过直观和简单的操作搜索位置图。在本研究中，我们提出了基于空间认知的相关知识的直观操作，为用户提供了两种方便的位置搜索方法。第一种提案方法是通过使用地标的相对位置来进行位置搜索用户的空间图像。位置搜索的另一种方式是通过在实际景观中使用注意地标，并建立形状和颜色等视觉元素。从实验结果来看，我们已经确认我们的提案方法对于位置搜索是有效的。

1，介绍

如今，Web-GIS（GIS：地理信息系统）[1]，例如Google地图和Yahoo地图，经常用于各种场景和许多设备，如PC，手机，平板电脑和智能手机。 GIS是使用数字地图的计算机系统，具有与纸质地图不同的自由平滑地图操作的特点。 此外，GIS可以轻松地根据特定层切换显示和非显示。 该层表示一种地图元素，例如道路层，建筑层，河流层等。 GIS用于许多企业，如设施管理，城市规划和营销分析。 GIS可以在地图上显示灾害，城市规划等各种信息，并可以通过互联网共享信息。 具有这些特点的GIS也可用于区域营销，防灾[2]，各个领域的设施管理。

当用户想通过使用Web-GIS搜索位置图时，用户通常输入与位置相关的关键字。 关键字（例如地址和设施名称）与位置的图像相关联。 但是，由于与该地点相关的内存模糊，我们有时无法找到合适的关键字。 例如，“大约10年前，曾经是一所高中，我不记得了这个名字。 但我可以回忆一下这个地方的视觉景观和一些地标，比如一条美丽的河流和一个旧站“

在本研究中，我们提出了基于空间认知的知识的直观操作，为用户提供了两种方便的位置搜索方法。 空间认知是关于空间环境的知识，以确定它们在哪里，如何获取资源，以及如何找到自己的方式[3]。 一种提案方法是通过使用用户空间认知的地标的相对位置进行位置搜索。 位置搜索方法的另一种方法是通过在实际景观中使用注意地标，具有相对地标位置和视觉元素，如建筑物的形状和颜色。 本文的目的是提出一个新的概念搜索位置并讨论我们的提案的可用性方案。

1. 空间认知

2.1地图阅读

使用Web-GIS的机会有所增加，但是有些用户还是无法很好地利用地图。其中的原因与阅读和理解地图的能力有关。这种能力称为阅读地图的能力。地图阅读技能需要将实际场景与二维坐标地图相匹配。换句话说，地图阅读技能是将路线类型地图对应到测量类型地图的能力。路线图是地面层面的视角，调查型地图是空中视角[4]。许多Web-GIS采用Survey-Map，需要阅读地图的技能。因此，没有方向感的用户是很难有效地利用Web-GIS的功能的。

表1城市空间图像的要素

2.2空间图像

认知地图是物理位置的心理表征，由E.C.Torman[5]引入。相对于此，城市空间模型的五个结构特征是由Kevin Lynch [6]定义，如表1所示。凯文通过把注意力放在城市的物理的层次面上，简化了城市的结构。在五个要素中，我们专注于地标性建筑。 地标性建筑是识别地图中当前位置的最重要元素。除此之外，当我们回想一个城市的运作过程时，地标性建筑作为一个线索，是重要的元素。 本研究所指出的地标性建筑，不仅表示了表1所示的一些地标，而且还包括学校，商店，公园，派出所等许多重点特征。也就是说，我们的空间图像中的任何点特征定义为一个标记性建筑。

2.3传统的位置搜索方法和其中的问题

最常见的方法是使用地址和设施名称等关键字搜索位置图。如果搜索关键字是清楚的，则此方法非常有效。但是，当我们可能找不到适合的关键字来搜索位置图。例如，如果我们对位置的记忆不是不明确时，我们无法想起有关空间图像的关键字。

另一个方法是使用手写地图的方式。“草图[7]的空间查询”是其代表性的具体方法。该方法使用手写地图来向空间数据库发送位置搜索的相关请求。该方法通过比较手写地图数据与实际地图数据的拓扑结构在进行搜索位置地图。此外，该方法还必须通过几何学判断(交叉、包含、交叉、重叠等)来比较手写地图和实际地图的每个形状。以这种方式来进行搜索位置，这种方法需要用手写绘制的制图。 因此高超的阅读地图的能力对手绘地图是至关重要的。这个是很必要的手绘地图必须基于投影或大地测量在二维坐标平面上绘制现实世界，这个是很难准确地绘制出来的地图元素，表2显示了认知图与制图之间的比较

表2认知地图和绘制地图进行比较

如今，我们可以通过使用带有GPS（（全球定位系统）的智能手机来搜索当前位置。然而，使用GPS进行位置搜索的方式可能在地下或建筑结构或不良条件区域是不能使用的。在这种情况下，当我们使用电话向某人说明当前位置时，我们会告知他地标性建筑，这个地标性建筑是一个特色的建筑物或附加标志等。但是，我们不能把目前的位置向等候的合作伙伴解释清楚。

如上所述，这些常规方法有一些问题需要去解决，如需要地图阅读技能。

3使用相对的位置搜索地标性建筑位置

3.1目的地

我们提出一个简单的位置搜索方法，不需要高超的地图阅读技能。提案方法基于用户的空间图像使用地标的相对位置，并且可以通过仅绘制地标的简单操作来搜索位置。提案方法通过简单易用的用户界面为我们提供了高可用性和高性能。在本文中，提案方法称为ILS（增量定位搜索）。 与现有方法相比，ILS允许位置搜索没有明确的空间图像。表3展示比较我们的提案方法和常规地图搜索方法。

表3与相关研究的比较

3.2系统图像

ILS向用户呈现多个候选位置作为搜索结果通过比较地标性建筑，这地标性建筑被绘制在相对位置地图和实际地图上。

图1显示了用户通过ILS（a）绘制的地标的位置与实际地图（b）上的搜索结果的位置的关系。用户根据自己对空间想象来考虑地标的距离和方向，由此绘制地标性建筑。ILS通过绘制地标在相对距离和方向这两个因素与实际地图来比较得到的结果来进行位置搜索

通常情况下，用误解地标性建筑的分类，这种情况是很见的。除此之外，关于距离方面，多个地标性建筑之间的相对距离对认为为有很大的差别。ILS在地标之间设置正确的方向和距离并不重要。然而，用户需要设置地标性建筑的相对位置之间的关系。换句话说，允许ILS作为空间图像的失真。ILS不需要绘制地图元素的真实形状和位置，实际上就像一个完整的制图。此外，任何人都可以轻松地进行位置搜索，因为ILS不需很高的地图阅读技能。

3.3系统架构

ILS系统架构的示意图如图2所示。ILS是Web-GIS应用程序，它使用Ajax（异步JavaScript和XML）技术。Ajax提供的优点是快速加载和异步更新只需要更新html的部分内容。在客户端，用户通过拖放操作绘制地标性建筑，然后客户端将位置的信息及其层次的信息作为HTTP请求传输到GIS服务器。另一方面，服务器端由GIS服务器和空间数据库组成。然后空间数据库是管理地图数据的合适数据库，并且实现了空间索引，以便快速访问地图数据。GIS服务器具有评估功能。评估功能是根据客户端的搜索请求搜索位置地图的逻辑。在这项研究中，ILS实现了通过绘制地标和实际地图数据的相对位置关系评估形状相似性的逻辑。为了评估它们的相对位置关系，我们使用称为“空间关联系数”的评估标准[8]。通过比较两点分布的差异来评估相似度。

3.4位置搜索法

ILS应用的显示设计如图3所示。显示器的左侧是根据地标类型分类的层树。一个图标，使其易于理解一种层次直观地分配给每个地标。显示器的中心是画布区域，用户可以将图层树的所选地标绘制到画布上。显示屏的右侧是搜索结果显示区域。用户绘制地标后，搜索结果就会更新。在用户界面中，用户可以通过拖放操作轻松地从层树到画布中绘制地标。

用户可以从某些搜索结果中找到空间图像的位置图。 搜索结果以相似性值“空间关联系数（Cs）”的顺序列出。 Cs比较绘制的地标分布和实际地图数据之间的分布形状。 Cs测量距离构成分布的地标最接近的距离与其他地标的距离。 Cs值是评估类似程度的指标。Cs由下列公式求得。 分布A和B中第i个点与其他每个点的最近距离定义为dAi，dBi。 从分布A中的第i个点到分布B的点的最近距离被定义为dABi。 同样适用于dBAi。 “n”是分布A的总点数，“m”是分布B的总点数。

搜索结果区域由地图显示按钮，相似度值和地标名称三部分组成。当用户按地图显示按钮时，ILS将在实际位置显示重叠绘制的地标的实际地图。 因此，用户可以通过比较实际地图和空间图像来确认位置。

3.5实验与讨论

我们进行了实验，以确认是否可以基于空间图像搜索位置。本实验采用商业地图数据，具有43种地标性建筑。十八名参与者参加了实验。参与者对他们想要搜索的地方进行了绘制，然后使用ILS绘制地点的地标。如果高于三分之一的搜索结果能找到绘制的地方，我们认为实验已经能够搜索到该地方。

因此，我们的提案方法能够通过绘制平均5.4个地标性建筑来搜索预期位置。此外，建议位置搜索方法发现了一个意想不到的地标性建筑，比如“我不知道这里有一个初中”。 当用户想要回顾过去曾经过去的模糊的观光景点时，这种方法可能是可用的。

另一点要考虑的是ILS关于检索结果地标的附属效应。在评估实验中，参与者绘制了在ILS中自己心中的地标性建筑，但检索结果的地标性建筑与参与者预期的地标性建筑不同。例如，参与者在便利店A的图像中绘制了地标，但是通过搜索结果显示了便利店B但是，参与者说这是新的发现，“在这样一个地方有不同的便利店”。

另一方面，不同的受访者表示，如果ILS可以不包括在一般营销地图数据中的数据（如“繁忙的街道”，“萤火虫居住的森林”和“渐进的坡度”等），ILS将会变成更方便。

从用户界面的角度来看，有一些考生认为有必要添加用户界面，这里可以用比例尺来了解地标之间的距离感。图6中示出了容易理解感觉距离的网格图。此外，我们考虑添加一个用户界面来设置一个脚步或汽车的位移时间，以便更容易地了解地标之间的距离感。据认为，通过向用户界面添加这样的改进，ILS的可用性会提高了很多。

1. 实际场景搜索

例如，当我们在城市遇见朋友的时候，我们如何说明自己处在的当前的位置？许多人可能会告诉朋友一些特色的地方，如百货公司和大交叉路口等作为地标性建筑。如上所述，地标性建筑是城市空间形象中最重要的元素。如果景观具有一定的视觉特征，如与周围环境或背景的鲜明对比，地标性建筑就会脱颖而出[9]。此外，Raubal[10]定义了三种类型的地标景点，它们是人类空间推理和通信中的（1）视觉，（2）语义和（3）特征的结构吸引力。

（1）视觉吸引力由外观面积，形状，颜色和能见度等四个要素组成。与周围的物体相比，外表区域是一个重

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