歷史事件時(shí)空過(guò)程描述及其可視化研究

王占剛,莊大方,王 勇

(中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所資源環(huán)境數(shù)據(jù)中心,北京100101)

歷史事件時(shí)空過(guò)程描述及其可視化研究

王占剛,莊大方,王 勇

(中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所資源環(huán)境數(shù)據(jù)中心,北京100101)

結(jié)合基于事件的時(shí)空數(shù)據(jù)模型和面向?qū)ο蟮乃枷?提出一種面向歷史事件的時(shí)空數(shù)據(jù)模型。分析基于事件、變化與狀態(tài)之間的關(guān)系,描述和再現(xiàn)重大歷史事件中的時(shí)空信息及時(shí)空變化。給出一種結(jié)合事件鏈表與子事件樹(shù)的歷史事件時(shí)態(tài)樹(shù)結(jié)構(gòu),有效地將時(shí)間、事件及相關(guān)時(shí)空對(duì)象組織起來(lái),動(dòng)態(tài)追溯、反演和檢索歷史事件的發(fā)展過(guò)程與狀態(tài)。利用事件時(shí)態(tài)樹(shù)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)歷史事件時(shí)空過(guò)程可視化,并以Adobe Flex為工具開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)了歷史事件時(shí)空過(guò)程可視化算法,取得良好效果。

歷史事件;時(shí)空數(shù)據(jù)模型;事件;狀態(tài);時(shí)空過(guò)程;可視化

1 概述

歷史事件內(nèi)容紛繁復(fù)雜,如何以事件為線索,有效組織并展示歷史信息是一個(gè)難題?；谑录臅r(shí)空模型主要針對(duì)事件或單體變化,能夠描述時(shí)空變化過(guò)程,并對(duì)觸發(fā)這種變化的原因和結(jié)果進(jìn)行表達(dá)與分析［1］?；谑录臅r(shí)空模型顯式存儲(chǔ)了與時(shí)間相關(guān)的變化,該模型能較好地反映空間對(duì)象狀態(tài)變化的因果關(guān)系,而且支持時(shí)間與空間方面的快速檢索與高效存儲(chǔ)［2］。文獻(xiàn)［3］基于事件語(yǔ)義的描述,用事件的＜對(duì)象,時(shí)間,空間,事件,屬性＞五元組來(lái)構(gòu)建時(shí)空數(shù)據(jù)模型。將基于事件語(yǔ)義的時(shí)空模型應(yīng)用于地籍管理信息系統(tǒng)中,記錄宗地變更過(guò)程。文獻(xiàn)［4］從時(shí)空語(yǔ)義表達(dá)的要求出發(fā),通過(guò)分析事件、過(guò)程、狀態(tài)三者間相互關(guān)系,提出基于事件-過(guò)程-狀態(tài)的時(shí)空數(shù)據(jù)模型。該模型能反映時(shí)空對(duì)象的演變過(guò)程以及這個(gè)過(guò)程中產(chǎn)生的各種因果關(guān)系。傳統(tǒng)基于事件的模型中每個(gè)事件用來(lái)描述上次事件之后的特征變化和分布,數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,缺少對(duì)事件之間拓?fù)潢P(guān)系的描述,時(shí)空分析能力較弱;且這些模型多是以土地利用變化、地籍管理等為主［5］,還未見(jiàn)針對(duì)歷史上各類(lèi)事件、對(duì)象的時(shí)空數(shù)據(jù)模型研究。

在可視化領(lǐng)域,以時(shí)間和空間為主導(dǎo)的時(shí)空數(shù)據(jù)可視化問(wèn)題已成為一個(gè)研究熱點(diǎn)［6-8］。時(shí)空數(shù)據(jù)可視化是將空間、時(shí)間與屬性等要素結(jié)合,在可視化的基礎(chǔ)上表達(dá)時(shí)空變化與發(fā)展過(guò)程,直觀反映時(shí)空對(duì)象在不同時(shí)間的各個(gè)狀態(tài)與動(dòng)態(tài)演化,時(shí)空數(shù)據(jù)可視化的核心就是時(shí)空過(guò)程的可視化。時(shí)間與空間數(shù)據(jù)結(jié)合可以動(dòng)態(tài)反映變化的實(shí)體與現(xiàn)象,能夠描述時(shí)空對(duì)象的產(chǎn)生、發(fā)展、演化與消亡的全過(guò)程［9］。時(shí)空可視化類(lèi)型包括靜態(tài)可視化和動(dòng)態(tài)可視化。靜態(tài)可視化通常采用二維圖形圖像法、三維圖形圖像法,動(dòng)態(tài)可視化通常采用動(dòng)畫(huà)、虛擬現(xiàn)實(shí)、時(shí)空數(shù)據(jù)庫(kù)的動(dòng)態(tài)可視化等方法。時(shí)空數(shù)據(jù)可視化可用于對(duì)時(shí)空對(duì)象發(fā)展變化的展示、分析、預(yù)測(cè)及推演［10］。由于增加時(shí)間維之后信息量急劇增加,現(xiàn)有技術(shù)難以處理與管理,并且缺乏有效描述模型,時(shí)空數(shù)據(jù)可視化尤其是時(shí)空過(guò)程可視化方面的研究尚有待深入［11-13］。

本文在對(duì)歷史事件中時(shí)空特征及對(duì)象進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上,結(jié)合基于事件的時(shí)空數(shù)據(jù)模型和面向?qū)ο蟮乃枷?提出以歷史事件為核心的時(shí)空數(shù)據(jù)模型,該模型以變化-狀態(tài)為主線,可以完整描述復(fù)雜歷史事件中的時(shí)空信息及時(shí)空變化,并能記錄不同事件之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。本文基于歷史事件時(shí)態(tài)樹(shù)結(jié)構(gòu),輔助利用符號(hào)、圖形序列、高亮、聚焦、動(dòng)畫(huà)、疊加圖等方式對(duì)歷史事件進(jìn)行時(shí)空過(guò)程可視化。最終開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)了相應(yīng)的歷史事件時(shí)空過(guò)程可視化算法。

2 歷史事件腳本時(shí)空特征

對(duì)于歷史事件時(shí)空模型及可視化而言,歷史事件腳本需要明確地指出事件發(fā)生的時(shí)空對(duì)象、時(shí)間、位置、范圍、發(fā)展及演化過(guò)程。其中時(shí)空對(duì)象具有空間特征、時(shí)態(tài)特征和屬性特征,它不僅描述了對(duì)象的瞬間空間狀態(tài)和屬性,而且能夠表現(xiàn)對(duì)象的時(shí)空變化。歷史事件中的時(shí)空對(duì)象可以是人、物、群體、地點(diǎn)或區(qū)域,根據(jù)其表達(dá)需求可以定義為點(diǎn)、弧、面等空間類(lèi)型。事件發(fā)生時(shí)間可以是時(shí)刻或時(shí)段。事件中的空間范圍可以是某個(gè)地點(diǎn)、縣或時(shí),也可以是某州、郡或統(tǒng)治區(qū)域。隨著時(shí)間的推移,歷史事件的時(shí)空對(duì)象不斷發(fā)生變化,即可能發(fā)生位移、形變(合并、分裂、區(qū)域變化)、屬性變化(歸屬變化)及其組合,這種時(shí)空變化可以是軍隊(duì)行進(jìn)、人口遷移、疆域拓展、城市變遷等。

歷史事件時(shí)空可視化中的一個(gè)重要步驟就是對(duì)事件腳本進(jìn)行時(shí)空化處理,即基于語(yǔ)義提取事件過(guò)程中的對(duì)象、位置,以及發(fā)生的時(shí)間、范圍、變化與過(guò)程。如表1所示,以“李自成進(jìn)北京-攻破潼關(guān)”中一個(gè)片段為例,展示歷史事件腳本中蘊(yùn)藏的時(shí)空特征。表中描述的事件腳本為“1643年10月,李自成攻破潼關(guān),殺死督師孫傳庭,占領(lǐng)陜西全省”,共包含5個(gè)時(shí)空變化過(guò)程。其中“李自成由襄陽(yáng)行進(jìn)至潼關(guān)”中,時(shí)空對(duì)象為李自成(及其大順軍),發(fā)生時(shí)段為1643年10月期間,李自成(及其大順軍)發(fā)生對(duì)象位移變化,由襄陽(yáng)移動(dòng)至潼關(guān)。在此變化中,李自成可以抽象成點(diǎn),其變化空間范圍為線。潼關(guān)被攻破之后,歸屬由明朝改為李自成屬地,發(fā)生屬性變化;孫傳庭被殺死,發(fā)生屬性變化;陜西全省被占領(lǐng),歸屬由明朝改為李自成屬地,發(fā)生屬性變化;李自成屬地邊界產(chǎn)生變化,發(fā)生對(duì)象形變。

表1 歷史事件腳本時(shí)空特征

3 面向歷史事件的時(shí)空數(shù)據(jù)模型

結(jié)合基于事件的時(shí)空數(shù)據(jù)模型［4,14-15］和面向?qū)ο蟮乃枷耄?6］,提出面向歷史事件的時(shí)空數(shù)據(jù)模型(HistoricalEventsOriented Spatio-temporalData Model,HEOSDM),該模型基于事件、變化與狀態(tài),利用該模型能夠描述和再現(xiàn)重大歷史事件中的時(shí)空信息及時(shí)空變化。模型主要定義如下:

時(shí)空數(shù)據(jù)模型:

HEOSDM=＜Obj,Time,Event,State,Change＞其中,Obj表示時(shí)空對(duì)象;Time表示時(shí)間;Event表示事件;State表示狀態(tài);Change表示變化。

時(shí)空對(duì)象:

其中,OID表示Obj(i)的序列號(hào);F表示時(shí)空對(duì)象的空間特征,包含位置、形態(tài);A表示時(shí)空對(duì)象的屬性特征。

事件:

其中,EID表示Event(i)的序列號(hào),其依據(jù)發(fā)生先后排列;SubEvent是子事件的集合;T表示事件發(fā)生的時(shí)刻或時(shí)段、時(shí)間類(lèi)型;A表示事件屬性信息,包含時(shí)間發(fā)生原因、情況等。

子事件:

其中,M表示子事件發(fā)生的若干對(duì)象集合;W表示子事件中對(duì)象的行為或客觀發(fā)生的情況,在本文中定義為變化;P表示子事件的發(fā)生位置;T表示子事件的發(fā)生時(shí)間,可以是時(shí)刻或時(shí)段;Lf表示子事件間的關(guān)聯(lián)結(jié)點(diǎn),包括父結(jié)點(diǎn)和兄弟結(jié)點(diǎn);LA表示子事件的屬性。

變化:

其中,CID表示Change(i)的序列號(hào);Obj是事件的對(duì)象集合;SubEvent表示子事件對(duì)象;Si表示時(shí)空對(duì)象的初始狀態(tài);Si+1是發(fā)生事件Event后的更新?tīng)顟B(tài)。

狀態(tài):

其中,SID表示State(i)的序列號(hào),其依據(jù)發(fā)生先后排列;Obj是狀態(tài)的對(duì)象集合;T表示該狀態(tài)所處的時(shí)刻或時(shí)段;F表示時(shí)空對(duì)象的空間特征,包含位置、形態(tài);A表示時(shí)空對(duì)象的屬性特征。

如圖1所示,該模型以歷史事件為核心,以變化-狀態(tài)為主線。模型將歷史事件中的主要對(duì)象抽象成類(lèi),包含事件、變化、狀態(tài)3種主體類(lèi),以及時(shí)空對(duì)象、對(duì)象快照和時(shí)間等輔助類(lèi)。事件類(lèi)由時(shí)空對(duì)象、事件屬性和時(shí)間聚合而成;狀態(tài)由對(duì)象快照和時(shí)間聚合而成;變化類(lèi)由事件、時(shí)空對(duì)象和時(shí)間聚合而成。時(shí)空對(duì)象是模型中的主要對(duì)象,具有空間特征和屬性特征。時(shí)空對(duì)象通常由點(diǎn)、弧、面和體構(gòu)成,它們共同繼承自矢量基類(lèi)。

時(shí)刻和時(shí)段繼承自時(shí)間基類(lèi),時(shí)刻、時(shí)段和屬性特征聚合成時(shí)間類(lèi)。屬性基類(lèi)派生出對(duì)象屬性、時(shí)間屬性和事件屬性。模型中包含矢量、時(shí)間和屬性3種基類(lèi),主要包含了一些具有公共特征的對(duì)象特征和操作方法。事件、變化、狀態(tài)共同構(gòu)成了歷史事件模型。

圖1 面向歷史事件的時(shí)空數(shù)據(jù)模型

以“李自成進(jìn)北京-攻破潼關(guān)”子事件為例,子事件由時(shí)空對(duì)象、變化、時(shí)間等構(gòu)成。時(shí)空對(duì)象涉及“李自成、孫傳庭、潼關(guān)、陜西、李自成屬地”,每個(gè)時(shí)空對(duì)象對(duì)應(yīng)一個(gè)或幾個(gè)時(shí)空變化。其中,“李自成”對(duì)應(yīng)發(fā)生“由襄陽(yáng)移動(dòng)至潼關(guān)”的位移變化,變化由時(shí)空對(duì)象、子事件、狀態(tài)構(gòu)成。狀態(tài)由對(duì)象快照和時(shí)間組合而成,在“由襄陽(yáng)移動(dòng)至潼關(guān)”的位移變化中,“李自成”的狀態(tài)由“位于襄陽(yáng)”改為“位于潼關(guān)”?？梢钥闯?面向歷史事件的時(shí)空數(shù)據(jù)模型既包含時(shí)空對(duì)象、屬性及時(shí)態(tài)信息,又保留了事件中的時(shí)態(tài)拓?fù)湫畔?為歷史事件展示、時(shí)空回溯奠定基礎(chǔ)。

4 歷史事件時(shí)空過(guò)程可視化

4.1 歷史事件時(shí)態(tài)樹(shù)

為實(shí)現(xiàn)時(shí)空數(shù)據(jù)的可視化與分析,滿足時(shí)空查詢檢索的需求,需要在時(shí)間與空間的基礎(chǔ)上提出有效的時(shí)空索引［17-18］。本文面向歷史事件中的時(shí)空對(duì)象及其變化特征,提出一種結(jié)合事件鏈表與子事件樹(shù)的歷史事件時(shí)態(tài)樹(shù)結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)采用雙數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),有效地將時(shí)間、事件及相關(guān)時(shí)空對(duì)象組織起來(lái),可以動(dòng)態(tài)追溯、反演和檢索歷史事件的發(fā)展過(guò)程與狀態(tài)。該方法符合時(shí)空數(shù)據(jù)的表達(dá)和人類(lèi)認(rèn)知的邏輯思維,為進(jìn)行歷史事件時(shí)空過(guò)程可視化奠定了基礎(chǔ)。

文獻(xiàn)［19］用樹(shù)結(jié)構(gòu)有效地組織與管理事件,通過(guò)樹(shù)結(jié)構(gòu)及事件之間相互關(guān)聯(lián)來(lái)實(shí)現(xiàn)地理要素的時(shí)空回溯。文獻(xiàn)［20］建立了包含時(shí)間特征的時(shí)空對(duì)象模型和反映時(shí)空變化的時(shí)態(tài)樹(shù)結(jié)構(gòu),作為時(shí)空對(duì)象動(dòng)態(tài)可視化的時(shí)態(tài)版本數(shù)據(jù)源。文獻(xiàn)［21］通過(guò)分析事件驅(qū)動(dòng)的特征對(duì)象數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理機(jī)制,提出了一種基于特征和事件雙效機(jī)制的時(shí)空數(shù)據(jù)快速索引機(jī)制。本文已有研究基礎(chǔ)上,提出基于事件時(shí)態(tài)樹(shù)結(jié)構(gòu)對(duì)歷史事件進(jìn)行時(shí)空回溯。

如圖2所示,事件時(shí)態(tài)樹(shù)是具有時(shí)空特征的索引,是一種包含事件主鏈表與子事件樹(shù)相結(jié)合的雙數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。頂層事件組成了歷史事件的主體線索,如事件_1、事件_2、事件_3和事件_4之間采用雙向鏈表進(jìn)行組織,而每個(gè)事件及其子事件構(gòu)成了樹(shù)形結(jié)構(gòu)。子事件是事件的具體細(xì)節(jié),以事件_1為例,其包含子事件_1_1、子事件_1_2和子事件_1_3 3個(gè)兄弟子結(jié)點(diǎn),并且3個(gè)子事件之間兩兩存在因果關(guān)系。在事件_2中,子事件_2_2和子事件_2_3屬于并列關(guān)系,其與子事件_2_1是因果關(guān)系。在事件_3中,子事件_3_2和子事件_3_3不存在因果關(guān)系。事件中詳細(xì)記錄各子事件發(fā)生時(shí)間,其發(fā)生時(shí)間可以是時(shí)刻或時(shí)段,即t'≥t。在時(shí)間軸上各個(gè)事件及子事件可以是順序發(fā)生,也可以是同時(shí)發(fā)生或重疊發(fā)生,各事件及子事件均以發(fā)生時(shí)間為序進(jìn)行排列。

圖2 事件時(shí)態(tài)樹(shù)結(jié)構(gòu)

4.2 基于事件時(shí)態(tài)樹(shù)的歷史事件時(shí)空過(guò)程可視化算法

4.2.1 算法總體思路

本文提出基于事件時(shí)態(tài)樹(shù)結(jié)構(gòu)對(duì)歷史事件進(jìn)行時(shí)空過(guò)程可視化。事件時(shí)態(tài)樹(shù)是在樹(shù)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上增加了對(duì)時(shí)態(tài)的描述與處理,比較適合用于復(fù)雜的時(shí)空數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)可視化。在構(gòu)建事件和子事件模型基礎(chǔ)上,依據(jù)各個(gè)子事件的時(shí)間與時(shí)態(tài)拓?fù)潢P(guān)系,依次加載并可視化相應(yīng)時(shí)空對(duì)象及其發(fā)生的變化。

在子事件可視化的過(guò)程中,采用特定符號(hào)標(biāo)識(shí)歷史事件中的各種元素。通過(guò)集成歷史事件中涉及的各種多媒體數(shù)據(jù),達(dá)到圖文聲情并茂的效果,將視頻、文字、音頻、圖片、動(dòng)畫(huà)等依據(jù)時(shí)間和位置等信息集成到地圖中顯示播放,實(shí)現(xiàn)歷史事件的綜合顯示。綜合顯示主要包括顯示控制、疊加顯示、融合顯示等。其中顯示控制采用時(shí)間驅(qū)動(dòng)方式,即各個(gè)元素的顯示依據(jù)其自身時(shí)間對(duì)象進(jìn)行控制;疊加顯示依據(jù)對(duì)象類(lèi)型與特征進(jìn)行疊加;融合顯示是對(duì)特定類(lèi)型數(shù)據(jù)進(jìn)行融合。

4.2.2 可視化算法

基于事件時(shí)態(tài)樹(shù)的歷史事件時(shí)空過(guò)程可視化算法如圖3所示。

圖3 歷史事件時(shí)空過(guò)程可視化算法

事件時(shí)態(tài)樹(shù)的歷史事件時(shí)空過(guò)程如下:

(1)首先構(gòu)建事件與子事件,結(jié)合事件時(shí)態(tài)結(jié)構(gòu),建立事件模型;

(2)然后加載事件,并加載事件包含的所有子事件;

(3)根據(jù)各子事件發(fā)生時(shí)間進(jìn)行時(shí)態(tài)排序;

(4)啟動(dòng)計(jì)時(shí)器,根據(jù)順序與時(shí)間啟動(dòng)各個(gè)子事件,并加載相應(yīng)時(shí)空對(duì)象、變化與狀態(tài)對(duì)象;

(5)對(duì)子事件進(jìn)行可視化,調(diào)用相應(yīng)時(shí)空對(duì)象符號(hào)、動(dòng)畫(huà),根據(jù)位置及屬性進(jìn)行可視化渲染;

(6)完成所有子事件后檢索是否仍有其他事件未加載,如仍有事件,則返回步驟(2)繼續(xù)執(zhí)行,否則執(zhí)行步驟(7);

(7)事件可視化完成;

(8)結(jié)束。

4.3 歷史事件可視化結(jié)果與分析

本文通過(guò)對(duì)歷史事件腳本的時(shí)空特征分析,在構(gòu)建事件、子事件模型及其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上,提出了基于事件時(shí)態(tài)樹(shù)的歷史事件時(shí)空過(guò)程可視化方法。通過(guò) ArcGIS Server10.0提供地理數(shù)據(jù)服務(wù),以Adobe Flex 4.6為前臺(tái)開(kāi)發(fā)工具開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)了相應(yīng)的歷史事件時(shí)空過(guò)程可視化算法。實(shí)驗(yàn)筆記本的CPU為i3-350 2.26 GB,內(nèi)存4 GB。

如圖4所示,以“明末清初-李自成進(jìn)北京”的歷史事件為例,將歷史事件中涉及的對(duì)象、地理位置、進(jìn)程及內(nèi)容隨著時(shí)間的發(fā)展變化,以符號(hào)、圖形圖像、文字、動(dòng)畫(huà)的形式表現(xiàn)出來(lái),直觀清晰的展示事件發(fā)生過(guò)程,以及事件在時(shí)空上的移動(dòng)變化。其中圖4(a)描述的子事件為“李自成攻破潼關(guān),殺死督師孫傳庭,占領(lǐng)陜西全省”;圖4(b)是整個(gè)歷史事件的概要圖。

圖4 歷史事件時(shí)空過(guò)程可視化效果

以圖4(a)為例,歷史事件可視化描述了李自成由襄陽(yáng)附近行軍至潼關(guān),并發(fā)生激戰(zhàn),最終占領(lǐng)潼關(guān)?？梢暬^(guò)程綜合運(yùn)用多線程、動(dòng)畫(huà)、標(biāo)簽等技術(shù)將歷史事件中涉及的對(duì)象、地理位置、進(jìn)程及內(nèi)容隨著時(shí)間的發(fā)展變化,以符號(hào)、圖形、圖像、文字的形式動(dòng)態(tài)表現(xiàn)出來(lái),直觀清晰的展示事件發(fā)生過(guò)程,以及事件在時(shí)空上的移動(dòng)變化。

圖5描述了1643年5月至10月李自成進(jìn)攻潼關(guān)過(guò)程中的變化與狀態(tài)。其中圖5(a)描述了“李自成進(jìn)攻潼關(guān)”歷史事件中的變化,在此變化中由李自成代表的軍隊(duì)由襄陽(yáng)向潼關(guān)進(jìn)攻;圖5(b)表達(dá)了李自成攻破潼關(guān)后的狀態(tài)。

圖5 歷史事件變化與狀態(tài)效果圖

通過(guò)歷史事件時(shí)空過(guò)程可視化實(shí)驗(yàn)及結(jié)果,得到以下結(jié)論:

(1)通過(guò)圖4的結(jié)果可以看出,利用本文提出的事件模型和基于事件時(shí)態(tài)樹(shù)的時(shí)空過(guò)程可視化方法,賦予歷史事件時(shí)間與空間信息,通過(guò)符號(hào)、標(biāo)簽、文本、圖像等多種手段,生動(dòng)形象地描繪中國(guó)古代歷史事件的時(shí)空發(fā)展過(guò)程,初步實(shí)現(xiàn)在地圖上講故事的目的。

(2)在歷史事件可視化過(guò)程中,需輔助高亮、聚焦、動(dòng)畫(huà)等手段,吸引用戶的注意焦點(diǎn)。例如圖4(a)中通過(guò)火焰動(dòng)畫(huà)作為動(dòng)態(tài)符號(hào)標(biāo)識(shí)發(fā)生戰(zhàn)爭(zhēng),可以有效獲取用戶的視覺(jué)焦點(diǎn),使用戶隨著事件的發(fā)展而不斷轉(zhuǎn)移興趣點(diǎn)。

(3)歷史事件中的變化可以通過(guò)時(shí)空對(duì)象的移動(dòng)、形變、合并、拆分等過(guò)程來(lái)動(dòng)態(tài)描述,狀態(tài)是變化的結(jié)果。例如圖5(a)中,李自成符號(hào)通過(guò)動(dòng)畫(huà)由襄陽(yáng)向潼關(guān)移動(dòng),表達(dá)變化的過(guò)程,通過(guò)閃爍達(dá)到聚焦效果,有效獲取用戶視覺(jué)焦點(diǎn),使用戶隨事件的發(fā)展而不斷轉(zhuǎn)移興趣點(diǎn)。

(4)在表達(dá)歷史事件時(shí),由于事件內(nèi)容復(fù)雜,基本的符號(hào)、文本、標(biāo)簽等方式已不能滿足可視化表達(dá)需求,需要引入視頻、三維模型等新的可視化媒介,利用集成和融合方式進(jìn)行整合。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文結(jié)合基于事件的時(shí)空數(shù)據(jù)模型和面向?qū)ο蟮乃枷?提出面向歷史事件的時(shí)空數(shù)據(jù)模型,該模型基于事件、變化與狀態(tài),能夠描述和再現(xiàn)重大歷史事件中的時(shí)空信息及時(shí)空變化。文中給出一種結(jié)合事件鏈表與子事件樹(shù)的歷史事件時(shí)態(tài)樹(shù)結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)采用雙數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),有效地將時(shí)間、事件及相關(guān)時(shí)空對(duì)象組織起來(lái),可以動(dòng)態(tài)追溯、反演和檢索歷史事件的發(fā)展過(guò)程與狀態(tài)。最終利用事件時(shí)態(tài)樹(shù)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了歷史事件時(shí)空過(guò)程可視化算法。下一步工作將在本文研究成果的基礎(chǔ)上,結(jié)合視頻、三維模型等數(shù)據(jù),進(jìn)行多源數(shù)據(jù)集成可視化方法的研究與探討。

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編輯 索書(shū)志

Research on Spatio-temporal Processes Description of Historical Events and Its Visualization

WANG Zhangang,ZHUANG Dafang,WANG Yong
(Resources and Environment Data Center,Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research, Chinese Academy of Sciences,Beijing 100101,China)

A variety of visual elements are used to comprehensively express historical events,which can demonstrate vividly historical pictures.This paper proposes a Historical Events Oriented Spatio-temporal Data Model(HEOSDM) through combing event-based spatio-temporal data model and object-oriented idea.Considering the event,change and status,this model can describe and reproduce spatio-temporal information and changes in the major historical events.and a temporal tree data structure of historical events combining event list and sub-event tree is proposed.This structure adopts dual data structures which effectively organize spatio-temporal objects and related events so as to dynamically backtrack, reproduce and search the development process and status of historical events.A temporal tree data structure of events is used to realize spatio-temporal processes visualization of historical events.Adobe Flex is selected to develop and realize the corresponding algorithm and it achieves good effects.

historical event;spatio-temporal data model;event;status;spatio-temporal process;visualization

1000-3428(2014)11-0050-06

A

TP391

10.3969/j.issn.1000-3428.2014.11.010

中國(guó)科學(xué)院重點(diǎn)部署基金資助項(xiàng)目(KZZD-EW-08)。

王占剛(1977-),男,博士后,主研方向:時(shí)空數(shù)據(jù)模型,三維模擬與可視化;莊大方,研究員、博士;王 勇,助理研究員、博士。

2013-10-22

2014-01-10E-mail:wangzg@lreis.ac.cn

中文引用格式:王占剛,莊大方,王 勇.歷史事件時(shí)空過(guò)程描述及其可視化研究［J］.計(jì)算機(jī)工程,2014,40(11):50-55.

英文引用格式:Wang Zhangang,Zhuang Dafang,Wang Yong.Research on Spatio-temporal Processes Description of Historical Events and Its Visualization［J］.Computer Engineering,2014,40(11):50-55.