本發(fā)明屬于教育信息化技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種知識地圖映射生成方法。

背景技術(shù)：
隨著教育認知理論的進步和教育信息化技術(shù)的發(fā)展，知識地圖日益受到人們的關(guān)注，隨著互聯(lián)網(wǎng)+的發(fā)展，迫切地需要一個自主的基于知識地圖的知識組織平臺，而知識地圖的生成方法與展示效果則是知識地圖的基礎(chǔ)與核心。目前，我國對知識地圖的研究與應(yīng)用還處于初級階段，很多技術(shù)都只是簡單地吸收國外現(xiàn)有的知識導(dǎo)圖等表達與展現(xiàn)方法。進行教育資源組織與深層次應(yīng)用時發(fā)現(xiàn)，圖形展示層次感不清楚，資源聚合略顯雜亂，使用節(jié)點與邊進行知識表達時，過多地關(guān)注于知識之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，而忽略知識的層次性、知識內(nèi)在的知識量以及個性特征。知識地圖的映射生成方法一定程度上針對所研究知識類型的特征，簡化一般知識間各類型的關(guān)系，建立起層次性、關(guān)聯(lián)性、類型性以及知識量屬性的表達，建立映射到類世界地圖的二維平面，實現(xiàn)從知識空間到地圖認知空間的映射轉(zhuǎn)換，形象地降低認知門檻，建立類似地圖展示平臺的資源組織框架。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進需求，本發(fā)明提供了一種知識地圖映射生成方法，針對所研究知識類型的特征，簡化一般知識間各類型的關(guān)系，建立起層次性、關(guān)聯(lián)性、類型性以及知識量屬性的表達，建立類似二維世界地圖的類似表達，實現(xiàn)知識空間與地圖空間的映射，為知識的表達提供新的形象方法。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種知識地圖映射生成方法，其特征在于，包括：(1)以知識的層次關(guān)系和關(guān)聯(lián)關(guān)系屬性為輸入?yún)?shù)，通過空間層次剖分與曲線填充計算，得到知識映射到二維平面地圖的坐標；進一步包括如下步驟：(1-1)統(tǒng)計層次關(guān)系的總層數(shù)L，其中，第i層的知識單元集合為Xi，i＝1,2,…,L，Xi＝{KDDj|j＝1,2,…,Ni}，KDDj為第i層的第j個知識單元，Ni為第i層中知識單元的個數(shù)；(1-2)定義知識單元的平面坐標為與層次關(guān)系值h和關(guān)聯(lián)關(guān)系值r相關(guān)的函數(shù)；(1-3)遍歷所有層，計算得到各層的子分格網(wǎng)參數(shù)；其中，第i層的子分格網(wǎng)參數(shù)(1-4)根據(jù)各層的子分格網(wǎng)參數(shù)，對各層對應(yīng)的平面區(qū)域進行格網(wǎng)空間劃分，并建立填充曲線，計算填充曲線的長度；(1-5)計算各層中所有知識單元的關(guān)聯(lián)關(guān)系值之和，進而計算其與該層對應(yīng)的平面區(qū)域的填充曲線長度之比；(1-6)計算各層中每個知識單元在該層對應(yīng)的平面區(qū)域的填充曲線上的位置，進而由曲線分割算法反推得到每個知識單元的平面坐標；(2)以知識類型屬性為輸入?yún)?shù)，利用圖元參數(shù)定義與分形計算，生成知識單元映射到二維平面的幾何圖形形狀；(3)以知識的信息量為輸入?yún)?shù)，計算信息量與二維地圖區(qū)域投影面積比，通過面積比計算知識單元映射到二維地圖區(qū)域的外包圍盒大小，利用最大外接矩形算法控制知識單元的圖形大??；(4)以知識屬性及用戶偏好為輸入?yún)?shù)，優(yōu)化地圖圖形形狀與圖形著色，生成比例適度的知識地圖。優(yōu)選地，所述步驟(1-4)中，第i層對應(yīng)的平面區(qū)域的填充曲線長度Leni通過如下方法計算得到：(A1)將第i層對應(yīng)的平面區(qū)域劃分為個格網(wǎng)；(A2)將第s行第t列的格網(wǎng)標記為(s,t)，以2×2格網(wǎng)為單元，選取(s,t)、(s,t+1)、(s+1,t+1)和(s+1,t)四個格網(wǎng)，依次將這四個格網(wǎng)的中心點連接成線；(A3)依次將(s+2,t)、(s+2,t+1)、(s+3,t+1)和(s+3,t)四個格網(wǎng)的中心點連接成線；(A4)將(s+1,t+1)和(s+2,t)的中心點連接成線；(A5)依次將(s,t+2)、(s,t+3)、(s+1,t+3)和(s+1,t+2)四個格網(wǎng)的中心點連接成線；(A6)將(s+1,t+1)和(s,t+2)的中心點連接成線；(A7)依次將(s+2,t)、(s+2,t+1)、(s+3,t+1)和(s+3,t)四個格網(wǎng)的中心點連接成線；(A8)將(s+1,t+3)和(s+2,t)的中心點連接成線；(A9)計算步驟(A2)～(A8)得到的連線總長度，得到第i層對應(yīng)的平面區(qū)域的填充曲線長度Leni。優(yōu)選地，所述步驟(1-6)進一步包括如下步驟：(1-6-1)根據(jù)知識單元的關(guān)聯(lián)關(guān)系值r，從其所在層對應(yīng)的平面區(qū)域的填充曲線頭開始遍歷，得到到起點路程為r的點P；(1-6-2)計算知識單元所在層的格網(wǎng)長dx和格網(wǎng)寬dy；(1-6-3)計算不小于的最小正整數(shù)Li，根據(jù)Li計算P所在格網(wǎng)的行列號；(1-6-4)計算P所在格網(wǎng)的中間點坐標(x0,y0)；(1-6-5)計算P點坐標。優(yōu)選地，所述步驟(1-6-3)進一步包括如下步驟：(1-6-3-1)根據(jù)填充曲線規(guī)則，計算P所在2×2格網(wǎng)單元的行號(1-6-3-2)計算從起點到P的填充曲線在2×2格網(wǎng)單元中的長度Δl＝Li(dx+dy)-r；(1-6-3-3)在時，判斷P在2×2格網(wǎng)單元的左下格網(wǎng)內(nèi)；在時，判斷P在2×2格網(wǎng)單元的左上格網(wǎng)內(nèi)；在時，判斷P在2×2格網(wǎng)單元的右上格網(wǎng)內(nèi)；在時，判斷P在2×2格網(wǎng)單元的右下格網(wǎng)內(nèi)；(1-6-3-4)根據(jù)P所在格網(wǎng)在2×2格網(wǎng)單元中的位置，計算P所在格網(wǎng)的行號sx和列號tx。優(yōu)選地，所述步驟(1-6-5)具體為：P在2×2格網(wǎng)單元的左下格網(wǎng)內(nèi)時，計算得到P點坐標為P在2×2格網(wǎng)單元的左上格網(wǎng)內(nèi)時，在Δl＜dx時，計算得到P點坐標為(x0+Δl-dx,y0)，在Δl＞dx時，計算得到P點坐標為(x0,y0+Δl-dx)；P在2×2格網(wǎng)單元的右上格網(wǎng)內(nèi)時，在Δl＜dx+dy時，計算得到P點坐標為(x0,y0+Δl-dx-dy)，在Δl＞dx+dy時，計算得到P點坐標為P在2×2格網(wǎng)單元的右下格網(wǎng)內(nèi)時，在Δl＜2dx+dy時，計算得到P點坐標為(x0+Δl-2dx+dy,y0)，在Δl＞2dx+dy時，計算得到P點坐標為(x0,y0+Δl-2dx-dy)。優(yōu)選地，所述步驟(2)進一步包括如下步驟：(2-1)定義知識單元映射到二維平面的幾何圖形形狀為與知識類型屬性T相關(guān)的函數(shù)；(2-2)分析知識類型屬性T，定義基本類型分量base(T)，其中，base(T)取不同的值對應(yīng)不同的基本幾何圖形；(2-3)分析知識類型屬性T，定義子類型分量factal(T)，其中，factal(T)取不同的值對應(yīng)不同的基本幾何圖形；(2-4)定義v＝factal(T)，對基本幾何圖形的每條邊以Koch曲線分形計算方法進行v次分形細化，得到新圖形。優(yōu)選地，所述步驟(2-4)進一步包括如下步驟：(2-4-1)設(shè)置循環(huán)次數(shù)k＝0；(2-4-2)將基本幾何圖形一條邊的兩個端點標記為P1和P5；(2-4-3)以P1為起點，將線段P1P5三分之一處標記為P2，線段P1P5三分之二處標記為P4；(2-4-4)以P2為軸心，將P4逆時針旋轉(zhuǎn)60°，得到P3點；(2-4-5)計算P1、P2、P3、P4和P5點坐標，生成線段P1P2，P2P3，P3P4，P4P5，完成單條邊的分形計算；(2-4-6)根據(jù)步驟(2-4-2)至(2-4-5)，遍歷完成基本幾何圖形所有邊的分形計算，得到新的幾何圖形；(2-4-7)令循環(huán)次數(shù)k＝k+1，判斷k<v是否成立，是則將新的幾何圖形作為基本幾何圖形，返回步驟(2-4-2)繼續(xù)分形計算，否則完成分形，得到新的多邊形。優(yōu)選地，所述步驟(3)進一步包括如下步驟：(3-1)統(tǒng)計總的知識信息量為其中，N為知識單元數(shù)量，E為每一個知識單元的信息量，根據(jù)生成區(qū)域的規(guī)劃，計算知識單元的面積為σ，進而計算得到單位信息量所占的面積(3-2)根據(jù)每一個知識單元的信息量E，計算每個知識單元所占面積為S＝ρ*E；(3-3)根據(jù)每個知識單元所占面積S，結(jié)合基本幾何圖形形狀(如正三角形、正四邊形、正五邊形或正六邊形)計算其外接矩形的大??；(3-4)根據(jù)基本幾何圖形形狀及其外接矩形的大小，計算基本幾何圖形的邊長；(3-5)以基本幾何圖形的位置坐標為中心點，根據(jù)基本幾何圖形形狀及大小，生成幾何圖形。優(yōu)選地，所述步驟(3-4)中，在基本幾何圖形為正三角形時，計算得到正三角形的邊長在基本幾何圖形為正四邊形時，計算得到正四邊形的邊長在基本幾何圖形為正五邊形時，計算得到正五邊形的邊長在基本幾何圖形為正六邊形時，計算得到正六邊形的邊長優(yōu)選地，所述步驟(4)進一步包括如下步驟：(4-1)根據(jù)知識域知識量大小和二維地圖的范圍，確定生成地圖的比例；(4-2)在存在知識屬性文件或用戶偏好設(shè)置時，讀取相關(guān)參數(shù)，據(jù)此設(shè)置每一個知識單元的顏色；在不存在知識屬性文件和用戶偏好設(shè)置時，利用三色原理對每一個知識單元著色；(4-3)根據(jù)地圖比例，對細分層次超過三層的圖元進行隨機圓滑處理；(4-4)生成知識地圖，并用標準格式保存為地圖文件?？傮w而言，通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果：(1)建立從知識空間到傳統(tǒng)地圖認知空間的映射方法，使用形狀的地圖認知，降低知識空間的認知難度。(2)建立知識多元素集合，并通過集合中各元素分量來控制最終圖形的生成，屬于創(chuàng)新性方法。(3)首先提出建立知識地圖的平臺化表達，建立新的基于空間位置的資源組織方式。附圖說明圖1是本發(fā)明實施例的知識地圖映射生成方法流程圖；圖2是使用層次與關(guān)聯(lián)屬性計算空間填充線及曲線長度計算流程；圖3是格網(wǎng)分解編號及空間填充曲線生成方法流程；圖4是空間填充曲線計算空間坐標流程；圖5是知識類型生成圖形分形算法流程；圖6是單條邊分形計算的示例方法；圖7通過知識信息量計算圖形大小的流程；圖8通過用戶偏好進行圖形配色的流程。具體實施方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個實施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。如圖1所示，本發(fā)明實施例的知識地圖映射生成方法包括如下步驟：(1)以知識的層次關(guān)系和關(guān)聯(lián)關(guān)系屬性為輸入?yún)?shù)，通過空間層次剖分與曲線填充計算，得到知識映射到二維平面地圖的坐標；如圖2所示，進一步包括如下步驟：(1-1)統(tǒng)計層次關(guān)系的總層數(shù)L，其中，第i層的知識單元集合為Xi，i＝1,2,…,L，Xi＝{KDDj|j＝1,2,…,Ni}，KDDj為第i層的第j個知識單元，Ni為第i層中知識單元的個數(shù)；(1-2)定義知識單元的平面坐標為與層次關(guān)系值h和關(guān)聯(lián)關(guān)系值r相關(guān)的函數(shù)；(1-3)遍歷所有層，計算得到各層的子分格網(wǎng)參數(shù)；其中，第i層的子分格網(wǎng)參數(shù)(1-4)根據(jù)各層的子分格網(wǎng)參數(shù)，對各層對應(yīng)的平面區(qū)域進行格網(wǎng)空間劃分，并建立填充曲線，計算填充曲線的長度；如圖3所示，第i層對應(yīng)的平面區(qū)域的填充曲線長度Leni通過如下方法計算得到：(A1)將第i層對應(yīng)的平面區(qū)域劃分為個格網(wǎng)；(A2)將第s行第t列的格網(wǎng)標記為(s,t)，以2×2格網(wǎng)為單元，選取(s,t)、(s,t+1)、(s+1,t+1)和(s+1,t)四個格網(wǎng)，依次將這四個格網(wǎng)的中心點連接成線；(A3)依次將(s+2,t)、(s+2,t+1)、(s+3,t+1)和(s+3,t)四個格網(wǎng)的中心點連接成線；(A4)將(s+1,t+1)和(s+2,t)的中心點連接成線；(A5)依次將(s,t+2)、(s,t+3)、(s+1,t+3)和(s+1,t+2)四個格網(wǎng)的中心點連接成線；(A6)將(s+1,t+1)和(s,t+2)的中心點連接成線；(A7)依次將(s+2,t)、(s+2,t+1)、(s+3,t+1)和(s+3,t)四個格網(wǎng)的中心點連接成線；(A8)將(s+1,t+3)和(s+2,t)的中心點連接成線；(A9)計算步驟(A2)～(A8)得到的連線總長度，得到第i層對應(yīng)的平面區(qū)域的填充曲線長度Leni。(1-5)計算各層中所有知識單元的關(guān)聯(lián)關(guān)系值之和，進而計算其與該層對應(yīng)的平面區(qū)域的填充曲線長度之比；其中，第i層所有知識單元的關(guān)聯(lián)關(guān)系值之和τi與第i層對應(yīng)的平面區(qū)域的填充曲線長度Leni之比(1-6)計算各層中每個知識單元在該層對應(yīng)的平面區(qū)域的填充曲線上的位置，進而由曲線分割算法反推得到每個知識單元的平面坐標。如圖4所示，進一步包括如下步驟：(1-6-1)根據(jù)知識單元的關(guān)聯(lián)關(guān)系值r，從其所在層對應(yīng)的平面區(qū)域的填充曲線頭開始遍歷，得到到起點路程為r的點P；(1-6-2)計算知識單元所在層的格網(wǎng)長dx和格網(wǎng)寬dy；其中，知識單元在第i層時，(1-6-3)計算不小于的最小正整數(shù)Li，根據(jù)Li計算P所在格網(wǎng)的行列號；進一步包括如下步驟：(1-6-3-1)根據(jù)填充曲線規(guī)則，計算P所在2×2格網(wǎng)單元的行號(1-6-3-2)計算從起點到P的填充曲線在2×2格網(wǎng)單元中的長度Δl＝Li(dx+dy)-r；(1-6-3-3)在時，判斷P在2×2格網(wǎng)單元的左下格網(wǎng)內(nèi)；在時，判斷P在2×2格網(wǎng)單元的左上格網(wǎng)內(nèi)；在時，判斷P在2×2格網(wǎng)單元的右上格網(wǎng)內(nèi)；在時，判斷P在2×2格網(wǎng)單元的右下格網(wǎng)內(nèi)；(1-6-3-4)根據(jù)P所在格網(wǎng)在2×2格網(wǎng)單元中的位置，計算P所在格網(wǎng)的行號sx和列號tx。(1-6-4)計算P所在格網(wǎng)的中間點坐標(x0,y0)；其中，(1-6-5)計算P點坐標。具體地，P在2×2格網(wǎng)單元的左下格網(wǎng)內(nèi)時，計算得到P點坐標為P在2×2格網(wǎng)單元的左上格網(wǎng)內(nèi)時，在Δl＜dx時，計算得到P點坐標為(x0+Δl-dx,y0)，在Δl＞dx時，計算得到P點坐標為(x0,y0+Δl-dx)；P在2×2格網(wǎng)單元的右上格網(wǎng)內(nèi)時，在Δl＜dx+dy時，計算得到P點坐標為(x0,y0+Δl-dx-dy)，在Δl＞dx+dy時，計算得到P點坐標為P在2×2格網(wǎng)單元的右下格網(wǎng)內(nèi)時，在Δl＜2dx+dy時，計算得到P點坐標為(x0+Δl-2dx+dy,y0)，在Δl＞2dx+dy時，計算得到P點坐標為(x0,y0+Δl-2dx-dy)。(2)以知識類型屬性為輸入?yún)?shù)，利用圖元參數(shù)定義與分形計算，生成知識單元映射到二維平面的幾何圖形形狀；如圖5所示，進一步包括如下步驟：(2-1)定義知識單元映射到二維平面的幾何圖形形狀為與知識類型屬性T相關(guān)的函數(shù)；(2-2)分析知識類型屬性T，定義基本類型分量base(T)，其中，base(T)取不同的值對應(yīng)不同的基本幾何圖形；具體地，(2-3)分析知識類型屬性T，定義子類型分量factal(T)，其中，factal(T)取不同的值對應(yīng)不同的基本幾何圖形；具體地，(2-4)定義v＝factal(T)，對基本幾何圖形的每條邊以Koch曲線分形計算方法進行v次分形細化，得到新圖形。進一步包括如下步驟：(2-4-1)設(shè)置循環(huán)次數(shù)k＝0；(2-4-2)將基本幾何圖形一條邊的兩個端點標記為P1和P5；(2-4-3)以P1為起點，將線段P1P5三分之一處標記為P2，線段P1P5三分之二處標記為P4；(2-4-4)以P2為軸心，將P4逆時針旋轉(zhuǎn)60°，得到P3點；具體使用如下公式：(2-4-5)計算P1、P2、P3、P4和P5點坐標，生成線段P1P2，P2P3，P3P4，P4P5，完成單條邊的分形計算；(2-4-6)根據(jù)步驟(2-4-2)至(2-4-5)，遍歷完成基本幾何圖形所有邊的分形計算，得到新的幾何圖形；(2-4-7)令循環(huán)次數(shù)k＝k+1，判斷k<v是否成立，是則將新的幾何圖形作為基本幾何圖形，返回步驟(2-4-2)繼續(xù)分形計算，否則完成分形，得到新的多邊形。(3)以知識的信息量為輸入?yún)?shù)，計算信息量與二維地圖區(qū)域投影面積比，通過面積比計算知識單元映射到二維地圖區(qū)域的外包圍盒大小，利用最大外接矩形算法控制知識單元的圖形大??；如圖7所示，進一步包括如下步驟：(3-1)統(tǒng)計總的知識信息量為其中，N為知識單元數(shù)量，E為每一個知識單元的信息量，根據(jù)生成區(qū)域的規(guī)劃，計算知識單元的面積為σ，進而計算得到單位信息量所占的面積(3-2)根據(jù)每一個知識單元的信息量E，計算每個知識單元所占面積為S＝ρ*E；(3-3)根據(jù)每個知識單元所占面積S，結(jié)合基本幾何圖形形狀(如正三角形、正四邊形、正五邊形或正六邊形)計算其外接矩形的大?。?3-4)根據(jù)基本幾何圖形形狀及其外接矩形的大小，計算基本幾何圖形的邊長；具體地，在基本幾何圖形為正三角形時，計算得到正三角形的邊長在基本幾何圖形為正四邊形時，計算得到正四邊形的邊長在基本幾何圖形為正五邊形時，計算得到正五邊形的邊長在基本幾何圖形為正六邊形時，計算得到正六邊形的邊長(3-5)以基本幾何圖形的位置坐標為中心點，根據(jù)基本幾何圖形形狀及大小，生成幾何圖形。(4)以知識屬性及用戶偏好為輸入?yún)?shù)，優(yōu)化地圖圖形形狀與圖形著色，生成比例適度的知識地圖。進一步包括如下步驟：(4-1)根據(jù)知識域知識量大小和二維地圖的范圍，確定生成地圖的比例；(4-2)在存在知識屬性文件或用戶偏好設(shè)置時，讀取相關(guān)參數(shù)，據(jù)此設(shè)置每一個知識單元的顏色；在不存在知識屬性文件和用戶偏好設(shè)置時，利用三色原理對每一個知識單元著色；(4-3)根據(jù)地圖比例，對細分層次超過三層的圖元進行隨機圓滑處理；(4-4)生成知識地圖，并用標準格式保存為地圖文件。本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。