自适应地图系统用户模型与地图匹配算法设计研究

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1、密级:博士学位论文自适应地图系统用户模型与地图匹配算法设计研究作者姓名：陈钻指导教师:陈述彭院士中国科学院地理科学与资源研究所王英杰研究员中国科学院地理科学与资源研究所学位类别:理学博士学科专业:地图学与地理信息系统培养单位:中国科学院地理科学与资源研究所2012年5月StudyonUserModelingandMapMatchingAlgorithmofSelf-AdaptiveMapSystemByZuanChenADissertationSubmittedtoGraduateUniversityofChineseAcademyofSciencesIn

2、partialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofDoctorofCartographyandGISInstituteofGeographicalSciencesandNaturalResourcesMay,2012独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国科学院或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确

3、的说明并表示了谢意。研究生签名：时间：年月日关于论文使用授权的声明本人完全了解中国科学院有关保留、使用学位论文的规定，即：中国科学院有权保留送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同意中国科学院可以用不同方式在不同媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容。(保密的学位论文在解密后应遵守此协议)研究生签名：时间：年月日导师签名：时间：年月日摘要自适应空间信息可视化（Self-AdaptiveGeo-Visualization）是覆盖多学科的新兴地图学前沿研究领域，它的目标是建立起以用户为中心的智能化

4、、个性化、具有行为感知能力和用户预测能力的新型地图信息服务系统，解决目前一般地图系统操作复杂、不易掌握、没有智能、缺乏用户个性等问题。本文在研究自适应地图信息可视化理论和前人诸项成果的基础上，对地图系统的自适应空间信息可视化方法及其核心的自适应用户模型进行了探讨。研究内容分为三个主要部分，包括自适应系统用户模型与地图状态模型的设计、基于用户行为分析的用户模型检验、用户模型驱动的自适应地图系统应用架构设计。首先，本文提出了一种基于有向无环概率图的自适应地图系统用户模型和一种基于6维度信息表达的自适应地图状态模型，研究并设定了两个模型的要素与结构，建立起用户模

5、型与地图状态模型的映射关系及模型匹配算法，为实用型自适应地图系统设计建立起有限、易操作、可评价的框架基础。这其中，用户模型是自适应系统框架的核心，本文在对用户模型静态与动态要素充分分析的基础上，设计了自适应用户模型贝叶斯网络拓扑结构，讨论了用户模型应用、扩展和评价的方法。其次，本项研究通过实验系统来获取用户行为数据，依据实证数据来进行用户模型的要素相关分析，研究了用户先验状态对用户行为的影响情况，也确认了用户先验状态通过用户行为对地图状态的影响。通过采集到的用户行为数据和用户先验状态信息对用户模型的BN网络结构进行了初步的参数学习和设定，并检验分析这种自适

6、应地图系统用户模型反映真实用户状态信息的可信度，在理论层面论证了自适应地图系统用户模型的合理性和可操作性。再次，在确认自适应系统用户模型可行性的基础上，进一步提出一种由用户模型驱动的自适应地图系统应用架构设计，建立了基于数据层、自适应层、应用层三层构架和三类智能代理Agent的自适应地图系统应用模型，并对自适应地图系统的业务、数据流程及其关键功能模块进行规划。自适应地图系统应用架构设计的部分设计思想通过实验系统进行了实现和验证。本项研究的最终目的是构建自适应空间信息系统。以上几方面的研究进一步完善和丰富了自适应空间信息系统的体系结构，解决了理论与技术层面的

7、若干重要问题，具有在未来的智能地图系统中应用实践的价值。同时，由于自适应空间信息系统研究是涉及面十分宽广的研究领域，在理论、技术和用户认知模式等方面仍需进一步探讨和完善。关键词：自适应、自适应地图系统、用户模型、地图状态模型、贝叶斯网络、地图服务IStudyonUserModelingandMapMatchingAlgorithmofSelf-AdaptiveMapSystemZuanChen(Ph.D.Dissertation:CartographyandGIS)Directedby:ShupengChen1andYingjieWang21Academi

8、cian,Ph.D.StatekeyLaboratoryofRes