presentation for whu about 3D cadastre

1. 述职答辩
安徽大学资源与环境工程学院
地理信息与测绘工程系
副主任 王晨
mail@wang-chen.com

2. 报告提纲
1. 研究背景与问题
2. 研究目标
3. 研究方法
4. 研究实施和数据分析
5. 研究结论
6. 总结与展望
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3. 1 研究背景与问题

4. 研究背景
 在地理信息领域，三维可视化
• 是目前很多系统的组成部分
• 是炙手可热的交叉科学研究课题
 三维地籍可视化
• 针对地籍注册在空间上叠置的情况
• 解决了一些二维地籍可视化的不足
• 已经成为了很多试验性三维地籍系
统的可视化部分

5. 研究背景
 对于三维地籍可视化，目前
的研究是不足的
只有不足10篇文章专门探讨了三
维地籍可视化
 使用三维可视化
• 是一把双刃剑
• 不仅仅是一个技术问题
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6. 研究问题
 二维的地理信息可视化知识
可能不再适用于三维地籍可
视化的实践
1. 视觉变量可能在三维可视化中
具有不同于二维可视化的特性
2. 视觉增强技术可能有帮助也可
能影响观察
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7. 2 研究目标

8. 研究目标：总体目标
 研究提高三维地籍可视化的可用性
• 有效性
• 高效性
• 主观满意度
• 从图形符号学（Semiotics of Graphics）角度，研
究三维地籍的可视化设计
数据 抽取的数
据
三维模型 模型渲染
与实现
用户观看
可视化映射
Feature a
Feature b
Symbol a
Symbol b

9. 前期工作第一步：初步研究
 目的：
分析三维地籍可视化可能涉及的可
视化任务
快速分析常见可视化变量在三维地
籍可视化中支撑用户需求的可用
性
 研究方法：
可视化专家评价
 过程：
提出了五个可视化任务
超过200个三维模型被创建和评价
表现三维空间和二维地块之间
的关系

10. 前期工作第二步：用户访谈
 目的：
验证五个可视化任务
验证视觉变量的可用性
了解用户对三维地籍可视化的想法
 方法
与加拿大魁北克民法律师进行用户访谈
访谈中穿插可用性测试

11. 前期工作第二步：用户访谈
 视觉变量相关结论：
亮度可能不适合在三维中作为视觉变量
色调在三维中依然具有很高的可用性
透明度的可用性尚无法明确
 用户意见：
用户对三维可视化很感兴趣，但是缺乏经验
他们想知道三维可视化对他们工作的具体帮助

12. 先实现两个小目标
 评价视觉变量透明度在三维地籍可视化中的
可用性
 了解用户属性对三维地籍可视化可用性的影
响

13. 研究范围：基于一个案例
 基于公寓空间分割的简单案例

14. 研究范围：基于一个案例
 基于公寓分割的简单案例
c a
b
a. 简单管理边界
b. 简单物理边界
c. 连接边界
边界类型

15. 3 研究方法

16. 研究方法
 本研究使用在线问卷的方法评估透明度的可用性
(根据ISO 9241-11包含：有效性、高效性、主观满意度)
 在线问卷中包含可用性测试
 使用确定度替代主观满意度
 可用性实验遵循随机重复测量法（Randomized
repeated measure method）
 我们使用混合模型（Mixed model）对结果进行统
计分析得到结论

17. 研究方法：三维模型构建
a. 简单管理边界 13%
b. 简单物理边界 36%
c. 连接边界 100%
alpha
边界类型
b c
a
• 每个模型使用三层透明度表现
三种边界类型

18. 研究方法：三维模型构建
 6个模型，12次测试
• 其它视觉变量保持一致
• 环境变量保持一致
• 测试顺序完全随机
• 所有模型使用相同的几何
形态

19. 研究方法：在线问卷设计
 问卷分为三个部分
 第一部分：收集参与者的背景信息：
1. 参与者背景
2. 参与者地籍经验
3. 参与者使用三维可视化经验
 第二部分：测试展示
1. 以例子展现测试案例
2. 参与者模拟操作测试界面
3. 参与者熟悉三维漫游操作

21. 研究方法：在线问卷设计
 第三部分：测试部分
1. 6个模型12次测试
2. 参与者在每个测试中回答相同的问题
• 针对中间墙所在空间的所有权做判断 （有效性）
• 回答问题一的主观确定性：不确定／模棱两可／非常确定 （满
意度）
3. 系统自动记录回答问题所花时间 （高效性）

22. 22

23. 研究方法：参与者选择
 邀请民法律师和测绘专业测绘师方向的研究生
• 民法律师和测绘师是地籍划界公证的主要参与者
• 他们是未来三维地籍可视化的最重要使用者
• 选择研究生可以获得更多的参与者
• 加拿大魁北克拉瓦尔大学＋法国国家地理学院(Institut
Géographique National)

24. 4 研究实施和数据分析

25. 研究实施
 开发了在线问卷网站和对应的自动数据收集平台
 在线地址survey.3dcadastre.com (已经下线)
 41个参与者完成了全部测试
 原始数据自动收集，数据地址
surveydata.3dcadastre.com
 基于混合模型，使用R和SAS进行数据统计分析，
程序地址
analysisscript.3dcadastre.com

26. 5 研究结论

27. 研究结论
 相比于不使用透明度，使用三种透明度层级表现三
种不同地籍边界类型可以帮助用户正确识别公寓内
的权利划分
 但是，用户回答有效性问题的正确率依然不到70%
 提示即使对专业用户，三维地籍可视化依然会带来
潜在的风险

28. 研究结论
a. 简单管理边界 13%
b. 简单物理边界 36%
c. 连接边界 100%
alpha
边界类型
b c
a
a. 简单管理边界 13%
b. 简单物理边界 36%
c. 连接边界 85%
这种设计降低了高
效性
a. 简单管理边界 36%
b. 简单物理边界 13%
c. 连接边界 100%
这种设计降低了
用户回答的确定
度
这种设计比较不
使用透明度提高
了可用性
 不同的透明度参数会影
响用户对三维场景的观
察

29. 研究结论
 绝大部分民法律师研究生并没有任何的三维可视化
使用经验
 实验证实，没有三维可视化经验会降低用户回答三
维地籍可视化相关问题的确定度
 提示在未来的三维地籍可视化实施中，要特别强调
对用户的培训

30. 6 总结与展望

31. 实现了两个小目标
 证实了视觉变量透明度在三维地籍可视化中是具有可
用性的
 证实了用户的三维可视化经验会影响他们对三维地籍
可视化的应用
 第一次以实证方法研究三维地籍的具体可视化参数
 研究成果发表在了顶级期刊Geoinformatica

32. 传递了一个重要信号
三维可视化，看上去很美很灿烂。但是地理信息、信
息可视化、认知科学等领域多种实证研究（包括本研
究）反复证实，用户往往无法通过三维可视化很好的
完成可视化相关任务。三维地理空间可视化具有较高
的使用门槛和认知风险，迫切需要更深入的研究。

33. 在安徽大学的工作
 将二维的地图符号编码方式扩展到三维以支持三维地
籍可视化
 是三维地籍可视化标准的建立的基础
 比较JSON格式和CSS格式

34. 谢谢！
mail@wang-chen.com

35. 数据分析
 基于混合模型的数据分析
 针对有效性：A logistic mixed regression (混合模型逻
辑斯蒂回归)
 针对高效性：Linear mixed model（线性混合模型）
 针对主观确定度：Generalized logit link with mixed
effect (基于混合模型的广义logit连接)