面向谈判划界的国界信息可视化方法研究与实践

张 毅，华一新，曹亚妮，曹一冰

(信息工程大学地理空间信息学院，河南郑州450052)

一、引 言

国界是确定一个国家领土范围以及将该国同邻国和公海分界的界线，也是国家实施其主权的界限[1]。我国陆地与14个国家接壤，边界总长度约2．2万千米，是世界上陆地边界最长的国家，边界工作艰巨复杂，面临的划界问题杂乱繁重，并且直接关系到主权、安全和发展三大国家核心利益。陆地国界谈判划界工作是我国外交工作中一项长期而重要的任务，直接影响到我国的主权和领土完整、国家安全、民族团结以及边境地区的经济建设、社会安定和人民生活[2]。

可视化自提出以来，日益受到重视并得到了越来越广泛的应用。1987年McCormick在华盛顿美国国家科学基金会召开的关于科学计算可视化的首次会议上讲道：“……对于科学工作者来说，要保证分析工作的完整性，促进深入细致地开展工作以及与他人沟通交流如此深入细致的结果，绝对不可或缺的就是对计算结果和复杂模拟的可视化能力……据估计，与视觉相关的大脑神经元多达50%。科学计算之中的可视化正是旨在让这种神经机制发挥起作用来[3]。”

谈判划界工作中的可视化尤为重要。谈判划界工作政治敏感性强、复杂度高、难度大，涉及历史、地理、国际法、民族、宗教、军事等多方面因素，需要考虑的问题很多。采用可视化的方法，不仅便于分析人员快速了解争议区的相关信息，而且对于划界决策方案的制订、决策结果的分析评估等都具有重要意义。但是，目前陆地国界谈判划界决策支持系统的功能主要集中在信息管理、检索、辅助划界方法等方面，其可视化功能还比较薄弱，主要体现在国界谈判划界信息的表现形式有限、表现方法单一、适应性不强等方面，缺乏有效而系统的可视化方法来辅助谈判人员更快更好地做决策。因此，有必要对国界谈判划界信息的可视化方法进行研究。

二、面向谈判划界的国界信息可视化内容研究

面向谈判划界的国界信息可视化的内容应包括以下几个方面：

1)国界核心要素。诸如界线、界碑、界桩、岛屿、沙洲、口岸、跨界水等要素，在国界线定位与定向、国家周边安全及区域经济合作等方面具有重要意义和价值，在国界电子地图中，需要进行规范化、一致化表达。

2)与谈判划界相关的文档资料、条约、地图等。国界谈判划界涉及问题具有点多、面广和时间跨度长的特点，需要把谈判相关的边界历史条约及附图、议定书及附图、会议文件、协定、表态口径等超媒体资料(形式包括文本、地图、照片、录音和录像)以一种结构清晰、方便快捷的方式组织管理并集中展示，以便于分析决策人员对相关内容进行快速调用与查看，便于从整体上把握边界情况的来龙去脉，在谈判前与谈判过程中快速准确地获得论据资料。

3)争议区的基本情况。争议区是邻国间对某一边境区域的归属存在争议的地区，一般指两国主张线之间的闭合区域[2]。边界争议区的自然环境、人文环境、社会条件等因素对边境地区的稳定、发展及划界决策都具有很大的影响。因此，争议区的社会状况、人口结构、民族组成、宗教习俗、自然资源、环境状况、水文气候、地质、灾害情况等的具体情况，都应当成为可视化关注的内容。

4)主张线差异情况。邻我双方主张线不同，必然导致面积、水资源、矿藏、生物多样性等各种差异情况的出现，只有将其以某种可视化的形式表示出来，才能让分析决策人员对争议区的区域重要性作出直观、综合和正确的评判，从而作出最有利的谈判划界决策。

5)划界方案线。与上述主张线差异情况类似，划界方案线对争议区进行空间划分，引起了双方“所占”地理空间区域的变化，继而导致争议区内部面积、各种自然资源、人口、民族在数量上的“重新分配”。因此，动态展现不同的方案线带来的各种谈判划界影响因子在数量上的分配及差异，是对划界方案线优化调整的重要依据。

三、面向谈判划界的国界信息可视化方法研究

1．基于“目录树”组织与搜索的国界多元历史资料的可视化

国界历史资料具有内容复杂、格式多样、来源不一、跨时空尺度等特点，因此，对这部分内容的可视化是集资料理析、查询检索和可视化呈现为一体的综合过程。

1)理清资料。资料的管理应当分门别类，层次分明，与决策者的认知惯性相符合。本文采用“目录树”的方式对多元历史资料采用横向分类、纵向分层的方法进行组织。依据历史资料的类别和格式，同时考虑到谈判划界的重要性，将其分为日常管理、地形图、专题图、边界情况资料等4类，其中边界情况资料目录下又包含了历史情况、日常管理、条约汇编、边界概况4个子目录。

2)多种查询手段。要看到资料内容，首先要在庞杂的资料库中检索到有效信息。为了便于用户能够快速找到相关的资料文档，本文提供了基于目录树搜索的多种查询方式，包括资料名称查询、关键字查询、时间查询、全文检索和组合查询，查询的结果可作为选择集在查询工作目录中留存，便于延续两次查询工作，提高查询效率。

3)丰富、灵活的呈现方式。对于所查询到的资料，根据其存储格式不同，采用不同的显示(播放)插件，以相同的窗口风格和一致的操作方式展现给用户，包括地图(二维、三维)、影像、文档(TXT、WORD、PDF等)、声音、图片、视频等。在呈现方式上，采用单窗口、多页面的布局形式，便于用户选择性浏览。同时，考虑到工作人员对综合内容的对比浏览需求，在单窗口中又采用了多视图的方式，可将不同类型的资料信息以多视图的方式排列在“复合”单窗口中同时显示。

2．国界谈判划界信息的专题图表示法

专题地图是突出而较完备地表示一种或者几种自然或社会经济现象，而使地图内容专门化的地图[4]。国界谈判划界信息专题图是指在争议区地理底图上，重点表示邻我双方的主张线，各个区域的资源、面积、人口、动植物、地貌、重要设施等与邻我利益密切相关的专题信息的分布、数量及重要性情况的地图。

国界谈判划界信息专题图主要用于反映争议区域的地理环境及对谈判的影响状况，既具有一般专题图的特点，又有其自身的特殊之处。国界谈判划界信息专题图体系的建立应遵循以下原则：

1)基本涵盖与谈判相关的全部因素。通过对国界谈判划界影响因素的分析研究，本文认为资源、人口、动植物、地貌、重要设施、历史边界是与谈判利益密切相关的，故以此为顶层分类标准来构建国界谈判划界信息专题图。

2)定性表示与定量表示相结合。谈判人员对国界相关信息的了解不应当仅停留在定性的层面，而是要对具体的数量指标有相应的概念。因此国界谈判划界信息专题图体系中不仅要有采用定点符号法、线状符号法、范围法等方法表示地理信息分布的专题图种，而且要有采用统计图表法表示地理信息数量指标的专题图种。图1所示为本文构建的国界谈判划界信息专题图体系。

3．争议区基本情况的“卡片式”可视化方法

为了便于谈判人员对争议区的整体情况进行统一、清晰和快捷的把握，本文采用对象化建模的方式，以争议区为可视化超类对象，以“卡片”的形式统一呈现争议区基本情况。具体是将谈判关心的争议区基本情况进行分类分级，明确争议区基本情况分几级，每一级具体分几类，形成严格的分类分级标准;一级分类作为争议区“卡片”的信息标签，每个信息标签下按照分类分级标准布置所属信息项，当查看某个争议区基本情况时，首先弹出一张卡片，卡片中载负的争议区信息以标签页分类，点击某一标签页即在卡片中获得该类信息的全部信息项;对于标签项下有嵌套的情况，采用弹出式窗口管理模式，为避免窗口杂乱，每一级弹出式窗口强制处于“激活”状态，直到关闭方可操作上一级窗口。“卡片式”可视化方法将争议区的基本情况进行了层级式呈现，符合外交谈判人员的认知习惯，实现了争议区基本情况信息的清晰呈现。

图1 国界谈判划界专题图体系

4．基于划界方案调整的划界影响因子动态可视化

基于划界方案调整的划界影响因子动态可视化是指在划界方案线的动态调整过程中，实时计算并展示资源、面积、人口等划界影响因子的变化与分配情况，从而便于外交谈判人员把握划界方案的优劣，作出正确的决策。本文采用空间叠置的方法将划界方案分割的区域图层与争议区各类影响因子的分布图层(例如资源分布图)进行空间叠置，统计出双方所占各种影响因子的种类、分布、数量等情况，并以统计图(表)的形式进行展现。具体展示方式可以采用统计专题地图的方式在争议区内部(地图图面上)展现划界影响因子在双方的分布，也可以以统计图表的方式单独展示双方所占有的划界影响因子在量上的对比;当对某一争议区进行多种影响因子综合统计分析时，由于不同影响因子的量纲、权重不同，不能直接进行汇总，应依据划界影响因子的权重评价体系，先对各因子归一化处理，然后进行加权汇总计算，进而实现对多因子综合分析的动态呈现。

5．划界方案线的二三维联动可视化

国际惯例中，通常以地形特征要素作为国界划界的依据，比如在划界时常常以山脊线、河流中线为界。拥有清晰地理特征的争议区，特别是具有独一无二分水岭或主山脊线的争议区，一般具有较强的划界说服力。划界方案线的二三维联动可视化是指在二维地图上拟制的方案线可直接切换并自动精确套合在融合了正射影像的大比例尺三维地形上，通过对照显示，观察方案线是否准确通过了地形特征线;同样，在三维地形上通过编辑功能对方案线进行微调，修正后的方案线又可以回溯并更新到二维地形图中。通过二三维联动可视化及操作，确保了划界方案的精确与合理。

四、国界谈判划界可视化方法的实现与应用

本文基于Esri的二次开发组件ArcGIS Engine 9．3，以Skyline作为三维信息平台，在．NET环境下用C#语言实现了上述几种可视化方法，地形及专题数据为模拟数据，具体情况如图2、图3、图4所示。

图2 基于划界方案调整的划界影响因子动态可视化

图3 争议区划界影响因子综合动态可视化

图4 二、三维联动的划界方案线调整

五、结束语

谈判划界是一项复杂而艰巨的工作，划界因素的多样性、实际操作的复杂性、计算机辅助决策的困难性使得国内外学者对谈判划界决策支持的理论与方法研究较少。可视化理念的提出为谈判划界理论与方法的发展提供了新的思路，使得分析决策人员能够充分利用人类眼睛通往心灵深处的广阔带宽优势[7]，快速看到、理解、探索和分析从而得到更多信息。本文以国界谈判划界需求为指引，结合GIS的理论、技术与方法，对谈判划界决策过程中的国界地理信息可视化方法进行了研究，并有效应用于国界谈判划界信息系统，取得了较好的效果。如何利用可视化方法对多种因素之间的关系以及对多因素综合影响等进行深层表达、推理、分析与评估，从而更加科学有效地辅助谈判划界的决策形成尚需深入研究。

[1]白小双．国界电子地图自适应显示的研究与实践[D]．郑州：信息工程大学，2009．

[2]曹一冰．陆地国界辅助划界技术研究[D]．郑州：信息工程大学，2011．

[3]MCCORMICK B H．Visualization in Scientific Computing[J]．ACM SIGBIO Newsletter，1988，10(1)：15-21．

[4]王家耀，孙群，王光霞，等．地图学原理与方法[M]．北京：科学出版社，2008．

[5]刘合辉．陆地边界谈判划界决策支持系统的研究与实践[D]．郑州：信息工程大学，2011．

[6]董良庆．战略地理学[M]．北京：国防大学出版社．2007：74-283．

[7]THOMAS J J，COOK K A．Illuminating the Path：The Research and Development Agenda for Visual Analytics[M]． Piscataway， NJ： IEEE Computer Society Press，2005．

[8]KEIM D A，MANSMANN F，Schneidewind J，etal．Visual Analytics：Scope and Challenges[J]．Lecture Notes in Computer Science，2008(4404)：76-90．