知識(shí)地圖概念體系與可視化服務(wù)機(jī)制

鄭束蕾，楊春雷，陳 濤，方 瀟

1.信息工程大學(xué)，河南 鄭州，450052；2.西安測(cè)繪研究所，陜西 西安，710054

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知識(shí)地圖概念體系與可視化服務(wù)機(jī)制

鄭束蕾1，楊春雷1，陳 濤2，方 瀟1

1.信息工程大學(xué)，河南 鄭州，450052；2.西安測(cè)繪研究所，陜西 西安，710054

針對(duì)研究中存在缺乏個(gè)體針對(duì)性、理論總結(jié)和應(yīng)用結(jié)合不夠、結(jié)構(gòu)推理功能不強(qiáng)、真實(shí)性和安全性難以保證以及缺乏量化數(shù)據(jù)及實(shí)驗(yàn)支持等問(wèn)題，本文對(duì)知識(shí)地圖的概念體系及可視化服務(wù)機(jī)制進(jìn)行了研究。首先介紹了知識(shí)地圖的概念體系，包括知識(shí)的定義和特征、知識(shí)分類、空間知識(shí)、知識(shí)地圖等，在總結(jié)知識(shí)地圖的研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，指出了研究中存在的不足；然后，介紹了知識(shí)地圖中知識(shí)庫(kù)的多源數(shù)據(jù)特性、知識(shí)可視化的研究?jī)?nèi)容及針對(duì)個(gè)性化需求的定制、推薦、推送、自適應(yīng)等服務(wù)機(jī)制，提出了知識(shí)地圖可視化系統(tǒng)中知識(shí)庫(kù)、符號(hào)庫(kù)和模板庫(kù)的構(gòu)建方法，并進(jìn)行了初步實(shí)踐。

知識(shí)地圖；個(gè)性化；知識(shí)庫(kù)；可視化；服務(wù)機(jī)制

1 引 言

人類通過(guò)人工輸入、傳感器輸入、網(wǎng)絡(luò)搜索等采集客觀世界中的事實(shí)，并進(jìn)行符號(hào)化描述時(shí)就出現(xiàn)了數(shù)據(jù)；而運(yùn)用數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)、數(shù)據(jù)分析等數(shù)據(jù)處理技術(shù)來(lái)組織、過(guò)濾或分析而賦予數(shù)據(jù)一定含義，就獲得在某一特定主題上具有意義的信息。當(dāng)信息積累到一定程度，運(yùn)用管理信息系統(tǒng)、事務(wù)處理技術(shù)、決策支持技術(shù)、信息集成技術(shù)等信息處理技術(shù)，產(chǎn)生出具有更高認(rèn)識(shí)價(jià)值的、更為抽象和高度化的信息或進(jìn)一步上升到知識(shí)的信息。他們之間的關(guān)系描述如金字塔模型，信息是數(shù)據(jù)的子集，知識(shí)是信息的子集，也是信息的延伸，漸趨向于精煉、理解、共享和重用[1]。

2 知識(shí)地圖概念體系

2.1 知識(shí)的定義和特征

關(guān)于知識(shí)的概念，目前沒(méi)有準(zhǔn)確的界定，國(guó)外主要有Tiwana A.[2]，Davenport T.H.[3]，Elias M.A.[4]，Dixon N.M.[5]等觀點(diǎn)，我國(guó)學(xué)者從認(rèn)識(shí)論、本體論、經(jīng)濟(jì)學(xué)和信息論角度分別給出了不同的知識(shí)定義[6]。一般認(rèn)為，知識(shí)描述的是萬(wàn)物實(shí)體與性質(zhì)的是與不是[7]，是人類在實(shí)踐中所積累的認(rèn)識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的總和，是個(gè)體通過(guò)與環(huán)境相互作用后獲得的信息及其組織[8]。廣義理解，數(shù)據(jù)、信息、概念、規(guī)則、模式、規(guī)律和約束等是知識(shí)的表現(xiàn)形式。知識(shí)具有可分享、可跨時(shí)空傳遞、可重復(fù)、可再生、不可替代五點(diǎn)特征[1]。

2.2 知識(shí)分類

關(guān)于知識(shí)和知識(shí)管理的分類方法也有很多。Michael Polanyi教授于1966年提出將知識(shí)分為顯性知識(shí)(Explicit Knowledge)和隱性知識(shí)(Tacit Knowledge)；1996年聯(lián)合國(guó)經(jīng)濟(jì)與發(fā)展組織(OECD)在《以知識(shí)為基礎(chǔ)的經(jīng)濟(jì)》報(bào)告中面向知識(shí)經(jīng)濟(jì)，將知識(shí)分為事實(shí)知識(shí)(know-what)、原理知識(shí)(know-why)、技能知識(shí)(know-how)、人際知識(shí)(know-who)四類。其中，事實(shí)知識(shí)和原理知識(shí)為顯性知識(shí)，技能知識(shí)和人際知識(shí)為隱性知識(shí)[9]。國(guó)內(nèi)學(xué)者顧新建[10]、仇元福[11]和董金祥[1]也主張利用類似方法對(duì)知識(shí)管理工具進(jìn)行分類。另外，從人工智能的角度，楊叔子、丁洪等將知識(shí)分為敘述型知識(shí)、過(guò)程型知識(shí)和控制型知識(shí)[12]；張攀、王波等認(rèn)為知識(shí)分為事實(shí)知識(shí)、規(guī)則知識(shí)、控制知識(shí)和元知識(shí)[13]，這與OEDC的提法類似。

2.3 空間知識(shí)與地理空間知識(shí)

關(guān)麗認(rèn)為[14]，空間知識(shí)是由空間信息提取、挖掘出來(lái)的可供用戶直接采用的知識(shí)，凡是與空間定位有關(guān)的知識(shí)體系都屬于空間知識(shí)的范疇?？臻g知識(shí)除了一般知識(shí)所具有的地理上分布和系統(tǒng)異構(gòu)的特征外，還具有動(dòng)態(tài)性、多源性、海量性、存儲(chǔ)格式的多樣性和體系的完備性等特征。

王富強(qiáng)認(rèn)為[15]，地理空間知識(shí)是指地圖承載或者可以用地圖明確表達(dá)、脫離于人腦而客觀存在的具有地理定位特征的地理空間顯性知識(shí)和暗示知識(shí)，是對(duì)具有地理位置特征的地理實(shí)體(現(xiàn)象)的客觀描述，以及對(duì)其屬性和空間關(guān)聯(lián)關(guān)系進(jìn)行地理思考和地理推理的結(jié)果。但筆者認(rèn)為，以地圖作為載體只是地理空間知識(shí)表達(dá)的一種形式，非地圖承載的地理實(shí)體屬性及空間關(guān)聯(lián)關(guān)系也屬于地理空間知識(shí)的范疇，如用文字描述的空間關(guān)系、用表格展示的地物屬性等。

2.4 知識(shí)地圖與空間知識(shí)地圖

通常所說(shuō)的知識(shí)地圖是一種知識(shí)(既包括顯性的、可編碼的知識(shí)，也包括隱性知識(shí))導(dǎo)航系統(tǒng)，并顯示不同的知識(shí)存儲(chǔ)之間重要的動(dòng)態(tài)聯(lián)系。它是知識(shí)管理系統(tǒng)的輸出模塊，輸出的內(nèi)容包括知識(shí)的來(lái)源、整合后的知識(shí)內(nèi)容、知識(shí)流和知識(shí)的匯聚，比如生活中的網(wǎng)站黃頁(yè)、電話黃頁(yè)等。我們把知識(shí)地圖的概念引入地圖學(xué)理論研究。而本文中的知識(shí)地圖是空間維度、時(shí)間維度、需求特性維度[16]的知識(shí)導(dǎo)航與地圖設(shè)計(jì)維度、地圖綜合維度、專家知識(shí)維度等專業(yè)維度知識(shí)展示的地圖綜合體。地圖知識(shí)庫(kù)中的知識(shí)是知識(shí)地圖的重要組成部分。

空間知識(shí)地圖是面向不同用戶行為，基于用戶需求模型，對(duì)空間數(shù)據(jù)、遙感影像、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)以及其它地理空間信息中的地理空間知識(shí)進(jìn)行分析和挖掘，找出對(duì)人們地學(xué)決策具有關(guān)鍵作用的核心知識(shí)單元，并且是對(duì)其進(jìn)行組織、管理和可視化表達(dá)，同時(shí)提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的一個(gè)智能知識(shí)系統(tǒng)。它為用戶提供可交互、可定制的個(gè)性化主動(dòng)地圖服務(wù)，便于用戶快速、準(zhǔn)確地獲取、重構(gòu)、記憶和應(yīng)用相關(guān)地理空間知識(shí)，為其空間決策行為提供知識(shí)支撐。通過(guò)構(gòu)建空間知識(shí)地圖，實(shí)現(xiàn)地理空間知識(shí)資源的規(guī)范化組織和動(dòng)態(tài)組合服務(wù)[15]。

3 知識(shí)地圖研究現(xiàn)狀及問(wèn)題

3.1 知識(shí)地圖研究現(xiàn)狀

不論地圖是地理空間知識(shí)與客觀世界事實(shí)知識(shí)的表達(dá)手段，還是規(guī)則知識(shí)與控制知識(shí)的體現(xiàn)者，地圖中的規(guī)則與控制均表現(xiàn)為建立在地圖感受論、地圖傳輸論、地圖認(rèn)知理論等各種地圖理論基礎(chǔ)上的地圖設(shè)計(jì)原則。

在地圖由單一信息載體轉(zhuǎn)變?yōu)橹R(shí)服務(wù)工具的過(guò)程中，不論是對(duì)地圖符號(hào)、色彩、分類分級(jí)、自動(dòng)綜合等知識(shí)研究[17],還是對(duì)用戶、環(huán)境、系統(tǒng)、地圖模板建立知識(shí)的研究，都充分體現(xiàn)出地圖知識(shí)服務(wù)的重要性，并且各類核心知識(shí)單元以不同表達(dá)方式應(yīng)用于地圖服務(wù)系統(tǒng)中[18]。在專題地圖表示方法選擇的推理及色彩設(shè)計(jì)知識(shí)領(lǐng)域[19-21]，華一新等研究了專題地圖設(shè)計(jì)知識(shí)的獲取、表達(dá)與推理[22]；在自動(dòng)綜合知識(shí)工程領(lǐng)域[23-26]，郭慶勝等研究了專家知識(shí)系統(tǒng)中地圖設(shè)計(jì)智能化、地圖注記自動(dòng)配置和智能化地圖自動(dòng)綜合等方法[27]；在地圖知識(shí)服務(wù)領(lǐng)域，余卓淵、謝超、張金祿、Chikako KUROKAWA等對(duì)基于地圖用戶興趣發(fā)現(xiàn)及行為規(guī)則挖掘的個(gè)性化地圖推薦[28，29]、基于用戶認(rèn)知規(guī)律的符號(hào)可視化表達(dá)控制[30]、基于色彩與用戶特征關(guān)聯(lián)規(guī)則知識(shí)的個(gè)性化地圖色彩本體表示方法設(shè)計(jì)[31]進(jìn)行了闡述。

3.2 存在問(wèn)題

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和信息技術(shù)的發(fā)展，知識(shí)地圖取得了飛速發(fā)展，地圖品種極大豐富，服務(wù)模式也全面躍變到以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的知識(shí)服務(wù)模式。知識(shí)地圖在向各類用戶拓展普適化服務(wù)的同時(shí)，還存在以下問(wèn)題：

(1)知識(shí)過(guò)量但缺乏針對(duì)性。雖然地圖用戶淹沒(méi)在龐雜的知識(shí)體系中，但卻無(wú)法快速準(zhǔn)確地獲取自己所需的信息；個(gè)性化的知識(shí)支持較少。

(2)知識(shí)的理論總結(jié)和應(yīng)用結(jié)合不夠。不能充分利用地圖專家的知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)，網(wǎng)絡(luò)條件下屏幕地圖可視化及數(shù)據(jù)推送的個(gè)性化規(guī)則知識(shí)積淀很少，知識(shí)的獲取與處理困難，已經(jīng)獲得的知識(shí)仍停留在原則層面，沒(méi)有實(shí)現(xiàn)邏輯表達(dá)與充分利用，交互界面柔性差。

(3)知識(shí)結(jié)構(gòu)不一致導(dǎo)致知識(shí)推理功能不強(qiáng)。只能依據(jù)知識(shí)庫(kù)中通過(guò)外部實(shí)驗(yàn)獲取推理規(guī)則，實(shí)現(xiàn)一定程度上的匹配和推理。系統(tǒng)自動(dòng)提取交互信息并進(jìn)行自推理，進(jìn)而生產(chǎn)新規(guī)則的能力不強(qiáng)。

(4)知識(shí)的真實(shí)性和安全性難以保證。在移動(dòng)設(shè)備支持的泛在制圖大環(huán)境下，每個(gè)用戶都可以提供地理信息數(shù)據(jù)，分享生活周邊環(huán)境的事實(shí)知識(shí)，但是其中真?zhèn)坞y辨，缺少有效的知識(shí)識(shí)別和過(guò)濾機(jī)制。在知識(shí)的傳播分享過(guò)程中，個(gè)人隱私和信息安全是另一個(gè)值得注意的問(wèn)題。

(5)個(gè)性化地圖可用性評(píng)價(jià)缺乏量化數(shù)據(jù)及實(shí)驗(yàn)支持。當(dāng)前的個(gè)性化地圖服務(wù)大多沒(méi)有經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證及評(píng)價(jià)，系統(tǒng)推理結(jié)果、適應(yīng)規(guī)則、適應(yīng)效果的評(píng)價(jià)缺乏系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。并且系統(tǒng)沒(méi)有設(shè)置自調(diào)整參數(shù)和閾值，面對(duì)不同特征的用戶群體，地圖服務(wù)系統(tǒng)的自學(xué)習(xí)、自評(píng)估、自適應(yīng)能力差。

4 知識(shí)地圖的特性、內(nèi)容及構(gòu)建方法研究

4.1 知識(shí)地圖的多源特性

知識(shí)地圖不僅包括時(shí)空導(dǎo)航，還包括地圖設(shè)計(jì)知識(shí)、綜合知識(shí)、專家知識(shí)等內(nèi)容的展示，而這些知識(shí)是以知識(shí)庫(kù)的形式進(jìn)行存儲(chǔ)。地圖知識(shí)庫(kù)的建立是在零散瑣碎的數(shù)據(jù)規(guī)則之間尋找有機(jī)的聯(lián)系，并且設(shè)置多重節(jié)點(diǎn)，構(gòu)建基于本體和語(yǔ)義的知識(shí)網(wǎng)。知識(shí)地圖兼具地圖特性和空間特性，不但能夠?qū)⒏鞣N知識(shí)以文字、圖形、圖表的形式表達(dá)，而且更注重隱性的用戶個(gè)性化需求。

(1)從數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上看，地圖知識(shí)庫(kù)的多源數(shù)據(jù)可以是結(jié)構(gòu)化的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)，也可以是半結(jié)構(gòu)化的文本、圖形和圖像數(shù)據(jù)，甚至是分布在網(wǎng)絡(luò)上的異構(gòu)型數(shù)據(jù)。

(2)從空間維度上看，地圖知識(shí)來(lái)源多種多樣，如不同遙感平臺(tái)、不同傳感器采集的不同分辨率的遙感圖像數(shù)據(jù)，地圖掃描矢量化數(shù)據(jù)及野外利用各種測(cè)量?jī)x器直接測(cè)繪的數(shù)據(jù)。

(3)從時(shí)間維度上看，地圖知識(shí)是時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)要保證現(xiàn)勢(shì)性和分布式存儲(chǔ)的要求。

(4)從需求特性維度上看，個(gè)性化地圖服務(wù)的海量數(shù)據(jù)和存儲(chǔ)格式的多樣性要求提供多接口的數(shù)據(jù)訪問(wèn)服務(wù)。

(5)從制圖專業(yè)維度上看，地圖設(shè)計(jì)知識(shí)、制圖綜合知識(shí)、專家知識(shí)等都需要挖掘和加工處理，并且需要實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析的量化支持。相較于一般信息，它更強(qiáng)調(diào)體系完整性和邏輯一致性。

4.2 知識(shí)地圖可視化內(nèi)容研究

知識(shí)的可視化形式有靜態(tài)的文字、表格、表單、圖片等，知識(shí)地圖還以地圖為主要形式，附以動(dòng)畫等多種形式展示時(shí)間、空間等多個(gè)維度的知識(shí)。地圖作為知識(shí)的一種特殊展示方法，有很多可視化表現(xiàn)手段。其中，地理實(shí)體幾何或?qū)傩蕴卣髦R(shí)，適合采用定點(diǎn)符號(hào)法、統(tǒng)計(jì)圖表法等表示；描述地物空間分類、聚類以及關(guān)聯(lián)的空間關(guān)系知識(shí)，采用范圍法、質(zhì)底法，或拓?fù)涞貓D等表示；時(shí)空演變規(guī)則可采用描述地圖變化過(guò)程的視頻、地圖動(dòng)畫、地學(xué)圖譜以及傳統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)符號(hào)法等表示。

知識(shí)地圖可視化的研究?jī)?nèi)容包括：研究不同空間知識(shí)類型的可視化表達(dá)方式，研究空間知識(shí)地圖可視化表達(dá)基本規(guī)則，制定符合用戶認(rèn)知特征與領(lǐng)域決策的知識(shí)地圖導(dǎo)航規(guī)則和可視化模板方案，研究以知識(shí)地圖為主要知識(shí)可視化形式的多元知識(shí)可視化表達(dá)技術(shù)，建立特定領(lǐng)域的導(dǎo)航模板庫(kù)、符號(hào)模板庫(kù)、色彩模板庫(kù)、注記模板庫(kù)、地圖模板庫(kù)，以及通過(guò)用戶模型的動(dòng)態(tài)相似度匹配分析實(shí)現(xiàn)對(duì)模板的自動(dòng)調(diào)用，或通過(guò)修改系列參數(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)模板的修改和添加，并且充分利用多媒體(視頻、聲音、動(dòng)畫等)及超媒體技術(shù)拓寬其可視化表達(dá)手段，適應(yīng)不同的個(gè)性化需求。

4.3 基于用戶特征的個(gè)性化知識(shí)地圖服務(wù)機(jī)制研究

個(gè)性化指根據(jù)用戶的信息使用行為、習(xí)慣、偏好和特定需求，向用戶提供滿足其個(gè)性需求的信息內(nèi)容和功能的一種服務(wù)[32]。個(gè)性化知識(shí)地圖服務(wù)以滿足用戶以地圖為載體的知識(shí)個(gè)性化需求為目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)地圖服務(wù)資源的個(gè)性化、地圖服務(wù)方式的個(gè)性化、地圖服務(wù)內(nèi)容的個(gè)性化，提高用戶效率，改善用戶體驗(yàn)，使系統(tǒng)能夠在“適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)”將“適當(dāng)?shù)闹R(shí)”推送給“適當(dāng)?shù)挠脩簟?。知識(shí)地圖的服務(wù)機(jī)制主要有推送、推薦、定制、自適應(yīng)等幾種方式。

(1)定制

個(gè)性化空間知識(shí)地圖中的定制服務(wù)是用戶對(duì)模板中的參數(shù)進(jìn)行選擇，生成表單提交給系統(tǒng)后，由系統(tǒng)按照用戶的個(gè)性化需求快速高效生成定制模板，以滿足用戶對(duì)個(gè)性化空間知識(shí)地圖的使用需要。地圖定制服務(wù)可以分為兩種：一種是實(shí)時(shí)定制實(shí)時(shí)使用，即用戶交互選擇系統(tǒng)功能與外形后即時(shí)可用；另一種是在線定制離線制圖，即用戶在線定制個(gè)性化需求地圖，然后由制圖人員根據(jù)用戶的定制需求進(jìn)行離線制圖，再將定制產(chǎn)品推送給用戶使用[18]。

(2)推薦

推薦是根據(jù)對(duì)用戶模型的匹配分析，將模板庫(kù)中的多個(gè)地圖模板推薦給用戶，請(qǐng)用戶自行選擇的一種服務(wù)方式。通過(guò)對(duì)用戶以往使用經(jīng)驗(yàn)的分析，對(duì)所推薦模板進(jìn)行排序，用戶可以自行調(diào)整或添加模板，系統(tǒng)進(jìn)行記錄和保存。

(3)推送

推送是在對(duì)用戶模型進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，以廣告和群發(fā)的形式將用戶可能需要的信息發(fā)給用戶。在個(gè)性化空間知識(shí)地圖的研究中，在對(duì)用戶進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，提煉用戶模型知識(shí)，與模板庫(kù)中的模板動(dòng)態(tài)匹配，以高相似度的匹配結(jié)果為用戶提供服務(wù)。

(4)自適應(yīng)

自適應(yīng)是比較高級(jí)的一種服務(wù)方式。目標(biāo)是機(jī)器可以自動(dòng)識(shí)別、智能分析用戶的情境知識(shí)和操作知識(shí)，然后由機(jī)器自動(dòng)調(diào)整模板的樣式，全程在后臺(tái)進(jìn)行，不需要人為干預(yù)?；谟脩粜袨楦櫯c數(shù)據(jù)挖掘的情景建模技術(shù)，為用戶提供顯性定制和隱性自適應(yīng)的個(gè)性化地圖服務(wù)。

5 知識(shí)地圖可視化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

5.1 多層結(jié)構(gòu)地圖知識(shí)庫(kù)構(gòu)建

構(gòu)建地圖知識(shí)服務(wù)系統(tǒng)的多庫(kù)和多層組織結(jié)構(gòu)，包括用戶知識(shí)庫(kù)、用戶模型庫(kù)、空間知識(shí)庫(kù)、領(lǐng)域知識(shí)庫(kù)、模板庫(kù)、規(guī)則庫(kù)、決策方案庫(kù)、算法庫(kù)等，利用地圖研究事實(shí)-數(shù)據(jù)-信息-知識(shí)-決策之間的關(guān)系及轉(zhuǎn)換機(jī)制；研究知識(shí)地圖的知識(shí)鏈結(jié)構(gòu)，分級(jí)對(duì)相互關(guān)聯(lián)的空間知識(shí)進(jìn)行調(diào)用和展示，并且輔以時(shí)間特性，構(gòu)建時(shí)空多層網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)每層節(jié)點(diǎn)之間通過(guò)知識(shí)相互連接，通過(guò)超鏈接打開下一級(jí)節(jié)點(diǎn)，提供粒度更細(xì)的節(jié)點(diǎn)知識(shí)；研究知識(shí)獲取、表達(dá)與管理、知識(shí)庫(kù)構(gòu)建及動(dòng)態(tài)更新與維護(hù)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)知識(shí)庫(kù)的不斷擴(kuò)展和優(yōu)化。

5.2 知識(shí)地圖符號(hào)可視化體系構(gòu)建

符號(hào)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、不規(guī)范，導(dǎo)致用戶對(duì)地圖符號(hào)的認(rèn)同感下降，難以從地圖符號(hào)中提取有用的知識(shí)。我們?cè)谧裱话阈苑?hào)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和用戶常識(shí)性知識(shí)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出具有個(gè)性化的符號(hào)，并且開發(fā)符號(hào)編輯器對(duì)其進(jìn)行管理和調(diào)用。

本文首先采用問(wèn)卷調(diào)查法和眼動(dòng)實(shí)驗(yàn)法，設(shè)計(jì)一系列地圖符號(hào)實(shí)驗(yàn)；通過(guò)多種地圖學(xué)認(rèn)知實(shí)驗(yàn)方法，研究用戶對(duì)符號(hào)的辨識(shí)感受效果，具體包括：地圖符號(hào)辨識(shí)度實(shí)驗(yàn)、多組地圖符號(hào)的優(yōu)先次序排序?qū)嶒?yàn)、地圖符號(hào)可用性評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)等。通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析的方法，確定影響因子及其權(quán)重，提煉出一般性的地圖符號(hào)設(shè)計(jì)知識(shí)以及個(gè)性化用戶模型與符號(hào)設(shè)計(jì)間的匹配知識(shí)，建立個(gè)性化地圖符號(hào)體系。按照知識(shí)庫(kù)中的知識(shí)規(guī)則和用戶聚類模型，設(shè)計(jì)符號(hào)編輯器，建立符號(hào)庫(kù)，對(duì)設(shè)計(jì)的個(gè)性化符號(hào)進(jìn)行科學(xué)管理。符號(hào)編輯器具有修改、保存、添加、刪除、移動(dòng)、排序等功能，既能實(shí)現(xiàn)對(duì)已有符號(hào)的管理，又能充當(dāng)用戶根據(jù)自身需要修改地圖符號(hào)的工具平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化推薦設(shè)計(jì)功能。具體包括：符號(hào)庫(kù)模塊、符號(hào)元數(shù)據(jù)庫(kù)模塊、符號(hào)知識(shí)庫(kù)模塊等。具體方法參見文獻(xiàn)[33]、[34]。

5.3 知識(shí)地圖模板庫(kù)的參數(shù)化構(gòu)建

個(gè)性化空間知識(shí)地圖具有底圖要素、專題要素、整飾要素和時(shí)空要素等基本要素。通過(guò)對(duì)這些要素進(jìn)行組合及參數(shù)化設(shè)置，進(jìn)行模板設(shè)計(jì)。

本文依據(jù)多模式空間知識(shí)地圖服務(wù)的模板設(shè)計(jì)方案和規(guī)則知識(shí)，建立基于參數(shù)化模板技術(shù)的個(gè)性化地圖可視化的控制策略；針對(duì)不同的可視化方法，制作支持實(shí)現(xiàn)快速可視化的模板庫(kù)，包括：符號(hào)模板庫(kù)、色彩模板庫(kù)、注記模板庫(kù)等；根據(jù)空間知識(shí)的組織特征，制作知識(shí)地圖導(dǎo)航模板庫(kù)，包括：概念圖模板、流程式模板、分類式模板等；根據(jù)用戶參數(shù)選擇后形成的方案，制作相應(yīng)的地圖可視化模板。通過(guò)動(dòng)態(tài)用戶模型的相似度匹配分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)模板的自動(dòng)調(diào)用。當(dāng)模板庫(kù)中的模板不能滿足用戶的個(gè)性化需求時(shí)，通過(guò)修改系列參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)模板修改和添加。

5.4 個(gè)性化知識(shí)地圖系統(tǒng)開發(fā)實(shí)踐

本文面向定制與自適應(yīng)相結(jié)合的服務(wù)方式，基于agent技術(shù)，研制了個(gè)性化空間知識(shí)地圖服務(wù)原型系統(tǒng)。

系統(tǒng)基本模塊包括：用戶信息獲取模塊、空間知識(shí)分析模塊、定制服務(wù)模塊、自適應(yīng)服務(wù)模塊、知識(shí)庫(kù)模塊。為用戶提供基本操作功能及標(biāo)注、修改、上傳、下載等地圖交互功能；設(shè)計(jì)決策分析工具，充分利用空間知識(shí)及相關(guān)算法，提供基于知識(shí)的決策支持功能；提供本站及互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)內(nèi)相關(guān)知識(shí)的搜索引擎或超鏈接，訪問(wèn)其他分布式數(shù)據(jù)庫(kù)，設(shè)立用戶交流與反饋平臺(tái)?；谟脩裟Ｐ?、可視化模板和規(guī)則等知識(shí)，采用Ajax技術(shù)，構(gòu)建系統(tǒng)的多Agent框架，實(shí)現(xiàn)空間知識(shí)地圖的個(gè)性化服務(wù)。

界面Agent是用戶與系統(tǒng)交互的接口，實(shí)現(xiàn)用戶定制界面，包括用戶基本信息、需求信息等，用戶通過(guò)界面Agent向系統(tǒng)提交需求，同時(shí)通過(guò)鼠標(biāo)、鍵盤等的跟蹤，系統(tǒng)自動(dòng)獲得用戶與系統(tǒng)交互信息，存儲(chǔ)并進(jìn)行數(shù)據(jù)的自動(dòng)挖掘，更新用戶模型并推送給用戶個(gè)性化的知識(shí)地圖。

推理與匹配Agent采用提出的改進(jìn)的用戶模型匹配算法，實(shí)現(xiàn)用戶模型的智能匹配，在用戶的動(dòng)態(tài)交互過(guò)程中實(shí)現(xiàn)基于自適應(yīng)規(guī)則的知識(shí)推理。

空間知識(shí)分析Agent結(jié)合領(lǐng)域知識(shí)，通過(guò)一定的算法，對(duì)用戶需求的空間數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，獲得決策知識(shí)。

地圖可視化Agent將決策知識(shí)依據(jù)可視化規(guī)則以適當(dāng)?shù)闹R(shí)地圖形式提供給用戶。知識(shí)搜索Agent實(shí)現(xiàn)用戶在網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行需求內(nèi)容的搜索。

交流與評(píng)價(jià)Agent實(shí)現(xiàn)用戶對(duì)系統(tǒng)提供的知識(shí)地圖的個(gè)性化修改，或直接向系統(tǒng)上傳個(gè)性化地圖，系統(tǒng)具有存儲(chǔ)和共享功能，用戶可以發(fā)表評(píng)論，系統(tǒng)具有鼓勵(lì)用戶發(fā)表建設(shè)性評(píng)論的機(jī)制，使空間知識(shí)地圖服務(wù)不斷完善。

6 結(jié) 論

本文總結(jié)了知識(shí)地圖研究現(xiàn)狀，分析了目前存在的主要問(wèn)題，歸納了個(gè)性化空間知識(shí)地圖的概念和理論體系，介紹了知識(shí)庫(kù)的多源數(shù)據(jù)特性、知識(shí)地圖中知識(shí)可視化的研究?jī)?nèi)容及針對(duì)個(gè)性化需求的知識(shí)地圖定制、推薦、推送、自適應(yīng)等服務(wù)機(jī)制；同時(shí)，提出了知識(shí)庫(kù)、符號(hào)庫(kù)和模板庫(kù)的構(gòu)建方法，并進(jìn)行了初步實(shí)踐，希望能為類似研究提供借鑒。

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Conception System of Knowledge Map and Visualization Service Mechanism

Zheng Shulei1, Yang Chunlei1, Chen Tao2, Fang Xiao1

1.Information Engineering University, Zhengzhou 450052, China 2.Xi’an Research Institute of Surveying and Mapping, Xi’an 710000

In connection with the lack of individual, combination of theory and application, also the difficulty to ensure the authenticity and safety, lack of quantitative data and experimental support in research, the paper studies the concept system of knowledge map and related visualization services mechanism. First, the authors introduce the concept system of knowledge map including the definition and characteristics of knowledge, the classification of knowledge, spatial knowledge and knowledge map, etc. Based on the research status of knowledge map, the authors point out the deficiency in research. Then the paper introduces the multi-source characteristics of knowledge database in knowledge map and the research of knowledge map visualization and service mechanism to meet the individual requirements. Finally, the authors propose the construct methods of the knowledge database, symbols database and templates database in the map visualization, and make an elementary practice.

knowledge map； personalized； knowledge database； visualization； services mechanism

2014-12-23。

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(41171353)，國(guó)家863計(jì)劃資助項(xiàng)目(2012AA12A404)，信息工程大學(xué)測(cè)繪學(xué)院學(xué)科基礎(chǔ)理論研究基金資助項(xiàng)目(T1103)。

鄭束蕾(1980—)，女，博士研究生，主要從事地理空間認(rèn)知與地學(xué)可視化方面的研究。

P223

A