地图认知的眼动表征机理研究

With the development of map user's position and function in map design and use, the trend of map products is generalized, personalized and diversificated. But there are some problems in the process, such as the shortage of rules on map design, personalized scheme, and the research methods on map usability. All above depends on the solution of the bottleneck role which map cognition plays. Therefore, this project employes eye tracking technology in a series of experiments to solve the problem. Several models are set up, including map-eye movement test process model, map cognition-eye movement index relations model, map cognition matching degree model and the map cognition multidimensional interaction factors eye movement monitoring model. Map conformity factors and the weight of above variables are obtained by statistical analysis on eye movement indexs. Ultimately, the quantitative models are applicated in map design on different showing carrier and a map developing system design to different level users. It will rich the map cognition research theories and methods, for its certain scientific value and realistic significance.

随着地图用户主体地位和参与程度的逐渐提高，地图产品呈爆炸式增长，表现出普适化、个性化、多样化的发展趋势，但是由于理论研究相对滞后，出现了地图设计缺乏原则规范、地图个性化水平不齐、地图可用性研究方法欠缺等问题，阻碍了地图学的发展。解决以上问题的瓶颈是地图认知机理研究。因此，本课题通过设计系列地图眼动实验，采用定性与定量研究相结合、地图认知机理与眼动参数表征相结合、地图整体评价与认知实时监控相结合、眼动指标确定性与不确定性相结合的方法，提出地图-眼动实验过程模型、地图认知-眼动描述语义体系、地图认知适合度评估模型，最终构建地图认知－眼动表征多维影响因素模型，提出眼动指标表征的地图认知适合度评估方法，并应用该模型对地图分异设计和面向不同用户层次的地图原型系统设计进行研究，为细粒度的地图认知差异研究提供定量依据，较传统方法更为客观、有效，丰富了地图认知理论与方法，具有一定的科学价值和实际意义。

地图认知机理是理论地图学的基本问题，引入眼动分析方法具有挑战性。本课题对地图影响因素、信息加工机制及个体差异、认知效果的眼动表征方法进行深入研究，取得了一系列研究成果：.（1）地图认知眼动表征实验范式研究。通过问卷因子分析、方差分析研究了地图认知影响因素的多维特性和用户认知的个体差异性；提出了地图与眼动特征在时间性、空间性、动态性等方面的多维相似性和表征可行性；基于基本实验范式构建地图－眼动实验模型。.（2）地图－眼动表征系列概念模型的定性构建。提出了包括各眼动指标与心理维度的地图认知－眼动评价语义体系；提出了地图－眼动实验多维域；在认知域中，构建了地图认知－眼动表征多维关系模型。 .（3）地图认知适合度量化评估与眼动实验验证。采用层次分析法逐步计算地图原型方案对指定聚类中心目标的权重，构建了地图认知适合度线性加权量化评估模型；通过组合地图原型与认知影响因素的双因素眼动实验分析，验证了模型和眼动评估方法的有效性。.（4）多维情境作用量化分析与眼动实时监控。设计地图要素与用户、环境等影响因素的双因素眼动实验组，构建了定量的地图认知－眼动表征多维影响因素模型；通过视线轨迹对比实时监控地图专家与新手动态的认知过程和细粒度差异。.（5）顾及地图认知分异的系统设计和行业应用。研制了面向不同专业水平用户的地图原型设计系统；开发了地图要素个性化设计模板；实践了模型在地理大数据可视化中的行业应用；探索了眼控和注视点渲染技术在地图认知中应用的可能。.共撰写专著1部，发表学术论文17篇（SCI检索2篇、EI检索3篇），完成博士学位论文1篇、硕士学位论文3篇，获国家发明专利2项、国家地理信息科技进步二等奖2项、河南省测绘科技进步特等奖2项，全国会议报告6次。本项目的研究成果为探索地图认知过程和差异提供了理论借鉴、实验方法、定量依据和行业案例，对于解决地图可视化、个性化地图、地图可用性等瓶颈问题有重要意义。