(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210084338.4 (22)申请日 2022.01.25 (71)申请人 华东师范大学 地址 200062 上海市普陀区中山北路3 663 号 申请人 南方海洋科学与工程广东省实验室 （广州） (72)发明人 张红　杜德斌　陈豪杰　 (74)专利代理 机构 青岛联智专利商标事务所有 限公司 37101 专利代理师 王笑 (51)Int.Cl. G06F 16/25(2019.01) G06F 16/26(2019.01) G06F 16/29(2019.01)G06F 16/23(2019.01) (54)发明名称 一种地缘环境数据库构建与可视化分析方 法 (57)摘要 本发明公开了一种地缘环境数据库构建与 可视化分析方法， 收集各国自然资源、 社会经济、 科技创新数据， 通过对长时间序列多源异构数据 的清洗、 融合、 关系关联等构建地缘环境数据库； 借助半变异函数图、 热力图、 弦图、 网络图、 流图、 故事地图等可视化分析工具， 从统计、 空间、 关联 与演化四个视角， 挖掘各地缘主体在地区地缘关 系网络中的角色地位、 互动模式与地缘关系演化 机理。 例如， 以事件和联通为基础构建地缘关系 网络， 剖析并图示地缘主体在各类空间中的制 约、 互动、 身份建构等行为， 以知识图谱、 视频地 图、 故事地图等方式揭示地缘主体间的多层级 联、 划分各地缘主体的权力空间、 作用路径与传 递机制， 为国家地缘风险识别与策略应对提供决 策支持。 权利要求书4页 说明书12页 附图4页 CN 115203295 A 2022.10.18 CN 115203295 A 1.一种地 缘环境数据库构建与可视化分析 方法， 其特 征在于， 包括： 包括数据采集、 存 储、 可视化分析三个步骤： 数据采集 步骤包括： 1） 获取地缘环境数据和Gdelt全球事件数据； 其中， 地缘环境数据包括属性数据和空间 数据； 属性数据包括自然资源数据、 社会经济数据和科技创新数据； 2） 对数据进行清洗、 融合和关联关系提取,构建统一数据接口； 具体包括： 分别以事件与 联通为依据， 进行数据融合与要素间时间、 空间与语义关联关系的提取， 制定底层数据标准； 其中， 所述联通包括贸易合作、 交通运输和技术转移； 所述关联关系提 取包括属性数据的逻辑关联、 联通数据相互关联和事件数据的关联； 其中， 属性数据的逻辑 关联包括： 对地缘主体的经济、 文化属性通过地缘主体名称或者ID进 行标识， 对于时间关联 进行标识， 对不同属性之 间存在的相互关联进行标识； 联通数据相互关联包括： 地缘主体在 贸易合作、 交通运输、 技术转移活动上 的空间关联； 事件数据的关联包括： 对事件的因果关 联、 地缘主体关联以及时间关联； 其中， 因果关联包括地缘主体在指 定领域的内因或外因分 析； 地缘主体关联包括事件发生双方地缘主体在时间、 空间与语义上的关联， 时间关联体现 为共存或者时序演化； 3） 数据底层 关系构建； 包括对与地缘主体相关的数据及具有地理映射功能的数据制定 底层数据标准， 实现各属性字段 数据对地理数据的映射； 数据存储步骤： 采用分布式数据库存 储多时间序列的自然资源数据、 社会经济数据和科技创新数据； 可视化分析步骤： 1） 对地缘环境数据进行统计、 空间、 网络与演化四种分析， 具体包括： 事件驱动、 时空多 尺度关联和关系网络演化； 2） 基于分析， 采用统计图表、 专题地图、 故事地图、 视频地图、 和/或流图制图方式， 多维 呈现地缘环境现状 格局与时空演化； 其中， 事件驱动包括： （1） 对Gdelt全球事件数据中的热点事件、 突发事件及高频事件， 对比事件发生前后各 地缘主体引力值的空间格局与时空演化， 分析各地缘主体之间的关联强度与变化趋势； 所 述地缘主体引力值 为经济、 科技和/或其 他构成的综合 地缘环境影响力指标； （2） 结合空间邻近性分析与空间相关性分析， 构建各地缘主体引力值的空间回归分析 模型， 揭示 地缘主体引力值的影响因素； 时空多尺度关联包括： 对于事件的分析， 以日、 周、 月、 年为不同时间间隔， 或从次国家 单元、 国家、 地区、 全球等多个空间尺度分析事 件的作用强度； 关系网络演化包括： 通过对网络的规模、 密度、 等级层次、 特征路径长度、 集聚系数、 度 分布幂律系数、 和/或结构分形维的计算， 分析网络结构特性的演化特 征。 2.根据权利要求1所述的地缘环境数据库构建与 可视化分析方法， 其特征在于， 所述方 法还包括： 构建数据库； 包括： 1） 数据层分离： 针对包括自然资源、 社会经济、 科技创新和 Gdelt全球事件数据的各国 地缘环境数据的数据结构和数据类型， 采用PostgreSQ L混合模式进行存 储；权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115203295 A 22） 逻辑层关联： 在逻辑层进行数据关联和查询， 在增删改查数据接口的基础上， 编制 SQL封装函数并再次封装， 实现对地缘环境可视化分析的业务逻辑性数据的读取、 修改、 删 除和增加功能。 3.根据权利要求1所述的地缘环境数据库构建与 可视化分析方法， 其特征在于， 对数据 进行清洗、 融合和关联关系提取， 制定底层数据标准， 具体包括： 1） 对获得的地缘主体的名称、 位置、 属性、 时间的结构化数据经过数据清洗后采用统一 的数据标准和模型录入数据库； 2） 将包括空间数据、 统计数据、 图片数据、 文本数据的多种类型的数据进行清洗与格 式 转换， 根据时间、 空间与语义进行 数据关联和 加载； 3） 对获得的矢量地图和栅格数据进行地理配准、 几何校正、 尺度转换、 空间聚合、 和/或 示意化表达处 理； 4） 对获得的轨迹数据、 关系数据经过空间匹配、 语义关联和/或时序排列， 采用统一的 数据标准和模型制作关系数据集； 5） 对所有地缘主体相关数据和具有地理映射功能的数据制定底层数据 标准， 实现各属 性字段数据对地理数据映射。 4.根据权利要求1所述的地缘环境数据库构建与 可视化分析方法， 其特征在于， 对事件 驱动、 时空多尺度关联与关系网络演化进行统计和可视化， 具体包括： 1） 对于地缘主体的自然资源与社会经济数据的统计分析： 根据 数据的统计特征与呈现 需求， 经过聚合函数运算后， 采用Echarts和D3.js的时间轴区分时间尺度， 采用极坐标图、 散点图、 柱状图、 箱线图、 气泡图、 雷达图、 和/或等级钟呈现数据的非均衡性、 多样性、 关联 性及位序—规模特 征， 可视化呈现地 缘主体的优势度与等级层次特 征； 2） 对于事件数据的统计分析： 分区域、 分时段、 分主题统计Gdelt全球事件数据中事件 的数量、 种类、 频次与 强度， 采用概率图、 弦图、 和 /或网络图形式揭示地缘主体之间的关联 类型、 作用方式、 关联方向和/或联系强度； 对地缘主体之间地缘博弈特征进行刻画与动态 追踪； 对Gdelt全球事件 数据的影响力进行分析， 统计 设定时间间隔内各事件对其所涉及的 地缘主体的累计影响力， 其数值为单个事件的影响力与语气量化指标 的乘积； 采用核密度 图、 核心—外围图、 凝聚子群划分结果图、 和/或多层聚类图揭示在给定空间尺度下， 地缘关 系网络中起主导作用的个体、 核心 集团及关系竞合， 实现对事件综合影响力的量化展示， 及 地缘主体间的关联 方式与作用路径。 5.根据权利要求1所述的地缘环境数据库构建与 可视化分析方法， 其特征在于， 对地缘 环境数据、 Gdelt全球事 件数据进行空间分析， 具体包括： 针对地缘主体的地缘环境数据、 以及所述地缘主体的累计影响力数据， 通过形态分析、 格局分析、 空间自相关分析和地理加权回归分析， 揭示各地缘主体的权力空间与分布特征、 空间相互作用机理、 环境约束与事件的空间响应； 其中， 形态分析是指空间点模式的聚类分 析、 线要素的曲率、 网眼密度、 几何分形维和拓扑连通性； 面状要素 的形态分析是边界与填 充的形态复杂性， 通过几何分形维、 形状指数、 V oronoi图面积与邻近关系来测度； 格局分析 用于揭示地缘主体属性值的空间集聚、 空间分异与尺度效应； 空间集聚通过Moran ’s I指数 刻画， 空间分异由等值线和/或空间插值描述， 尺度效应通过地理基本 分析单元与地理特征 的对应关系描述；权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115203295 A 3