地理信息系统含义范例(3篇)
地理信息系统含义范文
分类系统对词汇的控制主要包括：同义控制、词义控制和词间关系控制三个方面[1]，本文主要围绕这三个方面进行讨论研究。
1传统分类法词汇控制
传统分类法的构成原理中，词汇控制是一个重要的方面。
1.1同义控制
即对字面形式不同、涵义相同的词进行控制，使一个概念只用一个语词表达，目的是克服自然语言中的一义多词现象。
分类法对词汇的同义控制主要体现在类名的选择上。类名即类目的名称，规定着类目的含义和内容范围。当遇到一义多词情况时，传统分类法的选词原则一般是：采用能准确反映其含义且比较通行的科学名词，而不选择其俗称、旧称、不能准确表达全称原义的简称、不通行的译名或近义词等[2]。如有必要，也可将这些落选的同义词、近义词用括号加注于类名后，或设置交替类目、用代参照。
1.2词义控制
即对同形异义词和语义含糊的词进行控制，使得词义明确，一个词语只表示一个概念，克服自然语言中的一词多义现象。
传统分类法主要通过类目注释来对词义进行控制。类目注释有多种类型，包括内容注释、关系注释、编列方法注释、分类方法注释、沿革注释等。一般在类目内容注释中作词义控制，对类目的涵义加以说明，或对类目的内容范围加以区分，指示某类包含与不包含的内容。如中图法第四版类目“TB47工业设计”的注释：“工业设计是工程技术与美学艺术相结合的新学科”。
1.3词间关系控制
指揭示词汇之间的各种联系使其成为一个语义相关的系统，目的是用以满足扩检、缩检、改变检索方向等的需要。词汇之间的联系，主要包括等同、等级、相关三种基本类型。
由于传统分类法以分类标记作为概念标识，将系统展开的类目体系作为主要检索途径，因此，词间关系控制成为其词汇控制的中心。分类系统主要采用系统方式展开，通过层层划分，构成其具有隶属、并列关系的秩序井然的概念等级体系。将主题之间从属、并列、相关等联系加以系统展示，同时将类目之间的参照作为揭示类目之间横向联系的一种补充手段。类目参照一般用于内容联系具有揭示价值、但在分类体系中被分散了的类目之间，通常采用互逆的方式在相关门类下注明。
2网络分类系统词汇控制现状
以下从同义控制、词义控制及词间关系控制三个方面来对网络分类系统词汇控制的现状与传统分类法进行对比分析。
2.1同义控制
在类目名称上，传统分类法的类名力求科学、准确、规范，而网络分类法在类名选择上更注意面向各类网络用户，力求通俗易懂、时新，类名也更为简练。因此，导致类名不规范的现象在各网络分类系统尤其是在其三级及以下类目中普遍存在，成为词汇控制中一个突出的问题[3]。如雅虎中国的一个三级类目名“亲子”，搜狐的一个三级类目名“拓展”。
至于落选的同义词，一般不建立用代参照或设置交替类目，但可作为入口词。如在提供类目索引的雅虎中国中，在检索框中输入“脚踏车”，检索结果会将你指引向“自行车”[4]。
2.2词义控制
网络分类系统中，也普遍存在类名用语模糊导致难以判断其外延的现象。传统分类法中的词义控制手段如含义注释和范围注释也很少采用，一般只在一级大类下有选择地列举重点或热点下位类来帮助明确其类名含义。如Yahoo！中，在一级大类“Business&Economy”下列出部分一级类“B2B，Finance，Shopping，Jobs”[5]；在OpenDirectory中，一级大类“Business”下列出部分二级类“Jobs，RealEstate，Investinn”[6]。
2.3词间关系控制
与传统分类法一样，等级式类目体系也是网络分类法进行词间关系控制的主要手段。传统分类法基本上是采用线性形式揭示类目之间联系的，这是文献组织的需要和传统检索环境的特点所决定的。计算机的使用，特别是超文本技术的使用改变了这一状况。超文本技术的特点是，可以通过节点之间的链接，以非线性的方式充分揭示和表达信息之间的联系。这一特点极大地改进了网络分类法中类目之间各种关系的揭示，尤其是多维关系的揭示。这是超文本技术的强项，也是传统分类法中的一个薄弱环节。目前，网络分类体系中对多维关系的揭示比较充分，一般均通过链接的方式，在相应类下重复反映。但如在处理过程中缺乏一致性及对应用范围的适度控制，也会造成类目关系的混乱。此外，单一的重复反映并不能简单代替相关关系的揭示[7]。
在从属、并列关系的揭示上，网络分类系统目前也存在一些问题，如类目归属存在着不合理现象，同位类排列不能揭示类间关系等。
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3网络分类系统词汇控制改进策略
网络分类目录是因特网上用户常用的两种信息检索工具之一，对网上海量的混杂无序的信息起着重要的导航作用。网络分类系统词汇控制的根本目的是提高检索效率，因此，笔者认为网络分类系统的所有词汇控制改进策略都应以提高检索效率为前提。
3.1继续保持自然语言的主体检索语言地位
目前，在大多数信息存储与检索系统中，自然语言和人工受控语言处于并存状态，相互取长补短。随着Internet的普及发展，信息检索最终用户日趋壮大，自然语言检索呈现迅速发展趋势。如前所述，网络分类检索系统中词汇控制具有与传统分类系统不同的特点，自然语言在系统中完全占据了主体地位。从根本上看，这是由自然语言检索的特点和网络用户的检索需求特点所决定的。
传统分类法的编制主要针对印刷型文献的特点用以编制分类目录和组织分类排架，而网络信息分类体系旨在为网上信息提供指引，建立与目标信息的快速有效的链接。网络信息分类体系面向的是广大网络用户而不是图书情报专业人员。与原来的专业检索人员相比，网络用户的范围十分广泛，他们的教育程度、知识结构、专业技术、兴趣爱好各不相同，对同一事物、同一概念的理解也不尽相同。因此，为了增加网络分类体系对一般用户的易用性，现有的网络分类体系都尽量采用自然语言，而避免学术性、专业性过强的词汇，从而向大众提供易于掌握、使用的分类查询系统。
自然语言由于其与生俱来的词义模糊、词间关系不清等特性造成不少的漏检和误检，与人工语言相比，检索效率较低。但从用户角度来说，自然语言具有独特的优越性，如自然语言时新性强，一旦网页中出现某个新概念词语，即可直接使用这一新词作为检索入口，而不必要转换成另一规范词用于检索。而且自然语言检索方便，它解除了受控语言的种种限制，不需要复杂的检索规则，使用者能够较快适应、易用性突出。
当然，要想获得满意的检索效果，对自然语言的适度控制是不可缺少的，这包括建立机内关键词词典、类主题词典和后控制词表等。有理由相信随着相关技术的日益提高，自然语言的优越性将越来越显著，网络分类检索系统也将日臻完善，获得人们的普遍欢迎。
综上所述，为了促进网络分类系统的广泛使用，自然语言在其中作为主体检索语言的地位需要继续保持下去。
3.2适度借鉴传统分类法和主题法的词汇控制手段
传统分类法主要通过其层层展开的严密的类目体系来进行词汇控制。其系统的类目体系使得系统地掌握和利用一个学科或专业范围的知识和信息很方便，对于从学科或专业出发的泛指性检索能达到较高的检全率，而且能方便地进行扩检和缩检。传统主题法系统，一般以词汇为单元进行控制，主要通过参照系统和各种辅助索引来展示词间关系，在主题词的选择、词义控制方面比分类法更为严格。主题法的特点是以主题为中心集中信息资源，能准确、专指地标引和揭示各种主题内容，检索的直接性、通用性好，适合于进行专指性检索，而且可通过灵活组配方式进行多途径检索，达到较好的使用效果。
现有网络分类法由于应用超文本技术揭示词间关系，采用多重列类的方法，从不同的属性、角度设置类目，从而提供从多个方面揭示信息资源的方法，增加了检索入口，方便用户从不同角度查找。这是其在检索上相对于传统分类法和主题法检索系统最大的优势。但从目前检索实践来说，其检索效率远不及后者，究其原因，词汇控制是其中一个很重要的因素。因此，要改善网络分类系统的检索效率，借鉴传统分类法和主题法成熟的词汇控制手段是一个可行的办法[8]。
首先，在类目体系设计上，网络分类体系普遍存在着类目设置缺乏规律性、类目归属不合理、同位类排列混乱、横向关系揭示不一致等问题，而这些问题在传统分类法中都相应地有很成熟的技术或约定俗成的做法可借鉴。
其次，在类名选择上可借鉴传统主题法词汇选择的原则和方法或直接选用其主题词。类目名称不规范是目前各种网络分类系统的一大通病。作为面向最终用户的检索系统来说，采用广大网民所喜闻乐见的称谓是无可厚非的，但对于类目命名还是要进行适当的规范化处理。现有的网络分类系统大多属于等级式主题分类法系统，以主题充当类目。因此，借鉴传统主题法词汇选择的原则和方法或直接选用其主题词不失为改善词汇控制的一个捷径。
另外，在词义控制上，可采取传统分类法和主题法所常用的手段，包括加限义词、增设含义注释和范围注释等，以进一步明确类目的内涵和外延。这有助于用户在查询系统时快速、准确选择类目，增强系统的用户友好性，从而达到改善检索效果的目的。
3.3建立一致的词汇控制机制
许多国内外知名的综合性门户网站如Yahoo、Excite、Infoseek、搜狐、网易等都研制有自己的网络分类检索工具，提供分类浏览式查询。这些各具特色的网络分类体系给网上信息检索带来了极大的便利。这些分类体系的大类设置与划分、类名的表述与外延、类目的排列等各不相同，检索性能也有较大的差异。而用户在查询网络信息时通常会使用多种分类检索工具，这就造成了用户理解和使用的困难，更不利于网上信息资源的共建和共享。
传统分类法也曾是多种多样的，但目前在国际上占主导地位的只有DDC、UDC和LCC，在我国则是《中图法》和《科图法》。综合性的分类法趋向统一是信息资源共享趋势的结果。互联网上信息资源的最大特点之一就是它的共享性。知识组织体系的相对统一将为基于网络的资源共享提供便利。因此，编制适应网上信息组织和检索的统一分类体系已成为迫切需要解决的问题。建立一致的词汇控制机制是统一分类体系的非常重要的一环，对于推动网络分类法的进一步发展具有重要的意义。
建立一致的网络信息分类体系词汇控制机制，应该由图书情报专业人员参与，以现有的传统分类体系主题法词汇控制机制为基础，吸收已有的网络分类体系的词汇控制经验和成果，遵循面向网络信息资源、面向网络技术环境、面向网络用户的原则。其词汇控制机制主要包括同义控制、词义控制、词间关系控制方面的原理、原则、方法和技术等，此外，还包括词量控制、词组选择和使用的控制、专指度的控制等方面的内容。
最后，在词汇控制机制一致的基础上，构建相对统一的网络信息分类法。所谓相对统一，是指在统一网络分类体系基本原理包括词汇控制机制的基础上，保留并改进现有的多样的网络分类体系，允许多种有特色有实力的分类体系共存发展。因为不同的网络分类体系在类目体系和资源选择上往往都有自己的特点，在满足不同用户需求或检索特定资源时有其独到之处[7]。此外，多样性必然导致网络分类体系之间的竞争，为了争取用户，开发者不得不针对用户的需求实时地改进，这就使得整个网络分类体系的性能得到自然的提升，从而推动网络分类法逐步走向成熟和完善[9]。
参考文献
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6dmoz.org/，2004-10-11.
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8周宁，黄晓梅，等.信息组织[M].武汉：武汉大学出版社，2001.74-77.
地理信息系统含义范文
关键词：机车信号；信息定义；标准化；原则；
我国铁路大量运用的机车信号是建立在地面轨道电路基础上的连续式或接近连续式机车信号。历史上不同的自动闭塞制式产生过各种制式的机车信号，例如交流计数电码机车信号、极频机车信号和移频机车信号。机车信号的车载信号机由于信息量不同曾经采取过5灯位、6灯位以及现在广泛运用的8灯位信号机。虽然我国铁路的机车信号达到了基本普及的水平，在安全与效率方面发挥了重要作用，但在机车信号信息标准化方面却一直没有全路统一的标准。过去地面信息量少，运用中矛盾不太突出。现在地面信息已增加到8个和18个，机车信号信息标准化工作就提到了非常紧迫的议事日程。
1机车信号运用的主要问题
1．1机车信号跨制式通用问题
由于历史原因，我国铁路在不同线路的区段内建有各种制式的自动闭塞，特别是在枢纽地区，周边相连的几条线路大都有2种以上的自动闭塞制式。当时的机车信号与各种自动闭塞制式相配套，互相之间不能兼容通用，甚至在同一制式的电气化与非电气化区段也不能兼容。由于机车信号不能跨制式兼容，使仅安装一套机车信号设备的列车在枢纽内不能连续地工作。
1．2地面信息不统一问题
早期的机车信号和地面信息最多只有4个，在运用中机车信号和地面显示相符即可。随着UM71的引进和8信息移频、18信息移频的研制成功，对18个信息的定义和使用要制订统一的标准。1998年在“JTl型通用机车信号设备”的标准制订中，曾对移频信息作了初步定义，但UM71是多种定义。移频信息定义尚存在一些问题，如反向行车信息中，8信息移频采用30Hz信息，而18信息移频采用7Hz信息。当机车交路扩大以后，机车信号与地面信息不统一、不标准的问题更加突出。
1．3提速与跨交路问题
我国铁路经过4次大规模提速，提速里程达到13000km。虽然速度提高到140，160km／h，但某些区段的自动闭塞仍按120km／h设计，并没有根据提速要求进行相应改造。在四显示自动闭塞区段，按160km／h设计时，其绿黄显示表示按规定速度注意运行，含义是预告注意；而按120km／h设计时，提速后其绿黄显示含义是一级减速信息。特别是提速以后，在半自动闭塞和三显示自动闭塞区段，列车进站前机车信号预告信息不足，使列车速度控制距离不够，存在一定安全隐患，要通过特殊规定来弥补这一不足。
1．4不适应新《技规》的“黄闪黄”问题
新《技规》针对18号道岔，在第317条明确规定了1个黄色闪光和1个黄色灯光的显示意义，而机车信号却没有与之相对应的规定。当地面信号机是“黄闪黄”或双黄显示时，机车信号信息与显示均不能区分，造成列车只能按双黄显示控制速度，没有发挥“黄闪黄”能提高通过能力的作用，因此，要急需补充“黄闪黄”的信息定义。
2机车信号信息标准化的主要原则
机车信号信息标准化工作主要包括机车信号信息定义、分配以及典型使用示意图3大部分。其主要原则如下。
(1)要覆盖我国铁路所有闭塞区段。机车信号信息标准化定义及分配是面向全路的通用标准，因此，必须要适应我国所有闭塞区段，包括半自动闭塞、三显示自动闭塞、四显示自动闭塞以及特殊区段。所谓特殊区段包括5种，即列车运行速度小于或等于160km／h的半自动闭塞区段、列车运行速度小于或等于200km／h的自动闭塞区段、列车从制动到停车需要3个闭塞分区的自动闭塞区段、采用双红灯防护的自动闭塞区段，以及上述几种区段的组合等。
上述5种特殊区段又分为普速区段、提速区段和准高速区段。由于变频点式、极频、交流计数电码和4信息移频等制式不是今后发展的方向，并且信息数量少于4个，若维持原信息使用定义和分配，与新标准不会发生矛盾，所以新标准未包含其内容。
(2)信息定义及分配要充分向下兼容。新标准是针对当前机车信号信息使用中，矛盾较为突出的多信息(包含18信息)移频和UM71制式，在满足提速需要的同时尽可能地发挥现有信息的作用，并充分向下兼容。在通用机车信号设备的基础上，以进路预告式向下兼容，做到信息统一定义及分配，即在不同速度区段使用的信息不会出现多种定义和不同的解释，可以保证机车在跨交路运行时，按新标准生产的机车信号设备均可正常接收和显示。新标准的制定和实施，将加速非通用机车信号的更新换代。
新标准对四显示自动闭塞区段定义了9个信息，在8信息移频制式的区段，要对进站点和带有允许信号的通过信号点进行低频信息增加，并调整所有8信息发送的低频信息。因此，今后要按新标准组织生产移频产品。
(3)坚持机车信号适应160km／h以下范围。在机车信号信息标准制定过程中，存在2种观点：一是认为应明确规定与半自动、三显示和四显示自动闭塞相应的机车信号所适应的列车速度范围。如半自动闭塞和三显示自动闭塞区段应明确规定适用于120km／h及以下；二是认为机车信号属进路式预告显示，不是超防设备，同一显示就有不同的速度含义。如11Hz在120km／h区段代表120km／h以下，在140km／h区段代表140km／h以下，在160km／h区段代表160km／h以下。
对于线路上规定的具体速度，列车只能依靠机务运行监控记录装置或司机根据各线路不同速度的规定进行控制。因此，机车信号信息标准化定义及显示不直接与具体速度挂钩，只宏观上按《技规》第92条规定，限定适用于运行速度在160km／h及以下的列车。
(4)要维持8灯位人机界面。目前通用机车信号是建立在8灯位人机界面的基础上，即绿(L)、绿黄(LU)、黄(U)、黄黄(U2)、黄／黄(U／U)、红黄(HU)、红(H)、白(B)。在研究讨论中，一些专家认为，应借机车信号信息标准化定义的机会，实现行车速度指令数字化显示，以弥补8灯位信息的不足。但具体研究发现，即使是18个信息用足也满足不了速度等级划分的需求。此外，在枢纽地区，绿灯显示的允许速度等级非常杂乱，要实现速度指令数字化显示，需要更大的信息量，现阶段速度数字化显示基本是不可行的。因此，这次机车信号信息标准化定义仍然维持8个灯位的人机界面。
新增加的信息与机车信号8灯位机构显示的对应关系上，采用了两种办法：一是增加闪光显示，如黄闪黄信息是通过双半黄灯的闪光来显示。红白(HB)信息是通过红黄(HU)灯位的闪光来实现。二是本着列车速度控制含义相同的原则共用灯位，如绿灯位有3个信息，绿3信息、绿2信息以及绿信息；黄灯位有3个信息，黄信息、黄3信息以及绿黄2信息。这样既解决了信息增加后的显示数量，又不必对车载信号机做大规模的改动。
(5)机车信号显示要与地面显示含义相符。这次标准化定义工作，基本以现行《技规》为依据，做到机车信号显示与列车接近的地面信号机显示含义相符，并增强了速差含义。一是保留原来的基本含义，易于人们接收；二是给司机提供更多、更明确的信息量，特别是速差含义更加明确。不要求与地面信号机显示一致对应，但速度意义必须相符。如在京广线郑武段，其四显示自动闭塞区间是按120km／h设计，当列车速度达到120km／h时由2个闭塞分区保证全制动距离。当列车速度提高到160km／h时，需要3个闭塞分区保证全制动距离。此时地面的绿黄灯显示和其他四显示区段的绿黄灯显示意义完全不同，在其他区段是预告注意信息，而在郑武段却是一级减速信息。在机车信号显示上，为体现减速含义，用一个黄灯显示，这出现子与地面显示不同的情况，但速度含义相符，增强了速差含义。
3新标准的主要特点
3．1增强了速差信号的含义
目前铁路信号主要有进路制和速差制信号2种显示方式。进路制信号以指示列车进入不同进路为原则的信号显示制度。速差制信号是每一种信号显示均表示不同行车速度的信号显示制度。我国铁路既有的信号显示基本属于进路式简易速差信号显示方式，其速差速度含义主要体现在进站信号机(含接车进路信号机)的显示上。世界各国铁路的信号显示方式随着列车运行速度的提高正在向速差制信号显示方式转变，随着我国铁路提速，四显示自动闭塞正在逐步推广，其信号显示方式中的速差含义也止在逐步增强。机车信号显示方式也正向着速差方式转变，在复示地面信号显示的同时，速差含义日益十富、在这次新标准制定中得到了充分体现。如属于限速运行的信息有双半黄色灯光显示(限速45km／h)、双半黄色灯闪光显示(限速80km／h)以及红黄灯闪光显示(限速20km／h)。属于速差信号信息的有四显示及特殊区段的黄灯、黄2、黄2闪、黄3、绿黄2等信息。它们都明确提出要减速到规定的速度等级，通过接近的地面信号机。属于预告要减速的信息有三显示的黄灯、四显示的绿黄灯信息。所以说，新标准增强了速差信号的含义。
3．2采用了码序的概念在以往的四显示区段，当绿黄灯显示时，预告司机前方可能是黄灯要减速，要注意驾驶，但前方到底是不是黄灯并没有码序的约定。这次新标准对进站信号两个黄灯显示上，明确采用了码序的概念。如收到黄2闪光信息时，越过前方信号机后，下一个信号肯定是双半黄闪光信息。收到黄2灯光信息时，越过前方信号机后，下一个信号肯定是双半黄灯光信息。这样司机可以提前两个闭塞分区就知道进站信号机给出了进侧线命令。这种码序方式明显增强了预告性。码序的概念将随着主体化机车信号和超速防护系统的推广而口益普及。
3．3增加了信息定义及显示方式
这次机车信号信息标准化工作，新定义了“黄闪黄”信息和显示方式。2000年版《技规》为提高列车侧线通过速度充分发挥18号道岔的运输能力，在第317条增加了进站信号机“一个黄色闪光和一个黄色灯光”的显示。地面信号显示增加了，但机车信号并没有规定这一信息及相应的显示，致使机车信号一律按照双半黄色灯行车，限制了通过速度。又由于我国铁路提速和达速后，列车制动距离加大，三显示自动闭塞在进站口的地面信号显示明显不足，存在一定的安全隐患。
要解决上述问题，司机必须在预告处就应明确知道该列车是通过、正线停车、侧线停车还是机外停车等。新标准对进站双黄显示作了较大变化，当进站信号是双黄显示时，在三显示自动闭塞区段采取四显示的处理方式；在提速半自动闭塞区段上，机车信号除采用了四显示的处理方法外，还增加了地面发码区段。在纵列式站场及枢纽内，地面进站或进路信号机显示绿黄信息时，机车信号过去是降级为黄信息，这使司机要提前减速度，影响了通过能力。这次增加的绿黄信息，表示前方信号机开放，距停车地点至少有2个空闲区段，要注意运行，这可提高通过能力。
3．4兼顾了200km／h区段运行160km／h列车的需求
目前，我国铁路最高运行速度达到200km／h的区段，尚未采用数字轨道电路(新建的秦沈客运专线例外)，仍使用18信息自动闭塞及分级速度控制超防系统。在这些区段以160km／h及以下速度运行的列车，大都安装通用式机车信号加机务监控装置。对此，铁道部明确要求，新标准要涵盖这一情况，保证通用机车信号设备在200km／h区段能正常工作。这要求机车信号设备在信息接收方面要向上兼容。
为此，本标准将其归入特殊区段机车信号信息定义中，并增加了绿3、绿2信息。机车信号的绿3、绿2信息和普通绿信息在速度限制上没有区别，表示准许列车按规定速度运行，且速度在160km／h以下。对于200km／h列车的超速防护设备，以上3种信息有明确的含义，绿信息表示前方最少空闲3个闭塞分区，绿2信息表示最少空闲4个闭塞分区，绿3信息表示最少空闲5个闭塞分区。速度等级由超速防护系统作具体规定，这样可使超速防护系统与机车信号在信息使用上兼容和统一。
3．5以3个闭塞分区满足列车制动距离的规定
在四显示自动闭塞区段，当列车运行速度在160km／h及以下时，通常用2个闭塞分区保证列车从最高速度达到停车。目前有些四显示自动闭塞区段用3个闭塞分区来保证全制动距离，此时山现了多个速度等级。在这次机车信号信息分配及定义中，用3个闭塞分区保证全制动距离的情况归人特殊区段信息分配及定义，增加了绿黄2信息。这时机车信号与地面信号显示不一致，但含义相符。当地面显示绿黄灯时，要发绿黄2码。地面绿黄信号已不是一般四显示区段的预告注意含义，而是一级速差减速命令。绿黄灯前的绿灯显示要求发绿黄码，此时地面绿灯相当于一般四显示自动闭塞的绿黄灯含义，表示准许列车按规定速度注意运行，预告前方可能要减速。
上述机车信号显示与地面信号机显示不同，但速度含义相符，提高了列车运行的安全性。这是本次信息标准化定义的一个重大变化。
3．6“双红灯区段”的规定
地理信息系统含义范文篇3
符号设计理念（1）语义驱动理念本文认为地图符号设计内容应包含以下3点：一是概念语义模型；二是符号设计赖以构成的物质材料基础———图形形式；三是符号的构造生成法则。符号是空间信息的载体，用于表征空间信息，因而在符号的构成范畴内，语义模型直接描述了空间信息的本质特征，图形形式是空间信息或语义模型的外在表现形式，构造法则更多的专注于符号的构造程序。因此，以语义关系作为符号图形构造的基准，通过语义关系控制符号的图形构成，这种以语义关系为“骨架”来驱动符号图形构造的符号设计思路，本文称之为语义驱动的符号设计理念。（2）符号与符号设计语言学中，“语言”和“言语”是两个彼此不同而又相互联系的概念［14］。可以简单的认为，语言为“话”，言语为“说”，语言和言语共同构成了言语活动，即“说话”。类比语言和言语的概念区分，本文界定了符号、符号设计及符号设计活动这3个基本概念，三者之间的关系如图1所示。符号（类比“语言”）是指面向某一领域的约定的符号标准、规范或体系；符号设计（类比“言语”）是指符号设计者（或使用者）通过自己的构思创造（或使用）符号的一种心理过程，是人驾驭符号语言能力的体现；符号及符号设计构成了符号设计活动的内容。图1符号、符号设计以及符号设计活动Fig．1Symboldesignactivities明确区分符号及符号设计的概念，才能真正使得地图符合人类“第二语言”这一称谓。这是因为：语言最为重要的特征在于交流，交流是一种双向的信息传输过程。作为人类第二语言的地图，理应具备空间信息双向传输（即交流）的能力，而这一能力体现在符号设计活动之中：符号设计者（或使用者）通过设计（或使用）地图符号进行空间信息的表达、传输和理解，实现空间知识的双向、互动交流，并最终实现地图符号语言的地理空间认知。相关概念（1）语义特征———亦称义素，反映了空间要素和现象的客观本质，是凭经验或对客观事物本质的了解而分析出来的语义成素。语义特征与词所表达的真实世界的本体有着密切联系。（2）符素———是借鉴语言学中“语素（mor－pheme）”的概念定义的，即一定图形形式和概念语义的最小结合单位。区别于符号，其不可以独立用于符号表达；区别于基本几何图元，其具有一定的语义内涵（基本几何图元仅是图形成素）。符素是地图符号图形结构中，介于符号和基本几何图元层次之间的概念。（3）组合、聚合语义关系———组合语义关系是符号所表达的对象或对象类之间的部分整体关系，具有序列性、整体性和扩展性等特点；聚合语义关系也称上下义关系，即一个类包含于另一个类，包含其他类的类中的词称为上义词，被其他类包含的类中的词称为下义词，具有类型性、继承性和置换与推理等特点［15－16］。符号设计流程以地图符号的语义结构关系为骨架驱动符号图形的构造，语义结构关系的约束使得所设计的地图符号具有较为显著的结构化特征。语义驱动的层次化地图符号设计流程如图2所示。①对应用领域的空间对象进行语义成分分析，提取语义特征词汇。②符素表设计，即合理使用视觉变量，设计步骤①语义特征对应的图形形式，形成符素；符素表即为一定数量符素的集合。③根据应用领域空间对象的内在结构特征，梳理符号系统语义的聚合关系，构建聚合关系语义结构模型。④单个符号组合关系语义描述，即对聚合关系语义结构中的每一个节点（单个符号），形式化描述为符号语义的组合关系结构；⑤符号图形构造，即根据符号组合关系语义结构，通过选取特征语义对应的符素图形形式，组合构造符号，完成符号设计；⑥按照符号设计的一般原则，对符号进行一定程度的简化、美观等操作；⑦遍历聚合关系语义结构的每一个节点，设计构造每一个节点对应的符号图形形式，完成整个应用领域的符号系统设计。图2语义驱动的层次化地图符号设计流程Fig．2Thedesignflowofthesemantic－drivenhierarchicalmapsymbols从图2看出，语义驱动的层次化地图符号设计方法的4个关键步骤是：语义特征提取（①）、符素设计（②）、语义建模（③）和符号构造（④、⑤），下文将对其进行详细分析。
地图符号设计方法
基于本体层次的语义特征提取在语言学、本体论和地理本体研究中，语义特征的提取尚无有效理论。例如，地理本体研究领域，常见的做法是通过收集和整理文献资料、领域标准规范，并结合领域专家知识等方法实现领域知识规范化，归纳概念语义［17］。从目前的研究情况来看，语义特征提取的主要手段是依靠经验和内省的方法，如杜清运［15］采用Guarino等的“本体层次”理念对空间信息的语义特征进行了系统归纳，例如：（1）物质（部分－整体层次）：水、土、泥、石、沙、植物、人造材料等；（2）形态（形态层次）：流动、静态、自然弯曲、规则形态、维度等；（3）大小（形态层次）：大、中、小等；（4）功能（功能层次）：交通、阻隔、居住、蓄积、旅游、养殖等；（5）等级（社会层次）：政治、经济、文化等。其中，部分－整体层次、形态层次、功能层次等即为本体层次。以地图符号表征的地理要素的语义特征为例，可以进行如下的语义成分分析，进而得到语义特征：（1）河流－［水］＋［流动］＋［自然弯曲］＋［交通］＋［现状］；（2）湖泊－［水］＋［静态］＋［旅游］＋［养殖］＋［面状］；（3）公路－［人造材料］＋［交通］＋［约束弯曲］＋［线状］＋［经济含义］；（4）围墙－［人造材料］＋［阻隔］＋［规则形态］＋［线状］；（5）建筑－［人造材料］＋［居住］＋［规则形态］＋［面状］＋［阻隔］＋［政治、经济含义］；符素设计符素是本文符号设计方法的核心概念，是区别于传统符号设计方法的重要特征。符素对地图符号的构成具有重要的承上启下作用：首先，符素是以基本几何图元（可参见文献［18］）和视觉变量构造而成，其自身是数量有限的，但有限数量的符素可组合成无限数量的符号系统。其次，由于符素具有一定的语义概念，基于符素进行符号设计，降低了符号语义形式化描述的难度。最后，符素统一了地图符号的图形和语义的组合关系，使得符号更易于识别和解译，提高了地图符号的易用性。符素的设计应包含以下3个主要原则，以文献［19］和［20］为参照原型进行说明：（1）继承原则现有基本比例尺地图符号或专题图符号标准，均已经过了长期的设计实践积累，具有很高的科学性和广泛的认知惯性。符素是构成符号的基础，因此符素设计可遵从认知的惯性，从已有符号设计成果中汲取经验，在继承的基础上创新。最为简单有效的方法就是分析现有的符号规范标准，抽象提取满足符素条件的基本“图形－语义”结构作为符素。表1为从文献［19］、［20］抽取出来的符素，并标注有其表征的特征语义。（2）对立与统一原则统一是指对某一类型语义特征，应使用相同视觉变量的不同值进行表达。例如，在设计有系列关系的符素时，可使用不同颜色或尺寸变量进行表达，而不能部分应用颜色变量而部分应用尺寸变量。对立是指符素设计应能体现显著的区分特点。对立与统一原则能够保证符素能够清晰、易识别且不失系统规律特点。例如，可以使用颜色表示公路等级，但不同等级公路的颜色应当具有显著的可分辨特点。（3）相似与抽象原则相似是指所设计的符素图形形式应能够抓住其所表征的对象的某一特征，体现特征的相似性，以激发人的联想。抽象是指符素设计应注意符素图形形式的抽象设计，抓住对象的最主要特征，使得符素简单、规则。在符素设计过程中应把握这二者之间的平衡，过于抽象则符素难以识别，过于相似则易丧失简洁特点。聚合关系语义结构建模聚合关系语义结构建模与本体建模具有强烈的类同性。本体建模元语中，具有4类重要的概念之间的关系：part－of，kind－of，instance－of，attrib－ute－of［21］。就本质而言，符号语义的聚合关系即为本体建模元语中的kind－of关系，因此，本文认为聚合关系语义结构建模可视为kind－of这一特殊语义关系的本体建模。当前，关于本体的开发或建立方法，基本上均采用手工方式，没有形成一个统一的工程方法。归纳起来，比较著名的本体建模方法有MikeUscholdded＆King的“骨架法”、Gruninger＆Fox的企业建模法、Gomez－Perez等的Meth－ontology方法等［21］。总结这些本体建模方法，其一般步骤是：①明确本体范围：即梳理所要建模的本体范围，定义本体的边界条件；②本体建立阶段：即进行领域本体的获取、概念化、确定概念之间的关系、本体的形式化语言描述以及本体集成等；③评价与文档化：进行已构本体的评估和标准化，并最终形成本体成果并。在这3个步骤中，与聚合关系语义结构建模密切相关的是本体的建立阶段，借鉴于上述对本体建立方法的分析，总结了聚合关系语义树构建的一般步骤，如图3所示。其中，最为重要的步骤就是对象概念的语义分析，并确定与其他对象语义之间的聚合关系。目前，本体构建方法仍无法实现自动化建模，需要人的参与和领域专家知识的指导，对领域知识越了解，其所构建的语义聚合关系也就越完善和科学。根据聚合语义结构建模的流程，结合文献［20］可得到以下基础地理信息符号相关的聚合语义结构，如图4所示。国家基本比例尺地形图符号第一等级可划分为测量控制点、水系……植被与土质、注记等大类。每一大类均可以继续按照聚合关系进行细分，例如，测量控制点可分为三角点、埋石点、……等小类；三角点还可以分为（常规）三角点和土堆上的三角点。通过这一方式，可以有效地将整个基本比例尺地形图符号组织为一个完整的聚合关系树形结构模型。图4基本比例尺地形图符号聚合语义结构Fig．4Associativerelationstructureoffundamentalscalemapsymbols4．4语义驱动的地图符号生成本节主要讨论的是由符素组合为一个完整地图符号的方法。首先，地图符号的语义应该包括有以下两个部分构成：＜符号语义＞：：＝＜构词规则语义＞｜＜符素语义＞其中，构词规则语义是指符号不同的空间造型赋予符号的含义；符素是构成符号的基础材料，因此，符素语义是符号语义的主体构成部分。其次，单个符号组合关系语义形式化描述。组合语义关系亦称部分整体关系，主要体现在“符素符号”的构造环节中。以语义“土堆上的三角点”为例，可以将其分解为如图5（a）所示的组合语义分解结构。其中，“土堆上的三角点”、“三角点”为语义特征的组合结构，其余为独立语义特征，该符号的语义对应的图形符号组织方式如图5（b）所示。最后，根据符号语义的组合关系形式化描述模型，驱动符号构造生成。图6示例了语义驱动的地图符号构建流程，符素“测量控制点”和符素“三角测量相关的”可以按照独立构造规则组合为“三角点”组合结构，该结构可以作为独立的符号出现，也可以作为组合更高一级符号的符素。符素“土堆”采取了极向旋转重复构词规则与符素“三角点”组合成“土堆上的三角点”符号。还可以进一步通过其他构造规则，添加例如高程、比高等语义信息，构建更为复杂、详细的符号。图6语义驱动的地图符号构建流程Fig．6Theconstructionflowofthesemantic－drivenmapsymbols语义驱动的符号生成方法具有以下典型特征：第一，符号的最终设计样式取决于语义信息的详细程度：语义信息越丰富，符号样式越详细具体，也更容易认知，反之亦然。第二，符号具有显著的结构规律可循，亦即符号设计时符素、构造规则是根据符号所蕴含的语义信息进行选取的，语义信息决定了符号的最终样式。第三，对于每一个符号，均可以使用这种方法将其分解为组合语义结构，进而根据该结构组构符号。
地图符号设计实验
本文设计了一组认知实验，用于验证语义驱动的层次化地图符号设计方法是否具有可行性和科学性。实验设计与实施（1）实验素材：素材I为从文献［19］中选取的部分符号组成；素材II是利用本文符号设计方法，对素材I进行重构改进而成。素材II包含有2个部分：一是符素表部分，将符素显式地展现给被试人员；二是按照聚合语义层次结构组织的符号系统。（2）实验人员：被试人员主要为信息工程大学二年级本科学员共计47人，所有人员视力、智力等各方面正常，但不具备地图符号的学习知识基础。实验一：不同符号系统认知效率测试实验。本实验通过测量两套素材在认知效率上的数值指标，数字化测定符号认知效率，以验证本文符号设计方法能否一定程度上提高符号认知效率。本实验设计6次“训练测试”循环，每次循环均给定训练时间（3～5min不等）。实验结果如图7（a）所示。图7（a）实验一认知正确率均值和方差曲线Fig．7（a）MeanandvariancecurveofcorrectratioofthecognitiveexperimentI实验二：符号信息传输过程模拟实验。本实验通过模拟自然语言交流过程，验证本文符号设计方法是否具有“语言交流机制”这一特征。实验方法是通过给定语义，被试A（或B）设计符号，并交予被试B（或A）识别解译，并通过相似度判断信息传输效率。实验共有6次循环，其结果如图7（b）所示。图7（b）实验二相似度比率均值和方差曲线Fig．7（b）MeanandvariancecurveofsimilarityratiooftheexperimentII5．2结果分析由于所有被试人员不具备地图符号的学习知识基础，因此，本实验结果反映了符号系统的学习、掌握和使用的效率。本次实验不讨论被试具备地图符号学习经验基础的情况。实验一结果表明：①总体趋势上，两套素材的识别正确率均随着学习时间的累积而提高，且标准差随时间累积而降低，反映了被试学习并掌握符号系统能力的提升；②重构后的素材II正确率均值均高于素材I，反映了本文符号设计方法在符号认知效率方面的高效性；③6次实验正确率方差曲线表明，重构后的符号系统在统计意义上具有更好的稳定性。因此，可以认为本文符号设计方法在符号认识效率测试方面表现较优。实验二结果表明：6次实验中，重构后的符号系统在信息传输效率方面均较优，且方差呈现出显著的下降趋势，这说明了本文重构的符号系统在模拟信息传输过程实验中体现了较为稳定的高传输效率。
