网络空间资源图形符号设计及多尺度可视化模型构建

作     者：王续盘 

作者单位：战略支援部队信息工程大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张衡

授予年度：2022年

学科分类：081603[工学-地图制图学与地理信息工程] 07[理学] 08[工学] 070503[理学-地图学与地理信息系统] 0705[理学-地理学] 0816[工学-测绘科学与技术] 

主      题：网络空间 网络空间测绘 网络空间可视化技术 网络空间资源符号 规则库 网络空间多尺度模型 拓扑可视化 多尺度表达 

摘      要：网络空间作为信息技术、通信技术和网络科学技术的载体,已成为继“陆、海、空、天之后大国博弈的全新疆域,人类的活动范围也由原来的地理空间拓展至网络空间。将复杂的网络空间准确、形象、直观的表达出来,对洞悉网络空间运行状况,感知网络空间态势以及维护网络空间安全具有重要意义。现有的网络空间数据可视化技术较多,然而大多数方法仅考虑了网络空间节点的布局问题,忽略了网络空间节点的地理位置。为此,本文将网络空间与地理空间紧密结合,展开网络空间资源图形符号设计及多尺度可视化模型构建研究。论文的工作及主要的创新点如下:1、针对当前网络空间资源符号缺乏统一的规范标准,难以实现共享的问题,构建了网络空间资源符号语素与结构素,设计了一种网络空间资源符号自动生成方法。首先对网络空间资源进行分类与编码,为网络空间资源符号的设计奠定基础;然后建立网络空间资源符号多层次结构,重点设计了相应的语素与符号结构素;最后以SVG作为语素描述语言,在相应语素库与结构素库构建基础上,实现了网络空间资源符号的自动生成,并对其生成过程进行实验验证,证明上述方法的可行性。2、针对海量网络空间数据的多尺度自动综合和可视化表达需求,提出了Blondel与k-核分解的混合算法相结合的网络空间点群要素多尺度模型构建算法。首先围绕网络空间节点特征及重要性评价方法进行研究;然后基于Blondel算法进行社团划分,通过k-核分解的混合算法进行社团重要节点提取,构建了网络空间点群要素多尺度模型算法,该算法既考虑了网络空间节点的社团性和层次性,又保留了网络空间节点的地理位置;最后通过实验表明该算法能够较好的实现网络空间点群要素的聚类与分层。3、针对网络空间与地理空间结合拓扑可视化表达时,常常出现系统资源消耗较大且屏幕信息冗余问题,建立了网络空间多尺度表达框架,设计了网络空间数据索引与调度流程。在对目前网络空间信息可视化表达方法研究的基础上,建立网络空间多尺度表达框架,分析网络空间与地理空间之间的关系,构建了网络空间拓扑的多尺度表达模型,引入全球剖分网格Geo SOT对网络空间数据进行分片处理,给出网络空间数据索引与调度的方法,并用拓扑多尺度表达和节点信息可视化验证了该方法的可行性。4、结合本文对网络空间资源图形符号设计及多尺度可视化模型构建的研究,研发了一套基于B/S结构的网络空间可视化原型系统。该系统实现了网络空间与地理空间的结合,对设计的网络空间资源符号及拓扑结构进行了可视化表达,并对关键算法进行可视验证,为分析网络空间结构提供支持。