一种网络空间资源节点的隐喻可视化表达方法

专利检索2026-08-16  21


本发明涉及一种网络空间资源节点的隐喻可视化表达方法,属于网络空间分析。


背景技术:

1、网络空间中不存在距离和方向的概念,且各种事件与过程均在零时间、零距离下完成的,是一种完全区别于传统地理空间的虚拟空间,如何在有效的空间内,合理、有效的将网络空间资源信息展示出来是亟待解决的问题。隐喻地图作为非空间数据可视化的方式,可以赋予非空间数据以虚拟坐标,构造虚拟的地图空间将抽象的非空间数据映射到人们所熟悉领域内的对象上,可以帮助用户以空间思维进行信息获取与知识发现。将网络空间资源数据通过隐喻地图方式进行映射可以更加精准的分析网络结构、了解网络的变化规律、为决策者提供有价值的网络信息资源。

2、网络空间测绘最早是由美国推动发展的,目前已形成了较为完整的网络空间探测基础设施和体系。最具代表性的有藏宝图计划、x计划和shine计划。目前也有很多学者针对网络空间资源可视化开展了一系列的研究,主要从图化简技术方法和可视化技术两个方面进行。针对于大规模的网络资源数据,通过图化简技术可以有效的避免视觉混乱造成的信息冗余现象。图化简技术主要包括边捆绑算法和节点聚类两类,h.qu和h.zhou等人通过借助三角函数构造控制网格以此实现边缘捆绑的效果。d.holten等人基于弹簧模型提出了力导向的fdeb(force-directed edge bundling)边缘捆绑方法。c.hurter和a.telea等人基于核密度估计的提出了kdeeb(kernel density estimation edge bundling)边缘捆绑方法。peysakhovich v等基于通用图的属性驱动的提出了adeb(attribute driven edgebundling)边捆绑方法;以上方法均是通过将边按照一定的规则进行捆绑,进而解决边过多造成的视觉混乱。有人通过将blondel和k-核分解算法相结合,构建了点群要素多尺度表达模型,可以为数据分析提供不同尺度下的节点数据;网络资源可视化技术主要分为地理强相关、弱相关和非空间相关三类。其中地理强相关的制图方法是以传统的地图作为地图进行资源绘制;地理弱相关的制图方法强调地理单元属性之间的相对关联程度,而非精确的地理关联性;非空间相关的地图制图方法不再以地理空间为核心,主要用于描述与网络空间中与空间不相关的资源要素。

3、因此,目前网络空间资源节点在可视化展示时,要么采用边捆绑方法,虽然能够实现可视化表达,但是结果并不直观;要么采用点群要素多尺度表达模型,虽然能够直观表达,但是无法准确表达节点之间以及节点在整个模型中的作用,准确性差。


技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种网络空间资源节点的隐喻可视化表达方法,以解决目前网络空间资源节点在可视化展示过程中存在的准确性差、不直观的问题。

2、本发明为解决上述技术问题而提供一种网络空间资源节点的隐喻可视化表达方法,该方法包括以下步骤:

3、1)根据网络空间资源节点的拓扑结构构建对应的有向节点图,以此确定网络空间资源节点的权重矩阵和转移矩阵;

4、2)根据网络空间资源节点的拓扑结构确定节点的度中心值,将节点的度中心值作为节点属性,根据节点属性以及权重矩阵计算网络中各节点的局部莫兰指数;

5、3)根据网络空间资源节点的转移矩阵计算网络空间中每个节点的pagerank值;

6、4)利用得到的局部莫兰指数与pagerank值确定综合指标,根据综合指标进行隐喻地图模型构建,以实现隐喻可视化表达。

7、进一步地,所述的综合指标为节点的局部莫兰指数与pagerank值之和,其中局部莫兰指数采用了标准化处理。

8、进一步地,所述步骤4)在进行隐喻地图模型构建时,将节点按照fr布局算法围绕综合指标最高的节点进行布局。

9、进一步地,所述步骤4)在进行隐喻地图模型构建时将综合指标作为节点的高度值,以将网络空间资源节点在二维空间中隐喻出等高线图,在三维空间中隐喻出山峰图。

10、进一步地,所述步骤2)中局部莫兰指数采用的计算公式为:

11、

12、其中il表示局部莫兰指数,xi和xj表示代表网络空间资源中拓扑节点i和节点j的属性值,n表示表网络空间资源中拓扑节点个数,wij表示权重矩阵n中的第i行第j列的值,即节点i和节点j的相接关系,表示所有网络空间资源中拓扑节点属性值的平均。

13、进一步地,所述步骤3)中的每个节点的pagerank值采用的更新公式为:

14、

15、其中n表示表网络空间资源中拓扑节点个数,m为据网络空间资源节点的转移矩阵,ri-1为次迭代的pagerank值,d为线性组合系数,位于0到1之间。

16、本发明的有益效果是:本发明根据网络空间资源节点的权重矩阵以及节点的度中心值计算网络中各节点的局部莫兰指数;根据网络空间资源节点的转移矩阵计算网络空间中每个节点的pagerank值;利用得到的局部莫兰指数与pagerank值确定的综合指标进行隐喻地图模型构建;其中局部莫兰指数考虑到了节点在拓扑网络中与其邻居节点之间的相互作用程度,pagerank值考虑到了节点在整个网络中的影响力大小,因此本发明的隐喻地图模型构建方法综合了这两方面的因素,能够有效的对节点进行综合评价,能够直观、准确的表现出节点在网络空间中的所处的地位,以及与其他节点之间的关系。



技术特征:

1.一种网络空间资源节点的隐喻可视化表达方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的网络空间资源节点的隐喻可视化表达方法,其特征在于,所述的综合指标为节点的局部莫兰指数与pagerank值之和,其中局部莫兰指数采用了标准化处理。

3.根据权利要求1或2所述的网络空间资源节点的隐喻可视化表达方法,其特征在于,所述步骤4)在进行隐喻地图模型构建时,将节点按照fr布局算法围绕综合指标最高的节点进行布局。

4.根据权利要求3所述的网络空间资源节点的隐喻可视化表达方法,其特征在于,所述步骤4)在进行隐喻地图模型构建时将综合指标作为节点的高度值,以将网络空间资源节点在二维空间中隐喻出等高线图,在三维空间中隐喻出山峰图。

5.根据权利要求1所述的网络空间资源节点的隐喻可视化表达方法,其特征在于,所述步骤2)中局部莫兰指数采用的计算公式为:

6.根据权利要求1所述的网络空间资源节点的隐喻可视化表达方法,其特征在于,所述步骤3)中的每个节点的pagerank值采用的更新公式为:


技术总结
本发明涉及一种网络空间资源节点的隐喻可视化表达方法,属于网络空间分析技术领域。本发明根据网络空间资源节点的权重矩阵以及节点的度中心值计算网络中各节点的局部莫兰指数;根据网络空间资源节点的转移矩阵计算网络空间中每个节点的PageRank值;利用得到的局部莫兰指数与PageRank值确定的综合指标进行隐喻地图模型构建;其中局部莫兰指数考虑到了节点在拓扑网络中与其邻居节点之间的相互作用程度,PageRank值考虑到了节点在整个网络中的影响力大小,因此本发明的隐喻地图模型构建方法综合了这两方面的因素,能够有效的对节点进行综合评价,能够直观、准确的表现出节点在网络空间中的所处的地位,以及与其他节点之间的关系。

技术研发人员:张衡,齐凯,周杨,蓝朝桢,施群山,胡校飞,刘一帆,李庆祥
受保护的技术使用者:中国人民解放军战略支援部队信息工程大学
技术研发日:
技术公布日:2024/5/29
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