[发明专利]一种空气污染传播模式的可视分析系统

权利要求书

1.一种空气污染传播模式的可视分析系统，其特征在于，包括控制面板视图模块、传播模式视图模块以及传播实例视图模块；

其中，所述传播模式视图模块包括传播模式结构基元单元、传播模式图符单元以及传播模式网络单元；

传播模式结构基元单元展示传播模式中高频的拓扑结构基元的列表，列表中每项表示一个结构基元，通过节点链接图和柱状图显示其拓扑结构属性和其他数值属性；同时，当选中其中一个结构基元时，更新传播模式图符单元的内容为包含该结构基元的传播模式的列表；

传播模式图符单元展示包含选中结构基元的传播模式的列表；列表中每项表示一个传播模式，通过复合图符紧凑地显示传播模式的时空属性；同时，当选中其中一个传播模式图符时，在传播模式网络单元中添加对应的传播模式网络项；

传播模式网络单元展示通过选择传播模式图符而添加的传播模式网络项的列表，列表中每项表示一个传播模式，通过在地图上显示表示传播模式的节点链接网络图来显示传播模式的详细空间信息，并且在该节点链接网络图的节点和链接上视觉编码污染物的浓度、传输方向、传出率、传入率这些污染相关属性；同时，当选中其中一个传播模式网络时，更新传播实例视图模块的内容为该传播模式包含的传播实例；

所述传播实例视图模块包括时间窗设置单元、传播实例图示单元以及传播实例表格单元；

在时间窗设置单元中，通过滑动条让用户选择其感兴趣的时间段；

在传播实例图示单元中，通过图示的方式展示选定传播模式在选定时间窗内的传播实例细节，包括污染物浓度、污染物传播时间、传播概率；

在传播实例表格单元中，通过表格的形式数值地展示选定传播模式在选定时间窗内的传播实例细节，包括传播模式中污染位点两两之间的污染物浓度、污染物传播时间、传播概率；

所述控制面板视图模块包括模式挖掘参数设置单元、空间过滤器单元以及投影选择单元。

2.如权利要求1所述的空气污染传播模式的可视分析系统，其特征在于，所述传播模式结构基元单元中，通过经典的节点链接图显示每个从传播模式中抽取的拓扑结构基元，其中：

节点链接图的节点代表抽象的污染位点，当选中某一个具体的污染位点时，在抽象污染位点中通过颜色编码显示对应结构基元所包含的传播模式中该具体污染位点的拓扑位置的分布；

节点链接图的链接代表两个抽象污染位点之间的污染传播关系，其中链接方向代表污染传播方向，链接上的梭形图形视觉地编码了传播关系的不确定性，其中梭形颜色的不透明度表示对应结构基元所包含的传播模式中传播路径的传播概率的均值，梭形的最大宽度表示传播概率的方差。

3.如权利要求1所述的空气污染传播模式的可视分析系统，其特征在于，对每个节点链接图通过另外附加的节点和链接显示结构基元与其所包含的传播模式之间的结构偏差；

对每个节点链接图附加柱状图显示结构基元的数值属性，包括所含的节点个数、链接个数；所包含的传播模式个数；传播概率总体均值、总体方差。

4.如权利要求1所述的空气污染传播模式的可视分析系统，其特征在于，所述传播模式图符单元中，通过设计紧凑的图符(glyph)来展示每个传播模式的时空特性；

通过圆环图展示一个传播模式发生的时间分布，将圆环等分成若干分区，每个分区代表等长的时间段，每段的填充颜色的不透明度代表该时间段内该传播模式发生的次数；

通过部分抽象的地图表示该传播模式的空间分布，该地图置于圆环图的内部，将所有的污染位点抽象成小圆点并按照地理位置绘制，其中属于该传播模式的污染位点用特殊颜色指示，并用有向链接视觉地表示传播模式中污染位点之间的传播关系；

在所述部分抽象的地图边缘用箭头显示该传播模式的总体传播方向。

5.如权利要求1所述的空气污染传播模式的可视分析系统，其特征在于，所述传播模式网络单元采用地图展示各个传播模式，并采用视觉编码展示污染位点的污染物浓度和污染位点之间的污染传播关系；

其中，污染位点在地图上按照其实际地理位置进行展示；

污染位点之间的传播关系使用增强的有向线段表示。

6.如权利要求1所述的空气污染传播模式的可视分析系统，其特征在于，在时间窗设置单元中，在滑动条上用颜色的不透明度表示每个时间段内选中传播模式中任意两个污染位点之间的污染传播的次数，让用户能够从污染传播次数的角度对时间段进行筛选；

在传播实例图示单元中，所述图示采用基于弦图的可视化：在一个圆周上均等地排布选定传播模式中的污染位点并将圆周按此分段，再将每个圆周段顺时针地按时间片段划分成圆周小段，用带箭头的曲线连接两个圆周小段表示某时间从某上游污染位点开始到另一时间到达某下游污染位点的一次污染运输，并在圆周段上用柱状图表示各污染位点的污染物浓度随时间的变化；

在传播实例表格单元中，首先聚合地使用箱图展示指标的分布，在用户要求时再展开显示具体数值。