5.2.3 地图制图学与地理信息工程
培养目标:培养熟悉所从事研究方向的国内外最新发展动态，在地理信息工程专业领域掌握坚实的专业理论基础知识和系统的专业知识，受到独立进行科研及专门技术工作的训练，具备从事科学研究的基本素质及承担专业技术工作的能力，能够从事相关行业的地理信息系统建设、土地规划与管理、地图学理论研究、数字地图设计与分析、空间数据处理等的高级专门人才和工程技术骨干，具有综合运用所学理论独立解决实际技术问题的能力高层次人才。主要研究方向如下:
地图空间认知理论:地理空间的现象、事物与过程如何被人感知，是GIS建模的首要问题，是一个理论性很强的基础问题，需要与认知科学、人工智能、地理景观分析等多学科交叉研究。本方向主要研究数字环境下地理空间认知与地图表达的基础理论，包括:空间信息认知与传输、地图语言学理论、多媒体与虚拟现实环境下的地图感受、地理空间本体论。基于虚拟现实系统、眼动仪等空间信息认知工具，结合空间统计、心象地图原理，研究空间景观的视觉表达模型、室内空间的导航机制与空间景观模式的认知识别。研究新型地图使用中的视觉感受与空间认知问题，包括:扩展视觉变量、触觉感知地图交互、赛博空间导航行为分析。本方向的研究为导航地图设计、地理空间分析、城市景观规划提供基础理论与原理方法。
地理信息可视化:经典的地图学其主要任务即是探讨如何将数据转换为地图以及基于地图的应用分析，在现代技术条件下，地理信息的可视化成为GIS的重要研究内容。本方向旨在研究数字技术、网络技术、多媒体技术支持下的地理信息可视化的理论框架与技术方法，建立新型的三维动态地图表达模型与规范体系。研究移动设备及其他特殊显示设备上电子地图的自适应可视化技术策略。从“地理实空间”向“泛在网络虚空间”扩展，通过视觉语言、形象化思维方式集成、分析泛在网络空间信息，以揭示社会群体空间行为特征、预测空间信息过程趋势、发掘地理现象空域规律。
地图综合与多尺度表达:是地图制图学与地理信息工程中的关键技术，完成对复杂空间的抽象概括，从而获得地理空间的本质特征和地学规律。它既是完成从大比例尺地图向小比例尺地图转换的技术方法，也是地图阅读与地理分析必要的抽象化处理工具。本方向研究空间表达的尺度概念与尺度变换(地图综合)的原理和技术方法，包括网络技术、数字技术环境下空间、时态、语义尺度变换的理论、算法与数据模型，探求地图综合软件开发的技术方法，研究基于大比例尺空间数据通过地图综合实现数据库更新的技术路线。建立国家空间基础设施多比例尺数据库模型及跨比例尺级联式地图更新技术策略，为多级瓦片地图的一致性尺度匹配与高效渐进式传输提供尺度变换支持。针对泛在网络新型空间数据，研究以地图综合为主要手段的知识提取与模式发现技术。
地图文化与艺术:是测绘地理信息软实力的集中体现，在现代IT技术背景下，如何扩展地图的传播效应、增强地图表达的艺术美、提升基于地图的国情教育水平，开展地图文化的研究尤其重要。本方向以地图文化、地图史、地图美学为研究内容，探讨其在地图设计、地图语言表达与信息传输中的指导作用，揭示媒体传输、社会服务中地图的艺术特色与美学原理。探求新型可视化技术在地图艺术美表现中认知工效。研究地图文化在大众传媒及新兴自媒体技术的贡献作用，研究地图在不同层次教育体系中的版权意识、地理国情、爱国情操素质教育中的文化效应。
地理信息系统软件工程:随着地理信息技术的广泛应用及IT支撑技术新型软件开发模式的出现，地理信息系统软件工程的开发越来越复杂，系统结构、数据来源、产品模式研发方式趋向于多样化，迫切需要引入软件系统工程原理开展地理信息系统软件的研制。本研究方向即是运用系统工程原理研究GIS工程建设的方法与技术路线，包括GIS工程设计、系统开发、运行维护等，研究GIS工程建设中软件开发、数据库建立的方法，研究GIS工程中标准，包括数据格式、互操作、网络应用、专业化分析、GIS工程评价等。研究资源环境资源信息表达、建模、分析与应用的理论方法，探求国土资源、环境、城市规划等典型性GIS系统开发模式、功能结构、分析方法及相应的软件设计策略。研究地理信息系统工程建设的质量评价方法。
空间分析与数据挖掘:随着地理信息技术的深入应用和各种空间数据资源的建设积累，在大数据时代各个领域、各种尺度的空间数据资源获得极大丰富，如何从这些数据资源中挖掘、分析获得地学特征规律，成为GIS研究的核心问题。本研究方向运用数学统计、几何学、人工智能等原理方法与技术工具，将地图数据、影像数据、社会感知数据及其他来源的数据集成融合，研究空间信息的分布规律、特征与演变过程，挖掘空间数据知识，为地学规律探测、地学过程分析、地学机理解释提供信息技术工具。
网络地图工程:基于网络地图系统平台研究网络地图的制作、发布、更新及与其他网络传输信息的集成，研究网络地图在浏览、分析等应用过程中的信息查询、量算统计、可视化表达的基本功能。研发泛在网络空间数据智能探测与主动集成，包括:开发基于网络爬虫的数据获取，研究基于自然语言处理和文本挖掘的泛在隐含空间信息发现方法；开发基于开放Web API和GeoRSS地理订阅的显式地理数据主动聚合软件；开发多模态泛在网络空间信息集成Web平台。研究泛在网络空间数据质量评价与保障基础设施，包括:研究基于角色的信息监管机制；研究基于软件辅助的缺陷探测与数据清理技术；研发泛在网络下多源空间数据的匹配技术与质量比对评价方法；建立面向特定地图可视化应用的数据质量规则与评价方法。
城市公共安全与应急管理:主要研究内容包括:基于3S技术的城市灾害监测理论和方法、基于物联网技术的城市灾害监测系统、城市滑坡监测理论和方法、城市洪涝监测和预测预警模型、城市灾害监测信息系统的设计和实现、基于空间信息技术的城市应急平台系统设计与实现、基于空间信息学的城市风险和脆弱性分析理论与方法、城市风险模拟和仿真等。
智慧城市电子政务:主要研究内容包括:基于遥感技术(RS)、地理信息系统(GIS)、全球定位系统(GNNS)、计算机技术和物联网等现代信息技术的智慧城市体系结构研究，以及城市三维建模与虚拟仿真、城市空间信息共享理论与方法、城市空间信息共享服务平台关键技术、电子政务系统设计与实现等。
土地信息理论与技术:主要研究土地资源信息表达、建模、分析与应用的理论方法，探求土地信息系统开发模式、功能结构、分析方法及相应的软件设计模式；研究土地信息系统工程应用方法，包括土地资源评价、国土资源信息公共服务、土地利用规划决策分析等。
空间数据分析与信息服务:属于地理空间信息工程与地理国情监测的关键技术，研究从空间数据中提取空间信息、挖掘空间知识、提供空间信息服务的基础理论和关键技术。主要研究方向包括:矢量空间数据分析、栅格空间数据分析、多维空间数据分析、空间统计分析、探索性空间数据分析、空间点模式分析、空间面模式分析、空间回归分析、空间分析应用建模、空间数据挖掘、空间信息服务等。
地学计算:将现代地理科学理论与数学模型、计算方法及3S技术结合在一起，以高性能计算机和网络计算环境为支撑，针对“整体性”和“大容量”数据所表征的复杂地理问题，进行多角度、全方位综合研究的理论与方法体系。主要研究内容有:地理空间统计分析、地学线性规划、多目标规划、非结构化的地学战略决策分析、地理网络分析等。
空间感知与认知:是研究人们理解地理空间，进行地理分析和决策，包括地理信息的知觉、编码、存储，以及解码等一系列心理过程，属于认知科学与地理空间信息科学的交叉。主要研究方向包括:空间感知的理论与方法、地理知觉、地理表象、地理概念化、地理知识编码、空间认知、地理本体、地理知识存储、地理知识解码、地理知识工程等。
地理空间推理:是利用空间理论和人工智能技术对空间对象进行建模、描述和表示，并据此对空间对象间的空间关系进行定性或定量分析和处理的过程和方法。主要研究方向包括:空间关系推理、案例推理、模糊推理、证据推理、可信度推理、贝叶斯推理、概率推理、不确定性推理、时空推理等。