地缘环境可视化方法综述

引言

可视化作为重要的空间认知和时空分析工具，在地缘环境研究中不可或缺。地缘环境可视化是通过采用科学合理的可视化方法来描述和表达地缘环境的时空特征、属性特征、关联关系、组成结构，探究地缘体、地缘关系和地缘结构中的时空机制和演变规律等。近年来可视化理论和技术的快速发展，为地缘环境研究打开了新视界。目前国内对地缘环境可视化的研究虽然处于探索阶段，但也涌现了一些有价值的理论和方法，有必要对此进行系统梳理和综合分析。本文通过对已有的研究进行归纳、分类、对比，明晰地缘环境可视化方法的特点及应用中存在的问题，寻求适用的解决方式，探究未来研究发展趋势。

1. 地缘环境可视化内容与特点

1.1 内容

地缘环境可视化内容由地缘环境的内涵决定。我国学者杨吾杨则认为地缘环境是放大了的地理环境，既包括人类生存环境的有形实体，也涉及介入其中的无形关系，科恩提出地缘环境是影响国家生存与发展的所有内、外部条件的总体。随着对地缘环境研究的深入，我国研究者认为地缘环境是地区、国家或国家辖区形成的地缘体、地缘关系、地缘结构及产生影响的所有内、外部地理环境条件的总和。

基于以上对地缘环境的释义，地缘环境可视化内容主要包括对地缘体、地缘关系和地缘结构的表达。在可视化表达过程中，涉及地缘环

境空间数据分析，可视化方法选择和符号设计及效果评估等。

1.2 特点

地缘环境可视化是认知和信息传输的过程，形成对事物的感知图像，以强化人的认识和理解，是创造性地描述客观世界的模型和作者创意的结果，同时可视化也是地缘环境机理研究和空间分析的重要工具：将地图学方法和其他信息表示方法相结合，对地理空间数据进行探索、分析、综合和表达，从而洞悉空间分布特征、模式和规律，即

“视物致知”。地缘环境可视化的主要特点表现在4个方面。

1)内容丰富。地缘环境可视化涉及内容丰富，从要素属性上讲，包括自然地理要素和人文社会要素；从内容形态上讲，既有有形的实体，又有无形

的关系、结构、时空过程等。

2)主题指向性。地缘环境可视化具有主题指向性，地缘环境通常是面向特定主题的地缘环境，如围绕政治的地缘政治环境、围绕经济的地缘经济环境等。

3)时空耦合。地缘环境可视化具有时空耦合

性，地缘环境既有空间属性又有显著的时间属性.表现为同一地缘要素，在不同的空间或不同时期会形成不同的地缘环境，地缘关系和结构也因时空变迁而发生变化等。

地缘关系可视化研究现状方面，目前有很多学者在进行相关研究。其中，地缘环境可视化方法综述对地缘环境可视化方法进行了系统梳理、综合分析，将现有研究中的地缘体、地缘关系和地缘结构可视化方法进行了分类对比。各类可视化方法在不同的地缘环境研究场景中具有不同的特点、适用性和优劣势。

另外，大数据下的地缘环境可视分析研究探讨也提到了大数据时代下的地缘环境可视化分析。而基于GIS的地理信息智能决策支持系统研究则从地缘环境建模、地缘环境数据管理、地缘环境分析、地缘环境数据可视化的角度解析了GIS在地缘领域的应用模式，构建了地缘领域GIS应用框架，分析了地缘领域GIS应用现状。

地缘关系的可视化方法有很多种，其中基于关系链路的可视化和基于关系评价量值的可视化是目前常用的两种方法。

基于关系链路的可视化方法是通过节点表示地缘体，用线或边表示关系的节点，链接布局是最常见的地缘关系可视化表达方法，易于建立地缘体之间的联系。

而基于关系评价量值的可视化方法则是通过计算地缘体之间的某种评价量值来确定它们之间的关系强度，从而更好地显示多个地缘体间的关系。

在对地缘关系进行定量可视化时，部分研究采用了基于某个特定地缘体，将其与相关地缘体间的关系进行测度，再将量化结果通过等值区域图或统计图表进行表达的方式。

等值区域图采用面状符号表达地缘关系量化值分级特征的空间分布，如文献采用等值区域图表达中国与中亚地区地缘经济关联度在空间域上的分布，通过地缘单元面域色彩饱和度的变化表示地缘关系的等级特征，但对复杂关系的表达则难以适用。

图表地图是包含图表的简单地图，在表达地缘体这种离散的对象之间关系时，可进行数据量值的比较或时空变化的表达。其中柱状图表可以有效显示地缘关系中某属性值，并可进行同类别变量间的比较。例如在比较中美在南亚地缘影响力时，文献采用双色柱状图在地图上表示了中美两国在南亚各国影响力分布及其差异，并通过多年份序列图对比显示了影响力的演变，但当图表置于地图背景之上时，出现了背景、注记压盖等问题；文献在分析中、美、日、德、韩

5国在东南亚地缘权力影响时，使用了柱状图方法，表达了地缘关系中某种评价指标的比较结果，但难以直观表达确切的数量概念。

单就地缘关系中非空间数据可视化时，不少、研究采用折线图进行特定地缘属性值比较和时序变化的显示。如文献利用折线图表示国家双边关系的定量变化；文献利用彩色折线图表达了中国与“一带一路”沿线部分亚洲国家十年间的国家间双边关系变化。但当显示对象增多时，容易造成视觉混乱。文献采用竖式2D折线图表示了中国及周边国家合作分数占比的年度变化，又对年度进行聚类

,从而划分时间阶段，这是对地缘关系时序特征表示较为直观的方法。

4 地缘结构可视化研究现状

科恩提出地缘政治结构由地缘政治模式和特征组成，将其推而广之，可认为地缘结构是地缘体特征和地缘关系构成的模式。在进行地缘结构表达时应体现以下三个方面的特征：1构成地缘环境系统的地缘体时空特性和属性表达；2基于地缘体之间、地缘体与地缘环境整体之间的关系模式；3抽象出具有规律性的空间结构模式。然而由于地缘结构表达的复杂性目前对于地缘结构的研究多为讲“理”，还没有广泛认可的概念模型、测度体系和成熟的可视化应用实例。

您好！地缘结构可视化方法主要有基于空间区位的可视化和基于功能区划的可视化。其中，基于空间区位的可视化方法包括范围法、线状符号法等，而基于功能区划的可视化方法则包括质底法、等值区域图法等。

地缘环境可视化效果直接影响地缘环境研究的深入和成果的应用价值。虽然已逐渐得到关注，但由于地缘环境研究多基于社会学方法，对可视化在研究中的地位和作用认识仍然不足。地图可视化往往作为配属或文字的辅助表达方式，方法相对简单，其作为认知和信息传输重要工具的功能未能得到充分体现。因此在未来的研究中应重点关注以下几个方面：

1)地缘环境可视化内容的多元融合。地缘环境是一个复杂的、多要素交互的系统，但目前可视化的内容普遍比较简单，往往面向单一要素或单一属性，表达的信息量有限、效率不高，空间和时间属性是割裂的，不易发现各要素之间的关联和变化规律。尤其对地缘环境演化过程的可视化成果有限，虽然有研究利用历史数据体现了地缘环境特定内容的时序变化，如地缘关系变化、地缘影响力年度变化、地缘格局变化，但难以体现地缘环境的时空变化特点和演变趋势，缺乏对地缘环境复杂多要素的时空耦合演变过程的综合描述与表达。因此在地缘环境可视化研究中应利用可视化压缩知识的优势，针对可视化需求对地缘环境多尺度、多要素、多属性、多时态融合，来综合表达地缘环境中的关系、结构、演化过程等。如地缘体空间范围变化与地缘关系演化的综合过程表达、地缘体自然资源与社会人文属性与地缘结构的协同表达等等，以增强可视化内容的表现力和有效性，为深入地进行地缘环境分析提供支撑。

2)地缘环境可视化方法的优化。大部分地缘环境信息表达仍采用二维静态显示方法，不能满足地缘环境复杂、多维、动态特征表达的要求。因此科学地利用、组合、扩展、开发可视化方法是地缘环境可视化研究的重要方面。地缘体可视化除了可采用目前常用的质底法、等值区域法等之外，还可考虑加权 Voronoi图、Cartogramn、统计曲面等方法表达地缘体的数量、等级特征或连续属性等；地缘关系可视化应充分利用和扩展关联关系可视化方法，如边捆绑图、Sankey diagram、 Flow-map等，通过地缘体之间的物质、能量、信息等流向流量来表示地缘关系的定性、定量特征；地缘结构可视化应在深入研究地缘结构理论基础上，综合应用适合复杂场景多样化

可视化方式如混合树图、聚合图等；对地缘环境演化过程可视化则可在耦合地缘要素时空特性基础上利用地图图谱来表达地缘环境时序特征采用时态图动画等来表达地缘环境演化连续过程等。

您好，地缘环境可视化分析功能的拓展是未来地缘环境分析的重要途径之一。目前地缘环境可视化还仅处于描述事实和状态的阶段，缺少有效的可视化分析方法和模型来实现因果关联、推导过程、趋势预测的表达效果，如全球气候变化背景下地缘关系演化的可视化分析、基于空间模式挖掘的地缘风险预测等等。

通过对地缘环境各种可视化方法的梳理、归纳、分类，分析各种方法的特点和适用性，以及展望未来发展趋势，为拓展可视化方法在地缘环境研究中的应用提供参考。在未来研究中，用负载着信息的可视化产品来说话，客观地反映事实和规律，是地缘环境可视化研究的重要任务。