導(dǎo)語：海戰(zhàn)場態(tài)勢可視化數(shù)據(jù)挖掘論文一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

1數(shù)據(jù)獲取

這里將海戰(zhàn)場態(tài)勢數(shù)據(jù)分為靜態(tài)數(shù)據(jù)、動態(tài)數(shù)據(jù)、關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)4種，獲取的一般過程為明確數(shù)據(jù)源、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)校核驗證和數(shù)據(jù)更新4個步驟，對不同數(shù)據(jù)獲取過程中每個步驟的具體任務(wù)和注意事項在這里不作贅述。

2數(shù)據(jù)處理

包括數(shù)據(jù)獲取后的預(yù)處理，以及預(yù)處理后進一步的數(shù)據(jù)挖掘。

2.1數(shù)據(jù)預(yù)處理流程

數(shù)據(jù)預(yù)處理的目的是生成供數(shù)據(jù)挖掘核心算法使用的目標數(shù)據(jù)，為后續(xù)進行的數(shù)據(jù)挖掘提供高可靠性、數(shù)據(jù)集規(guī)模適當(dāng)、具有一定抽象程度的數(shù)據(jù)，以提高數(shù)據(jù)挖掘效率。根據(jù)所要達到的目的，數(shù)據(jù)預(yù)處理的主要任務(wù)主要有以下幾個方面：數(shù)據(jù)凈化指識別糾正或消除數(shù)據(jù)間的相互沖突、不完整的數(shù)據(jù)集、以及組合數(shù)據(jù)庫共有的不兼容性；一致性處理指在數(shù)據(jù)檢查的基礎(chǔ)上對數(shù)據(jù)進行一致性處理，以規(guī)范目標數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)集；抽象描述指針對所要解決的軍事問題對數(shù)據(jù)集進行結(jié)構(gòu)和語義上的抽象，并將數(shù)據(jù)從低層概念集合映射到它們所對應(yīng)的更高一層；縮減數(shù)據(jù)集規(guī)模指通過數(shù)據(jù)抽樣等技術(shù)得到較原始數(shù)據(jù)小得多的數(shù)據(jù)樣本，將初始挖掘付諸于小的數(shù)據(jù)集上執(zhí)行，然后擴展到更大的數(shù)據(jù)集，從而降低挖掘成本。

2.2數(shù)據(jù)挖掘?qū)哟谓Y(jié)構(gòu)海戰(zhàn)場態(tài)勢數(shù)據(jù)挖掘的層次結(jié)構(gòu)由算法層、邏輯層和應(yīng)用層組成：

（1）算法層是海戰(zhàn)場態(tài)勢數(shù)據(jù)挖掘的基礎(chǔ)，包括了關(guān)聯(lián)規(guī)則、序列模式分析、分類和聚類分析、決策樹、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和遺傳算法等一些數(shù)據(jù)挖掘的基礎(chǔ)算法。算法層是構(gòu)建海戰(zhàn)場態(tài)勢數(shù)據(jù)挖掘模型的基石，是海戰(zhàn)場態(tài)勢數(shù)據(jù)可視化的核心技術(shù)支點之一。具體選用哪一種算法或組合選用幾種算法，要根據(jù)所要解決的具體軍事問題而定。

（2）邏輯層封裝了有關(guān)軍事應(yīng)用的特定規(guī)則和算法，是連接軍事應(yīng)用和挖掘算法的紐帶，它們和相關(guān)的數(shù)據(jù)挖掘算法相結(jié)合可以求解特定的軍事問題，如戰(zhàn)役力量基礎(chǔ)能力分析、作戰(zhàn)編組和兵力配置優(yōu)化、態(tài)勢估計、威脅判斷等。針對具體問題需要綜合運用多種軍事運籌方法，構(gòu)建各種軍事數(shù)學(xué)模型加以分析和計算。

（3）應(yīng)用層幾乎涵蓋了海戰(zhàn)場態(tài)勢所關(guān)心問題的各個方面。它由戰(zhàn)場環(huán)境分析、戰(zhàn)役力量基礎(chǔ)能力分析、作戰(zhàn)編組和兵力配置優(yōu)化、約束關(guān)系分析、態(tài)勢評估、態(tài)勢預(yù)測等子域組成。應(yīng)用層也是海戰(zhàn)場態(tài)勢數(shù)據(jù)可視化的主體，它充分利用數(shù)據(jù)挖掘算法層和邏輯層的計算結(jié)果和知識發(fā)現(xiàn)成果，實現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化在較高層次的綜合展現(xiàn)，達到輔助指揮員感知海戰(zhàn)場態(tài)勢的目的。

2.3數(shù)據(jù)挖掘過程模型

海戰(zhàn)場態(tài)勢數(shù)據(jù)挖掘的過程模型對于海戰(zhàn)場態(tài)勢數(shù)據(jù)的提取層次由“數(shù)據(jù)”到“信息”，再到“知識”，態(tài)勢數(shù)據(jù)的流程也是隨著數(shù)據(jù)提取層次的深入而流動。其中，“數(shù)據(jù)”是指對數(shù)據(jù)的獲取和必要的整理，“信息”是對數(shù)據(jù)的處理和挖掘過程，從中發(fā)現(xiàn)隱藏在數(shù)據(jù)中的有用信息；“知識”是對信息的理解和解釋，這種理解和解釋要針對所要解決的軍事問題，進而提煉出對于解決該問題有用的知識。在獲取數(shù)據(jù)源并經(jīng)過數(shù)據(jù)預(yù)處理后，數(shù)據(jù)挖掘過程是重要的一步，在對戰(zhàn)場態(tài)勢數(shù)據(jù)進行挖掘過程中，需要運用與軍事應(yīng)用息息相關(guān)的邏輯層算法和算法層的挖掘算法，即需要采用邏輯層的“軍事運用模型庫”和算法層的“數(shù)據(jù)挖掘算法庫”。經(jīng)邏輯層與算法層的組合應(yīng)用，挖掘出的結(jié)果經(jīng)模型發(fā)現(xiàn)后形成更新的模型庫；而對挖掘結(jié)果進行知識抽取后形成知識庫，模型庫和知識庫又反過來影響邏輯層模型庫的優(yōu)化和算法層挖掘算法的選擇，這是一個循環(huán)優(yōu)化的過程。同時，對挖掘結(jié)果進行軍事層面的提煉可以得到結(jié)果知識庫，結(jié)果知識庫可供指揮和參謀人員參考使用和輔助戰(zhàn)場決策。

3可視化顯示模塊

依據(jù)海戰(zhàn)場態(tài)勢數(shù)據(jù)的流動過程和處理過程，可視化同數(shù)據(jù)挖掘的結(jié)合主要有3種方式，即初始數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)挖掘過程可視化和數(shù)據(jù)挖掘結(jié)果可視化。對以上3種結(jié)合方式的顯示模塊進行設(shè)計，數(shù)據(jù)通過中間層與可視化界面映射，通過調(diào)用可視化圖形庫中的可視化方法在界面上進行最終的可視化顯示。

（1）初始數(shù)據(jù)可視化設(shè)計。經(jīng)過預(yù)處理和過濾后的待挖掘數(shù)據(jù)可以直接進行可視化，通過數(shù)據(jù)的顯示可以獲得有關(guān)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計信息或知識，并對是否有進一步挖掘的意義和價值進行判斷。同時使用者通過界面中交互控制功能進行可視化數(shù)據(jù)的交互操作，根據(jù)需要來觀察、探索數(shù)據(jù)。

（2）數(shù)據(jù)挖掘過程可視化設(shè)計。主要是對其使用的算法進行可視化。使用人員可以通過界面設(shè)置數(shù)據(jù)挖掘算法的初始條件，算法運行過程中的中間結(jié)果通過數(shù)據(jù)接口提供給界面做可視化處理，整個過程是動態(tài)往復(fù)的，使用人員通過對中間結(jié)果的評判進行多次調(diào)整，以選擇滿意的數(shù)據(jù)項和參數(shù)值進行數(shù)據(jù)挖掘。（3）數(shù)據(jù)挖掘結(jié)果可視化設(shè)計。其目的是為更好地理解挖掘結(jié)果模式，做出有效的評估與反饋。由于挖掘結(jié)果的多樣性，需要用不同的可視化方法來展現(xiàn)，這要求界面在設(shè)計之初具有可擴展性。以上3種結(jié)合方式在可視化時，由于特點各不相同，其映射層和可視化圖形庫接口要分別進行開發(fā)。

4平臺的設(shè)計

4.1平臺的框架結(jié)構(gòu)

綜合以上對海戰(zhàn)場態(tài)勢數(shù)據(jù)可視化整個實現(xiàn)過程的論述，進行海戰(zhàn)場態(tài)勢數(shù)據(jù)可視化挖掘平臺的設(shè)計構(gòu)建，其框架結(jié)構(gòu)主要由數(shù)據(jù)源模塊、數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊、數(shù)據(jù)挖掘算法和邏輯層模型模塊、可視化顯示模塊和用戶接口模塊5部分組成。

4.2平臺的主要功能

數(shù)據(jù)可視化挖掘平臺中各模塊所要實現(xiàn)的具體功能如下：

（1）數(shù)據(jù)源模塊。主要是通過數(shù)據(jù)接口實現(xiàn)數(shù)據(jù)的讀取和存儲問題，包括從不同的數(shù)據(jù)庫中讀取數(shù)據(jù)作為分析用的數(shù)據(jù)源，在預(yù)處理和過濾后存儲待挖掘的數(shù)據(jù)集，存儲挖掘的模式集合等。

（2）數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊。主要實現(xiàn)數(shù)據(jù)預(yù)處理和數(shù)據(jù)過濾功能。數(shù)據(jù)過濾使預(yù)處理后的數(shù)據(jù)變成干凈的、規(guī)范的、可供數(shù)據(jù)挖掘模型使用的待挖掘數(shù)據(jù)集。

（3）數(shù)據(jù)挖掘算法和邏輯層模型模塊。在前面已經(jīng)討論過算法層、邏輯層和應(yīng)用層三者的作用和相互關(guān)系，該模塊是對數(shù)據(jù)挖掘算法和邏輯層軍事運用模型的集成。由于挖掘算法和軍事運用模型種類眾多，因此，要使用插件的思想來組織該模塊中的算法和模型，針對具體態(tài)勢問題為使用人員提供不同的數(shù)據(jù)挖掘模型，以實現(xiàn)使用人員對數(shù)據(jù)源的挖掘處理需求。如關(guān)聯(lián)規(guī)則模型、序列模式分析模型、分類模型、聚類模型等，每個模型又對應(yīng)若干具體算法，使用人員可以自主地實現(xiàn)這些算法的插入、卸載、執(zhí)行等操作，這樣保證了平臺的可擴展性。

（4）可視化顯示模塊。該模塊是對數(shù)據(jù)、挖掘過程和挖掘模式的表述，除了通過可視化圖形的形式表述外，還可以通過文字規(guī)則形式或其他形式表述（其設(shè)計如第4節(jié)中所述）。由于顯示方法的多樣性，該模塊也可以用插件的形式整合到該平臺上，便于可視化方法的擴展。初始數(shù)據(jù)可視化是通過一些數(shù)據(jù)可視化方法分析探索數(shù)據(jù)中蘊含的各種信息，例如平行坐標法、基于圖標技術(shù)、散點圖、散列圖等；數(shù)據(jù)挖掘過程可視化主要是對挖掘算法和步驟進行可視化，讓使用人員能夠?qū)崿F(xiàn)對挖掘過程的監(jiān)測和調(diào)整；數(shù)據(jù)挖掘結(jié)果可視化主要是對所得挖掘結(jié)果進行各種可視化的表述和展現(xiàn)，例如單維/多維關(guān)聯(lián)規(guī)則的可視化、時序規(guī)則可視化、分類的可視化和聚類的可視化等；隨后，還可通過模式篩選、知識抽取和結(jié)果解釋等方法進行進一步提取，形成知識的表達供軍事人員直接使用。

（5）用戶接口模塊。該模塊是使用人員和平臺交互的接口，包括數(shù)據(jù)的分析定義、初始數(shù)據(jù)可視化、挖掘過程可視化監(jiān)控和挖掘結(jié)果可視化及模式篩選等子模塊，還可以根據(jù)需要進行子模塊的擴展。

5結(jié)束語

隨著可視化理念和可視化技術(shù)的發(fā)展，又出現(xiàn)了將問題和可視化數(shù)據(jù)通過時間堆疊、信息映射等投射在具體場景的方式，這也為數(shù)據(jù)的可視化實現(xiàn)提供了更多的解決方案和模式。海戰(zhàn)場態(tài)勢可視化挖掘平臺設(shè)計是頂層設(shè)計，除此之外，還有諸如數(shù)據(jù)庫設(shè)計和構(gòu)建、數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)安全、可視化顯示方式設(shè)計、以及可視化挖掘平臺的最終實現(xiàn)等問題需要進一步研究。

作者:陳曉峰劉興高元博鄭亞波單位:海軍大連艦艇學(xué)院海軍蚌埠士官學(xué)校