本毕业设计所选课题名称为基于高德离线地图的网页地理信息可视化系统。随着物联网技术的发展以及移动设备、传感器设备的不断普及，如今获取地理空间数据的手段越来越多，现在己经处于地理大数据时代。数据可视化能以图表方式展现数据，帮助用户以直观有效的方式进行数据分析，目前在地理空间数据可视化方面己有很多研宄。

1.1 研究目的

当前 GIS 在以服务为主要特征的空间信息共享时代承担着重要的角色。在大数据的时代背景下，电子地图已经展现出极大的应用潜力，但是由于部分行业数据涉密性，需要对实际地理位置进行偏移^[1]。针对该实际问题，将主流网络电子地图服务免费对外开放的应用程序接口 API 和部分基础地图数据迁移到本地，并通过坐标系转换算法进行地理位置纠偏，实现离线的电子地图本地化应用。进一步基于主流 GIS软件开发地图切片程序，研究有效的数据组织策略，建立地图瓦片数据库，存储地图数据，为离线电子地图应用提供地图数据服务，优化和改善地图可视化和人机交互界面，最终解决了基于离线电子地图的数据可视化问题。

1.2 国内外研究现状

随着Web2.0时代的到来，基于浏览器端的数据可视化需求日益增长，再加上各大浏览器厂商对HTML5标准规范的认可和越来越多的支持，使用绘图技术在浏览器端实现数据可视化逐渐流行起来。下面将详细介绍国内外支持在浏览器端进行数据可视化的类库。

国外比较著名的类库有HighCharts和D3。HighCharts^[2]是一个支持绝大部分图表类型的可视化类库，其地图模块HighMaps是一款基于HTML5的优秀地图组件，用它可以方便快捷的创建用于展现销售、选举结果等其他与地理位置关系密切的交互性地图图表。D3^[3]是基于数据驱动的可视化图表类库，使用HTML、CSS和SVG技术实现数据可视化，它将强大的可视化、动态交互和数据驱动的DOM操作方法完美结合，可以充分发挥现代浏览器的功能，其使用方法是根据数据源的特征自由的设计正确的可视化图表。左尧等人^[4]利用D3将常用地理空间数据格式，进行了数据的一系列绑定、投影设置以及转换、路径设置和地图绘制后，快速、高效地实现了地理空间数据可视化。使用该方法生成的电子地图不仅具备无限伸缩、可交互等特点，而且支持Chrome、Firefox和IE等主流浏览器，为地理空间数据可视化提供了新的思路。

国内比较著名的有Echarts。Echarts^[5]是一个纯Javascript的图表库，它不仅提供了常规的图表类型，还提供了用于地理空间数据可视化的地图、热力图和线图，底层依赖轻量级的Canvas类库ZRender，提供直观、生动、可交互、可高度个性化定制的数据可视化图表。李翠^[6]对Web前端地理数据可视化技术进行了研宄与实践，分析了Echarts实例化图表的流程，并以地图模块为例从其初始化配置、地图实例化、地图数据的获取与处理、图形数据的构建、动态效果和交互效果的实现等方面分析了基于地图的地理空间数据可视化的具体实现过程。

随着地理大数据时代的到来，海量地理空间数据需要采用数据可视化技术进行处理，从而得到数据分析的目的。地理空间数据可视化能够利用散点图、折线图、柱状图和曲线图等形象直观的图形图表从展示层对大数据进行表达，以帮助用户用直观有效的方式从海量数据中探索出各种复杂关系^[7-8]。用更生动更友好的方式呈现隐藏在瞬息万变海量庞杂的数据背后的业务洞察，在零售、物流、电力、环保和交通领域通过交互式数据可视化来帮助人们发现、诊断业务问题，越来越称为地理大数据解决方案中不可或缺的一环。

严丙辉^[9]实现了结合地理信息的三维数值大气数据可视化平台，提供了全球尺度的大气信息的直观呈现，支持气象数据的常规处理操作，并且用户可以通过选择全局或局部数据来进行交互操作和探索式分析。

段颖超^[10]通过Hadoop大数据存储和处理技术，将出租车数据、公交车数据和地铁数据等地理空间数据经过数据预处理后进行存储建立起了数据仓库，并应用数据挖掘可视化技术对交通大数据进行可视化，设计并实现了交通数据可视化系统，为交通大数据的可视化分析方法的研究提供了参考。

仝春艳^[11]设计实现了四川统计地理信息系统。课题以软件的设计流程和规范为依据，从整体架构、应用支撑层、数据库设计和子系统的功能设计这四个方面，介绍了四川统计地理信息平台的设计与实现的过程，实现了通用模块之间可以复用的、集成多类统计数据资源的、可扩展可定制的通用统计地理信息平台。

张健^[12]把地理信息数据可视化运用到农业生产中，利用前端显示技术和后台GIS构件技术，实现茶园环境信息的可视化监控、田间农情的可视化管理、农事数据可视化掌握，使得GIS可视化和农业信息相结合，完成可视化效果。

目前，国内对地图信息可视化的设计仍停留在传统静态页面展示，起步较晚，未能在该板块设计与研究领域，作出视觉特征和新技术的实际应用，缺乏人机交互和用户体验度，采用相似的设计符号和表现手法，缺乏对信息界面的整体设计和艺术性表现的考量，生成的数据图形能达到炫丽的视觉效果，但视觉表现形式仍过于单一，达到了数据图形化表达的目的，却难以打动用户有更深层次的体验，由于缺乏与受众之间的交流性与互动性，因而无法满足当下人性化、情感化的设计趋势。

1.3 研究意义

分析地理信息可视化技术的发展变化以及趋势，可以看出地理信息可视化不断发展的方向为以下几点：(1)实现不同地区或部门之间的数据共享，避免资源浪费；(2)提高浏览页面的动态可视化能力，加强图形信息，特别是三维模型表达真实度与准确度；(3)优化网络数据传输效率，不仅要从硬件设备方面着手，还要保证传输数据的有效性。(4)加强地理信息系统的跨平台性，实现一个系统多个平台共同兼容的局面^[13]。根据这些发展趋势，本设计利用 HTML5 和高德API等技术为基础设计和开发的平台具有更加广泛的使用范围和更加快速的开发效率，并且可以在全内网环境下运行，保证了数据的安全性。

本设计能有效解决部分实际难题，总结为以下几点：1.后台数据流可实时显示，有效解决信息的时效性问题。2.带有交互性质的网页设计具有信息分层的特点，可将大容量的信息分层，达到信息渐近展开的效果，避免每个页面内容超负荷或难以展示全面的信息内容。信息分层的另一优势为提升信息获取的效率，用户能根据自己的需求更有针对性地获取信息。3.在视觉呈现上，可不局限于静态元素表现，可通过一定的图形动态效果来丰富画面呈现，提升视觉观赏性，丰富展示风格与元素符号。这些优点能有效解决传统地图的局限性问题，具有实际应用价值与意义^[14]。