導語：海戰(zhàn)場態(tài)勢可視化數(shù)據挖掘論文一文來源于網友上傳，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)據獲取

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

2數(shù)據處理

包括數(shù)據獲取后的預處理，以及預處理后進一步的數(shù)據挖掘。

2.1數(shù)據預處理流程

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

2.2數(shù)據挖掘層次結構海戰(zhàn)場態(tài)勢數(shù)據挖掘的層次結構由算法層、邏輯層和應用層組成：

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

（2）邏輯層封裝了有關軍事應用的特定規(guī)則和算法，是連接軍事應用和挖掘算法的紐帶，它們和相關的數(shù)據挖掘算法相結合可以求解特定的軍事問題，如戰(zhàn)役力量基礎能力分析、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，構建各種軍事數(shù)學模型加以分析和計算。

（3）應用層幾乎涵蓋了海戰(zhàn)場態(tài)勢所關心問題的各個方面。它由戰(zhàn)場環(huán)境分析、戰(zhàn)役力量基礎能力分析、作戰(zhàn)編組和兵力配置優(yōu)化、約束關系分析、態(tài)勢評估、態(tài)勢預測等子域組成。應用層也是海戰(zhàn)場態(tài)勢數(shù)據可視化的主體，它充分利用數(shù)據挖掘算法層和邏輯層的計算結果和知識發(fā)現(xiàn)成果，實現(xiàn)數(shù)據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)據挖掘過程模型

海戰(zhàn)場態(tài)勢數(shù)據挖掘的過程模型對于海戰(zhàn)場態(tài)勢數(shù)據的提取層次由“數(shù)據”到“信息”，再到“知識”，態(tài)勢數(shù)據的流程也是隨著數(shù)據提取層次的深入而流動。其中，“數(shù)據”是指對數(shù)據的獲取和必要的整理，“信息”是對數(shù)據的處理和挖掘過程，從中發(fā)現(xiàn)隱藏在數(shù)據中的有用信息；“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)據源并經過數(shù)據預處理后，數(shù)據挖掘過程是重要的一步，在對戰(zhàn)場態(tài)勢數(shù)據進行挖掘過程中，需要運用與軍事應用息息相關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)據挖掘算法庫”。經邏輯層與算法層的組合應用，挖掘出的結果經模型發(fā)現(xiàn)后形成更新的模型庫；而對挖掘結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，對挖掘結果進行軍事層面的提煉可以得到結果知識庫，結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

依據海戰(zhàn)場態(tài)勢數(shù)據的流動過程和處理過程，可視化同數(shù)據挖掘的結合主要有3種方式，即初始數(shù)據可視化、數(shù)據挖掘過程可視化和數(shù)據挖掘結果可視化。對以上3種結合方式的顯示模塊進行設計，數(shù)據通過中間層與可視化界面映射，通過調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)據可視化設計。經過預處理和過濾后的待挖掘數(shù)據可以直接進行可視化，通過數(shù)據的顯示可以獲得有關數(shù)據的統(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)據的交互操作，根據需要來觀察、探索數(shù)據。

（2）數(shù)據挖掘過程可視化設計。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置數(shù)據挖掘算法的初始條件，算法運行過程中的中間結果通過數(shù)據接口提供給界面做可視化處理，整個過程是動態(tài)往復的，使用人員通過對中間結果的評判進行多次調整，以選擇滿意的數(shù)據項和參數(shù)值進行數(shù)據挖掘。（3）數(shù)據挖掘結果可視化設計。其目的是為更好地理解挖掘結果模式，做出有效的評估與反饋。由于挖掘結果的多樣性，需要用不同的可視化方法來展現(xiàn)，這要求界面在設計之初具有可擴展性。以上3種結合方式在可視化時，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平臺的設計

4.1平臺的框架結構

綜合以上對海戰(zhàn)場態(tài)勢數(shù)據可視化整個實現(xiàn)過程的論述，進行海戰(zhàn)場態(tài)勢數(shù)據可視化挖掘平臺的設計構建，其框架結構主要由數(shù)據源模塊、數(shù)據預處理模塊、數(shù)據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)據源模塊。主要是通過數(shù)據接口實現(xiàn)數(shù)據的讀取和存儲問題，包括從不同的數(shù)據庫中讀取數(shù)據作為分析用的數(shù)據源，在預處理和過濾后存儲待挖掘的數(shù)據集，存儲挖掘的模式集合等。

（2）數(shù)據預處理模塊。主要實現(xiàn)數(shù)據預處理和數(shù)據過濾功能。數(shù)據過濾使預處理后的數(shù)據變成干凈的、規(guī)范的、可供數(shù)據挖掘模型使用的待挖掘數(shù)據集。

（3）數(shù)據挖掘算法和邏輯層模型模塊。在前面已經討論過算法層、邏輯層和應用層三者的作用和相互關系，該模塊是對數(shù)據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)據挖掘模型，以實現(xiàn)使用人員對數(shù)據源的挖掘處理需求。如關聯(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、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)據可視化是通過一些數(shù)據可視化方法分析探索數(shù)據中蘊含的各種信息，例如平行坐標法、基于圖標技術、散點圖、散列圖等；數(shù)據挖掘過程可視化主要是對挖掘算法和步驟進行可視化，讓使用人員能夠實現(xiàn)對挖掘過程的監(jiān)測和調整；數(shù)據挖掘結果可視化主要是對所得挖掘結果進行各種可視化的表述和展現(xiàn)，例如單維/多維關聯(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)據的分析定義、初始數(shù)據可視化、挖掘過程可視化監(jiān)控和挖掘結果可視化及模式篩選等子模塊，還可以根據需要進行子模塊的擴展。

5結束語

隨著可視化理念和可視化技術的發(fā)展，又出現(xiàn)了將問題和可視化數(shù)據通過時間堆疊、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計是頂層設計，除此之外，還有諸如數(shù)據庫設計和構建、數(shù)據管理和數(shù)據安全、可視化顯示方式設計、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:海軍大連艦艇學院海軍蚌埠士官學校