CN109522490B

CN109522490B - 一种互联网信息的地图可视化方法

Info

Publication number: CN109522490B
Application number: CN201811085390.1A
Authority: CN
Inventors: 李霖; 张航; 朱海红; 应申; 胡玮; 姚文静
Original assignee: Wuhan University WHU
Current assignee: Wuhan University WHU
Priority date: 2018-09-18
Filing date: 2018-09-18
Publication date: 2021-11-09
Anticipated expiration: 2038-09-18
Also published as: CN109522490A

Abstract

本发明公开了一种互联网信息的地图可视化方法，包括以下步骤：1)选定需要进行地图可视化的互联网数据源，获取信息条目，每个信息条目的内容项为：条目网址、标题、文本内容、发布时间、位置、图片、视频、音频；2)对所有信息条目，进行信息的地理位置识别、地理编码与分级；3)进行信息条目的地图可视化显示。本发明针对互联网中海量存在的与位置相关的信息，提出了一套包括自动化信息爬取，位置识别与地图可视化等流程在内的完整框架。本发明以电子地图为载体，利用地图自动标注的相关理论与方法，实现了信息的直观展示，能更好的满足信息时代下，人们对于海量互联网信息的直观地理认知的需求。

Description

一种互联网信息的地图可视化方法

技术领域

本发明涉及地图可视化技术，尤其涉及一种互联网信息的地图可视化方法。

背景技术

在信息化时代背景下，人们日常生活生产中涉及到海量的互联网相关数据与信息，在这些数据与信息中，绝大多数都包含有地理位置的相关描述与内涵，例如各种网络文本、图像、音频、视频等中，都可能显示或者隐式的涉及地理位置的内容。传统的互联网信息呈现模式，例如各大网站、主页、博客、推文等，通常只聚焦于文本、图像等信息内容在屏幕上的直接分页罗列与堆砌，而并未考虑对其包含的地理位置进行直观表达。然而如果在对互联网信息进行屏幕展现时，能以地理位置为纽带，实现基于信息内所包含的地理位置的地图可视化，则能为我们对信息的理解提供更为清晰的空间认知框架。

之前有一些研究针对数据与信息进行了地理位置的提取，但未对这些信息的直观可视化以及整个从后台信息爬取、处理到前端展示的完整框架进行探讨。而地图作为地理信息的载体，是最为直观和有效的地理位置信息可视化手段。本发明的研究重点既是如何利用地图这一媒介，将大量涉及地理位置信息的数据内容，以地理位置为核心与入口，动态呈现在有限的地图图面之上，并取得清晰且合理的可视化效果。本发明运用地图学相关的理论与方法，使用网络爬虫、自然语言处理、地理编码、地图分级等技术手段，结合地图图内标注、地图边界标注等多种地图可视化方法，基于电子地图对互联网信息进行可视化呈现。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种互联网信息的地图可视化方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种互联网信息的地图可视化方法，包括以下步骤：

1)选定需要进行地图可视化的互联网数据源，获取信息条目，每个信息条目的内容项为：条目网址、标题、文本内容、发布时间、位置、图片、视频、音频；

2)对所有信息条目，进行信息的地理位置识别、地理编码与分级；

3)进行信息条目的地图可视化显示；

将信息条目动态的呈现在电子地图界面上，主要采用了图内标注和边界标注两种模式来进行显示；地图可视化包括以下子步骤:

步骤3.1)将包含位置的信息库中的信息条目按照用户选择的行政区划层级进行分类合并，并生成可供前端显示的信息面板；

若采用图内标注模式来进行显示，则转入步骤3.2)；若采用边界标注模式来进行显示，则转入步骤3.3)；

步骤3.2)在根据用户选取的地理位置分级进行信息条目合并和各个信息面板生成操作之后，采用滑动注记算法进行基于图内标注的信息地图可视化；即给定某一地图区域，以及相应的区域内所有信息面板和对应地理位置坐标，利用滑动注记算法完成实时标注与显示，具体包括以下子步骤:

步骤3.2.1)根据之前已放置的所有信息面板，获取当前选定的需要放置的信息面板可放置区域边界线；

信息面板可放置区域边界线获取方式如下：对已放置的所有信息面板向下做镜像，生成矩形信息面板镜像区域，根据所有信息面板和信息面板镜像区域，从左向右扫描，从而形成可放置区域边界线；

步骤3.2.2)从当前区域内所有未放置的信息面板集合中，选定位于可放置区域边界线左侧的，且对应地理位置坐标最靠右的信息面板，进行后续放置步骤；

步骤3.2.3)确定可供当前信息面板进行放置的，且与之前已放置信息面板无压盖的轨迹线条(以信息面板的右下角点作为定位点)；

具体获取该信息面板的无压盖轨迹线条的方法是：先获取该信息面板以右下角为定位点时，可上下左右连续滑动的四条初始轨迹线。然后根据之前步骤已获得的可放置区域边界线，剔除该初始轨迹线中可引起该信息面板与已放置信息面板压盖的轨迹线部分，从而得到该信息面板的无压盖轨迹线条。

步骤3.2.4)在无压盖的轨迹线条上选取某一点完成信息面板放置。当完成当前的信息面板放置之后，按先前所描述的方法，作该矩形框向下的镜像，并据此更新之前的可放置区域边界线。

具体从无压盖轨迹线条上选取放置点位的方法是：找最靠右边的位置进行放置，如果存在多个点位均为最靠右，则选取其最靠下的点作为最终的标注位置放置该信息面板；

步骤3.2.5)不断重复进行上述步骤3.2.2)至步骤3.2.4)直到所有信息面板集合中的项目均进行了标注配置的操作；

步骤3.3)边界标注是使用两侧边界标注算法，使用直角折线段作为信息面板与地理位置之间的引线，完成信息的地图可视化；具体包括以下步骤:

步骤3.3.1)获取当前地图区域内所有M个信息面板以及对应的地理位置坐标；

步骤3.3.2)根据左右信息面板放置区域的高度，确定可放置信息面板的数目N，从而确定从区域内中最多可选取N个地理位置进行边界标注；

步骤3.3.3)从M中随机选取N个地理位置进行边界标注，从而实现该N个地理位置与对应信息面板的距离总值最小化，从而优化显示效果；具体为标注方法如下：

步骤3.3.3.1)设Left(p,i)表示地理位置p到信息面板左侧第i个信息面板定位点的距离值，同理Right(p,i)表示地理位置p到信息面板右侧第i个信息面板定位点的距离值；设l为连接左侧信息面板的数目，r为连接右侧信息面板的数目，二维数组T[l,r]中记录的是l+r个信息面板的情况下，最小的总距离累计值，其中0<＝l,r<＝N/2；

步骤3.3.3.2)由上述设定可得：

T[0,0]＝0

T[0,r]＝T[0,r-1]+Right(p_r,r)

T[l,0]＝T[l-1,0]+Left(p_l,l)

T[l,r]＝min{T[l,r-1]+Right(p_l+r,r),T[l-1,r]+Left(p_l+r,l)}

步骤3.3.3.3)通过步骤3.3.3.2)，从T[0,0]不断进行递归运算，计算得到T[1,0]，T[1,0]，T[1,1]……T[l,r]的值，当递归完成之后，遍历表T，找出满足0<＝l,r<＝N/2，且l+r＝N时，最小的T[l,r]值，同时回溯出最小T[l,r]值对应的左右信息面板放置顺序，作为当前最优边界标注结果，并返回该结果；

步骤3.3.4)通过步骤3.3.3)得到随机选取N个地理位置进行边界标注的最优标注结果(引线总距离值最小)，然后随机用一个未选取的地理位置去取代先前的N个地理位置中的某一个，然后重复进行步骤3.3.3)，采用模拟退火法的方式，不断优化边界标注结果，当循环达到设定次数后或者当标注结果不再被优化后，停止标注过程并输出当前结果作为最终标注结果；

步骤3.3.5)根据边界注记的最终结果，进行信息面板、地理位置点以及引线的地图可视化绘制，从而呈现信息地图可视化结果，当用户平移、缩放改变电子地图视窗，或者收起、展开信息面板时，则重复步骤3.3)，重新实时完成边界标注，更新地图可视化结果。

本发明产生的有益效果是：本发明针对互联网中海量存在的与位置相关的信息，提出了一套包括自动化信息爬取，位置识别与地图可视化等流程在内的完整框架；本发明以电子地图为载体，利用地图自动标注的相关理论与方法，实现了信息的直观展示，能更好的满足信息时代下，人们对于海量互联网信息的直观地理认知的需求。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1为本发明实施例的方法流程图；

图2为本发明实施例中地理编码与分级的示意图；

图3为本发明实施例中的信息面板示意图；

图4为本发明实施例中图内标注显示的设计示意图；

图5为本发明实施例中可放置区域边界线生成与标注放置的示意图；

图6为本发明实施例中边界标注显示的设计示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，一种互联网信息的地图可视化方法，实施例所提供方法流程包括以下步骤：

步骤1，选定需要进行地图可视化的互联网数据源，然后使用网络爬虫进行数据爬取，并将爬取结果存入原始信息库中，包括以下子步骤:

步骤1.1，首先需要选定将进行地图可视化的互联网信息源，例如各类网站、博客、推文内容页等均可作为数据来源，为了方便说明，这里我们以中国日报网、雅虎新闻等网站中的新闻条目作为数据源来描述整个地图可视化流程来进行阐述，对于其他来源和类别的信息采用类似处理方式。

步骤1.2，选定中国日报网、雅虎新闻等新闻条目作为数据源之后，分别针对各自网站的网页逻辑结构，利用网络爬虫技术批量获取各个新闻条目子网页，并解析和获取每一个子网页上的内容项。需要获取的内容项包括新闻信息条目网址、标题、文本内容、发布时间、位置、图片、视频、音频等内容项，其中有的数据项在该数据源中可能不存在，例如位置、音频、视频等有可能在某些数据源网页中不一定存在，则留空。

步骤1.3，对所有爬取到的信息条目进行内容项检查后，录入原始信息库中，原始信息库表结构与上述内容项保持一致，包括新闻信息条目网址、标题、文本内容等信息。

步骤2，对于爬取到的原始信息库中的所有信息条目，进行信息的地理位置识别、地理编码与分级等操作，包括以下子步骤:

步骤2.1，首先对于原始信息库中存在位置内容项的条目，直接以该条目的位置内容项作为后续地理编码等操作的输入项，从而进行后续操作。

步骤2.2，如果在上一步骤中信息条目不存在位置内容，那么本步骤将通过对这些信息条目中的文本内容进行处理的方式获取有关地理位置信息：

对信息条目的标题文本以及内容文本，运用自然语言处理技术中的命名实体识别方法，将文本内容中的地名这一命名实体进行识别与提取，并以提取到的地名文本作为信息的地理位置描述，从而进行后续操作。

步骤2.3，通过上述两个子步骤为原始信息库中的每一个信息条目获取相应的地理位置描述，如果经过上述步骤仍不存在相应的地理位置描述，即该信息中可能并未包含地理位置的内容，则略过该信息条目；如果信息条目存在相应的地理位置描述，则利用地理编码服务技术，对该地理位置描述进行编码，以取得其具体的经纬度坐标、以及该地理位置描述对应的各个行政区划层级的地理位置分级，并将这些地理位置描述以及对应的坐标等存入本地地名数据库中，方便后来的信息若包含同样地理位置描述时，可快速获取相应位置内容。

具体如图2所示，以“武汉大学”这一地理位置描述为例，通过地理编码服务，我们可以取得它对应的国家、省、市县、区、具体位置等5个层级的分级地理位置信息，并同时也利用地理编码服务，取得这几个层级各自对应的经纬度坐标，例如这里我们同时将取得中国、湖北省、武汉市等的坐标信息，以方便后期地图可视化操作的进行。

对所有信息条目进行地理编码、分级等操作之后，将其结果存入到包含位置的信息库中，作为后续地图可视化的数据基础。

步骤3，在经过上述步骤获取了包含位置的信息库后，则进行信息条目的地图可视化显示。这里我们通过地图标注的相关技术，将信息条目动态的呈现在电子地图界面上，主要采用了图内标注和边界标注两种模式来进行显示。地图可视化包括以下子步骤:

步骤3.1，将包含位置的信息库中的信息条目按照用户选择的行政区划层级进行分类合并，并生成可供前端显示的信息面板。例如用户如果想查看按国家这一级进行分类的信息，那么信息库中的信息条目按照国家进行合并，并各自生成每一个国家的信息面板，如图3所示，信息面板抬头标明了信息的地理位置，其中每一行对应一个信息条目，每一行内可放置信息的标题、图片等等内容，并绑定信息原始的网络地址，从而可以通过点击等交互式操作进行查看访问。

步骤3.2，在根据用户选取的地理位置分级进行信息条目合并和各个信息面板生成操作之后，这一步则进行基于图内标注的信息地图可视化。这里的图内标注使用滑动注记算法，即给定某一地图区域，以及相应的区域内所有信息面板和对应地理位置坐标，利用滑动注记算法完成实时标注与显示，设计示意图如图4所示，具体包括以下子步骤:

步骤3.2.1，每一次都从当前区域内所有未放置的信息面板集合中，选定位于可放置区域边界线左侧的，且对应地理位置坐标最靠右的信息面板(如图5中蓝色圆点以及其对应的蓝色矩形框所示)，进行后续放置步骤(该信息面板可上下左右连续滑动，并以右下角点作为定位点，图中上下、左右方向的四个双箭头线段即是该信息面板以右下角为定位点时，实现上下左右连续滑动的初始轨迹线)。

步骤3.2.2，根据之前已放置的所有信息面板，获取当前选定的需要放置的信息面板可放置区域边界线(如图5中黑色粗实线所示)。

信息面板可放置区域边界线求解过程如图5所示，图中绿色虚线为地图区域右边框，可放置区域边界线如图中黑色粗实线所示，求解方式具体为：对已放置的所有信息面板(图中深灰色矩形)向下做镜像，生成浅灰色矩形区域，根据所有深灰色和灰色矩形区域，从左向右扫描，从而形成如图所示的可放置区域边界线。

在获取了可放置区域边界线之后，对于当前需要放置的蓝色信息面板，可通过对其上述初始轨迹线进行边界运算，从中剔除会引起当前面板与已放置面板图面压盖的轨迹线部分，从而获取该信息面板无压盖的可放置轨迹线。获取的信息面板可放置轨迹线如图上红色实线部分所示，如果该信息面板右下角定位点位于红色线上，则该信息面板与之前已放置的信息面板不产生压盖。

步骤3.2.3，上一步骤可得到无压盖红色轨迹线条均可供当前信息面板进行放置，这一步则是在红色线条上选取某一点完成信息面板放置。当完成当前的信息面板放置之后，按先前所描述的方法，作该矩形框向下的镜像，并据此更新之前的可放置区域边界线。

具体从红色线条上选取放置点位的方法是：找最靠右边的位置进行放置，如果存在多个点位均为最靠右，例如图5中右侧红竖线，则选取其最靠下的点作为最终的标注位置放置该信息面板，如图中蓝色矩形框所示所示。

步骤3.2.4，不断重复进行上述步骤直到所有信息面板集合中的项目均进行了标注配置的操作，当用户平移、缩放改变电子地图视窗后，重复整个3.2步骤，重新实时完成图内标注，更新地图可视化结果。

步骤3.3，这一步类似于3.2中的内容，不同点在于该步骤是基于边界标注的信息地图可视化。这里的边界标注使用两侧边界标注算法，使用直角折线段作为信息面板与地理位置之间的引线，完成信息的地图可视化。设计示意图如图6所示，具体包括以下子步骤:

步骤3.3.1，获取当前地图区域内所有M个信息面板以及对应的地理位置坐标，如图6中的中间区域内的点所示。

步骤3.3.2，根据左右信息面板放置区域的高度，确定可放置信息面板的数目N，从而确定从区域内中最多可选取N个地理位置进行边界标注。

步骤3.3.3，从M中随机选取N个地理位置进行边界标注进行如下步骤的边界标注，从而实现该N个地理位置与对应信息面板的距离总值最小化，从而优化显示效果。具体为：

步骤3.3.3.1，设Left(p,i)表示地理位置p到信息面板左侧第i个信息面板定位点(如图6所示)的距离值，同理Right(p,i)表示地理位置p到信息面板右侧第i个信息面板定位点的距离值。设l为连接左侧信息面板的数目，r为连接右侧信息面板的数目，二维数组T[l,r]中记录的是l+r个信息面板的情况下，最小的总距离累计值，其中0<＝l,r<＝N/2。

步骤3.3.3.2，由上述设定可得：

T[0,0]＝0

T[0,r]＝T[0,r-1]+Right(p_r,r)

T[l,0]＝T[l-1,0]+Left(p_l,l)

T[l,r]＝min{T[l,r-1]+Right(p_l+r,r),T[l-1,r]+Left(p_l+r,l)}

步骤3.3.3.3，通过上式，从T[0,0]不断进行递归运算，计算得到T[1,0]，T[1,0]，T[1,1]..T[l,r]等值，当递归完成之后，遍历表T，找出满足0<＝l,r<＝N/2，且l+r＝N时，最小的T[l,r]值，同时回溯出最小T[l,r]值对应的左右信息面板放置顺序，作为当前最优边界标注结果，并返回该结果。

步骤3.3.4，通过3.3.3可以得到随机选取N个地理位置进行边界标注的最优标注结果(引线总距离值最小)，这里随机用一个未选取的地理位置去取代先前的N个地理位置中的某一个，然后重复进行3.3.3步骤，采用模拟退火法的方式，不断优化边界标注结果，当循环一定次数后或者当标注结果不再被优化后，停止标注过程并输出当前结果作为最终标注结果。

步骤3.3.5，根据边界注记的最终结果，进行信息面板、地理位置点以及引线的地图可视化绘制，从而呈现信息地图可视化结果。当用户平移、缩放改变电子地图视窗，或者收起、展开信息面板时，则重复整个3.3的步骤，重新实时完成边界标注，更新地图可视化结果。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims

1.一种互联网信息的地图可视化方法，其特征在于，包括以下步骤：

3)进行信息条目的地图可视化显示；

将信息条目动态的呈现在电子地图界面上，采用了图内标注和边界标注两种模式来进行显示；

步骤3)中进行信息条目的地图可视化显示包括以下子步骤:

步骤3.2.3)确定可供当前信息面板进行放置的，且与之前已放置信息面板无压盖的线条；

具体获取该信息面板的无压盖轨迹线条的方法是：先获取该信息面板以右下角为定位点时，可上下左右连续滑动的四条初始轨迹线，然后根据之前步骤已获得的可放置区域边界线，剔除该初始轨迹线中可引起该信息面板与已放置信息面板压盖的轨迹线部分，从而得到该信息面板的无压盖轨迹线条；

步骤3.2.4)在无压盖的轨迹线条上选取某一点完成信息面板放置，当完成当前的信息面板放置之后，按先前所描述的方法，作当前的信息面板的矩形框向下的镜像，并据此更新之前的可放置区域边界线；

具体从无压盖的轨迹线条上选取放置点位的方法是：找最靠右边的位置进行放置，如果存在多个点位均为最靠右，则选取其最靠下的点作为最终的标注位置放置该信息面板；

步骤3.3.3.2)由步骤3.3.3.1)中的设定可得：

T[0,0]＝0

T[0,r]＝T[0,r-1]+Right(p_r,r)

T[l,0]＝T[l-1,0]+Left(p_l,l)

T[l,r]＝min{T[l,r-1]+Right(p_l+r,r),T[l-1,r]+Left(p_l+r,l)}；

步骤3.3.3.3)通过步骤3.3.3.2)，从T[0,0]不断进行递归运算，计算得到T[0,1]，T[1,0]，T[1,1]……T[l,r]的值，当递归完成之后，遍历表T，找出满足0<＝l,r<＝N/2，且l+r＝N时，最小的T[l,r]值，同时回溯出最小T[l,r]值对应的左右信息面板放置顺序，作为当前最优边界标注结果，并返回该结果；

步骤3.3.4)通过步骤3.3.3)得到随机选取N个地理位置进行边界标注的最优标注结果，然后随机用一个未选取的地理位置去取代先前的N个地理位置中的某一个，然后重复进行步骤3.3.3)，采用模拟退火法的方式，不断优化边界标注结果，当循环达到设定次数后或者当标注结果不再被优化后，停止标注过程并输出当前结果作为最终标注结果；

4)根据图内标注或边界标注的最终结果，进行信息面板、地理位置点以及引线的地图可视化绘制，从而呈现信息地图可视化结果，当用户平移、缩放改变电子地图视窗，或者收起、展开信息面板时，则重复步骤3)，重新实时完成边界标注，更新地图可视化结果。