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社会网络的可视化表示研究与应用

南京理工大学

硕士学位论文

社会网络的可视化表示研究与应用

姓名:

李冲

申请学位级别:

硕士

专业:

情报学

指导教师:

丁晟春

20100622硕:

论文社会网络的可视化表示研究应用

通过对社会网络可视化表示研究现状分析可知,当前社会网络可视化表示存在两

个方面的问题:

一是社会网络大多基于二维网状图形进行可视化表示,可视化界面布

局和交互操作效果不太理想;二是可视化内容基本针对人与人之间关系,关系类别不

够丰富。

本学位论文针对社会网络中的人物、机构和事件个核心对象及其之间的关系进

行三维可视化表示,在平台下,利用包和.语言构建了一

个社会网络三维可视化应用系统。

具体研究内容如下:

研究社会网络中的对象、关系、属性等数据如何用三维网状图形中节点、

线等元素表现。

研究三维图形界面的视觉表示,如三维图形界面中节点及连线的表现形式

包括节点及其连线的颜色、位置和形状等。

研究如何通过整个三维场景的控制,如检索功能、交互操作功能如缩放、

拖拽、旋转等、数据面板增强用户对社会网络关系的认知程度。

研究如何从时间维度对社会网络关系中的人物/事件进行可视化表示。

研究三维网状图形的布局优化方法,使节点和连线合理的分布在三维场景

中。

在本实验系统中,通过对三维网状图形中结点、线等元素表现社会网络中的主/

客体对象及其关系、三维空间的视觉表示、场景控制、三维网状图形的布局优化的研

究,解决了社会网络在二维网状图形表示时存在的布局和交互操作问题;通过对社会

网络中的人物/机构、人物/时间/事件进行可视化表示的研究丰富了当前社会网络可

视化表示的内容。

关键词:

社会网络,三维可视化,,

硕.:

论文.

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.

Ⅱ声尸明明

本学位论文是我在导师的指导下取得的研究成果,尽我所知,在

本学位论文中,除了加以标注和致谢的部分外,不包含其他人已经发

表或公布过的研究成果,也不包含我为获得任何教育机构的学位或学

历而使用过的材料。

与我一同工作的同事对本学位论文做出的贡献均

已在论文中作了明确的说明。

研究生签名:

/年‖月召日

学位论文使用授权声明

南京理工大学有权保存本学位论文的电子和纸质文档,可以借阅

或上网公布本学位论文的部分或全部内容,可以向有关部门或机构送

交并授权其保存、借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容。

于保密论文,按保密的有关规定和程序处理。

研究生签名:

至生

/年厂月召日王台?

的化表,”咒’应用

绪论

.研究背景

年月,中用互联网络中心发布了《第次中罔互联网

络发展状况统计报告》,据报告显示,截止到年月底,国的网民数量达到

亿,较年增长了一。

中国网民的数量正在急剧增加,人们在网络

.靳闻浏览、购物、休闲娱乐等活动,彼此进行着信息交流和资源共享,形成了一个

个虚拟的社会系统,人们的几常生活越柬越离不丌网络。

社会网络又称人际网络,是指:

为迭到特定目标,人与人之问进行信息交流和资

源利的关系网,是山各种关系构成的个动态的社会系统?

可视化是指以某种图

形化界面引导用户进行信息检索/浏览的过程,也可咀对多且杂的检索结果进行分类、

聚类的可视化表示。

在这个领域中,大家普遍认同的个观点是“

、帕”。

如何把大量、复杂的社会网络信息毗直观的、交互的和反应灵敏

的形式提供给用户,把枯燥的数据变成用户易接受和理解的模式,社会网络的可视

化表示很好地解决了这个问题。

以静人们如果想要查找某个人物的社会网络关系,可以在搜索引擎中输八要查找

的人物信息,检索出与之相关的各种网页,然后打丌具体的网页查看是不是自己想要

盘找的社会网络关系。

这种查找方法不仅要耗费大量的时问和精力,而且所检索出来

的许多阿页部是非相关内容,降低了用户的检索效率。

互联网中存在着人量的社会网

络关系.信息量十分庞大,如今人们不仅仅要求获取社会网络关系的信息,更多的是

通过何种渠道直观、效率的得到。

而社会删络可视化表示系统用各种图形描述相关的

文术信息.并日把查询信息尽可能地集中在一个榆索界面,解决了用户通过点击开一

个个网页查看相关信息的问题,提高了用户的检索效率,使用户能直观、系统、全面

地了解所要查找的信息。

≯、。

霭蔓:

未霞

奄雾

曩导誊氅孙墨

幽人立方关系搜索示意凹绪论硕一论文

目前在网络上也出现了一些社会网络可视化的实际应用系统,例如:

微软亚洲研

究院的“人立方,、国内各知名门户网站、、、等和社交

网站豆瓣网、、等的人物关系搜索系统,它们都能够实现对社

会网络中人与人之间关系的搜索。

如图.人立方关系搜索和图.音乐关系

地图所示:

图中的节点代表人物,节点与节点之间的连线表示他们之间的关系,连线

的长短表示人物之间关系相关性的大小。

当用户点击连线时,会进入到该关系信息来

源网址,此时用户可以查看关系的具体来源。

由图.和图.可以发现,当前的社会网络可视化系统大都是基于二维网状图

形表示的,例如在微软“人立方人物关系搜索中输入“姚明,在中输入

就会出现他们的社会网络的可视化二维网状图形,可以发现,检索出来的

可视化界面显得特别拥挤。

这是因为与他们相关的人太多,所以在可视化界面中搜索

出现的人物节点也很多,人物节点之间的连线彼此交错连接,用户有时很难用鼠标选

中想要查看的人物节点之间的关系并且不能对其进行缩放和拖动操作。

当社会网络在

二维图形中可视化表示时,如果可视化界面中人物节点过多,节点之间关系连线就会

交叉连接,很容易就会造成图形密密麻麻、混乱不清的状况,用户很容易会产生视觉

疲劳,为找某一个关系而烦恼,甚至找不出来。

可视化界面布局和交互操作效果不太

理想。

此外这些可视化系统仅仅提供社会网络中人与人之间关系的搜索,当用户想要查

看所搜索人物在一段时间内的行程安排时即人物、时间、事件的查询功能,而现

有的社会网络可视化系统还不能提供这种搜索功能,而这往往却是用户更加关注的有

价值的信息。

目前的社会网络可视化表示系统大多是关于社会娱乐人物之间关系的可

视化表示,仅仅局限在人与人之间关系的查询,查询的内容缺乏丰富性,而有时人们

却更加关注人物、时间、事件的查询,如人们可能对政治人物、上市公司高管人员在

一段时间内的形成安排更加感兴趣,从中用户可以得到许多有用信息,可能会对用户

的工作、生活、学习产生帮助,但目前的社会网络可视化系统却不提供相关查询功能。

.论文的研究意义

如何提高可视化界面布局和交互操作效果,丰富检索内容是当前社会网络可视化

所面临的问题。

本学位论文将社会网络在三维界面中可视展示,解决人物节点间连线

在二维图形交错遮挡问题,提高可视化界面布局和交互操作效果;不仅提供人与人之

间关系的查询,还将提供人物、时间、事件的查询功能,丰富了查询内容。

本学位论

文将研究定位于企业中人、机构、事件之间的社会网络关系,对其进行三维可视化表

示,并为用户提供更加直观、交互、丰富的可视化查询界面,提高用户对社会网络关

系的认知程度,使用户得到更多有价值的信息。

硕上论文社会网络的可视化表示研究‘应用

.论文的主要研究内容

本学位论文是针对社会网络中的人物、机构和事件个核心对象及其之间的关系

注:

存放在数据库中进行三维可视化表示,尝试利用?

技术开

发一个社会网络三维可视化应用系统,可以通过可视化界面的检索功能、交互操作功

能、场景控制功能,揭示社会网络中对象的属性及其关系,提高用户的认知程度,很

好地实现人机交互。

研究内容具体如下:

研究社会网络中的对象、关系、属性等数据如何用三维网状图形中节点、

线等元素表现。

研究三维图形界面的视觉表示,如三维图形界面中节点及连线的表现形式

包括节点及其连线的颜色、位置和形状等。

研究如何从时间维度对社会网络关系中的人物、事件进行可视化表示。

研究如何通过整个三维场景的控制,如检索功能、交互操作功能如缩放、

拖放、旋转等、数据显示面板等增强用户对社会网络关系的认知程度。

研究三维网状图形的布局优化方法,使节点和连线合理的分布在三维场景

中。

本学位论文的研究内容得到年江苏省普通高校研究生科研创新计划项目

《社会网络的可视化表示研究与应用》的资助。

.论文主要解决的问题

问题:

如何将社会网络中的对象、关系、属性等数据要素合理地以用户能感知

的方式分布在网络图形中。

目前社会网络可视化基本上都以网状图形化界面引导用户进行对象和关系的检

索与浏览,大多是在二维场景中进行可视化表示的。

如基于技术的人物

关系搜索和微软基于技术的人立方搜索,能对上出现的社会网络关

系进行可视化展示。

在上述社会网络可视化表示系统中,它们用节点表示人物,用节

点与节点之间的连线表示人物之间的关系,当点击关系连线时,会出现关系的名称和

关系来源的网址。

解决方法:

我们采用.技术将社会网络在三维图形中可视化表示,用立

方体节点表示主/客体对象,当用户点击某个立方体节点时,采用放大机制将此节点

自动显示在整个可视化界面中间作为中心节点;用立方体之间的连线表示主/客体之绪论硕:

论文

间的关系。

我们在立方体节点的六个面上贴上文字以显示主/客体对象的属性;用不

同颜色的连线表示主/客体关系的不同,并且点击连线,便会出现有关该关系的具体

内容关系的简介、来源信息的地址,用户可以直接进入相应的信息来源地址查看

详细信息。

问题:

如何通过场景控制功能提高三维可视化界面友好交互性。

当社会网络在二维网状图形中可视化表示时,若可视化的人物节点过多,则会引

发二维场景中节点互相遮挡,连线交错连接。

此时用户若要查看其中两个人物节点之

间的关系,则很难选中连线,并不能对其进行缩放和拖动操作,可视化界面布局和交

互操作效果不太理想。

解决方法:

当我们将社会网络进行三维可视化表示时,可以通过三维场景的控制

来提高可视化界面的友好交互性,在本文中的可视化实验系统中,我们可以对三维网

状图形进行缩放、旋转、拖放等操作;提供检索功能方便用户对所关心的社会网络中

人物关系的查找;提供数据显示面板方便用户对所检索信息的查看。

问题:

如何从时间维度对人物、事件进行可视化表示。

目前社会网络可视化表示系统大多是关于社会娱乐人物之间社会关系的可视化

表示,可视化内容缺乏丰富性,但有时候人们往往更加关注人物、时间、事件的查询

即人物、时间、事件的查询,人们可能对政治人物、上市公司高管人员在一段时

间内的形行程安排更加感兴趣,从中用户可能得到有价值的信息,能够对自己的生活、

工作等提供帮助,但目前的社会网络可视化表示系统却不提供相关查询功能。

解决方法:

在本文中的可视化实验系统中,我们从时问维度对人物、事件进行了

可视化表示,丰富了社会网络的可视化表示内容。

我们以要查询的人物作为起始节点,

以人物、事件发生的地点或对象作为连接节点,构造一条横向的时间轴,按事件发生

的先后顺序把事件发生的地点或对象串联在时间轴上。

通过时间轴上起始节点与连接

节点之间连线关系属性的设置,我们可以直观的表现人物事件随时间变化的情况,了

解某个人物一段时间内的行程安排。

问题:

三维网状图形布局优化

由于三维网状图形中立方体节点在场景中分布的随机性,如果不采用相关

布局算法,会造成立方体节点在三维可视化场景中分布不均匀,有时节点可能过度集

中在三维可视化场景中的一个区域,影响三维图形的美观。

社会网络的叮视化表示研究与应用

硕上论文

解决方法:

我们可以求得与中心节点想连接的关系节点的在三维场景中的坐标

,,若发现任何两个关系节点的空间坐标位置太过紧密设定一个取值范围,

则把其中一个点的坐标转化以中心节点为原点的成中心对称点的坐标,把

连线设置成固定长度值,然后在场景中自动排布。

.论文的组织结构

本论文总共有个章节组成:

第一章对本课题的研究背景、研究意义以及研究的主要内容和解决的主要问题

进行了说明。

第二章对社会网络可视化表示国内外研究现状进行了分析,包括基于学术论文

可视化表示、基于社会网络可视化实际应用系统;对网状图形的可视化表示技术基于

二维和三维空间的应用做出了分析,并提出了基于.的三维可视化技术的可

行性分析。

第三章对本研究中所应用到的、技术进行了详细介绍,并阐明了

如何在中构建三维图形。

第四章提出了基于.技术的社会网络可视化系统的功能设计、实现思

路和方法、以及技术路线;对本可视化实验系统实现的功能进行了详细的研究和说明。

第五章对本论文的研究成果进行了总结和下一步工作的展望。

社会网络可视化研究现状分析硕上论文

社会网络可视化研究现状分析

.国外社会网络可视化表示研究现状分析

在“中输入“’’“进行检索,

共检索到相关论文篇,其中在学科类别下的文章有篇,

对这些相关文献进行阅读后发现所研究主题

在学科类别下有篇。

基本上集中在社会网络可视化工具研究和社会网络可视化布局优化研究方面。

..社会网络可视化工具研究分析

等人研发了一种社会网络的可视化工具,该可视化工具

可以降低数据挖掘算法的复杂度,并提高人们从可视化社会网络中获取知识的能力。

等人研发了一种基于社会网络的可视化系统?

?

用户可以用它

对网上自己感兴趣的人际关系进行检索。

等人呈现了一种混合可视化

技术【,通过拖拽选择节点连线和矩阵窗体创建,检索储存有社会网络关系

的数据库,实现结果有效查询。

等人针对犯罪形态识别和罪犯团体开

发了一个罪犯网络活动可视化系统,可以通过地理空间、时间、周期三个维度的可视

化,对犯罪模式进行识别,采用.和.算法对犯罪关系

进行提取和分析。

等人根据一个社区中人们之间的关系开发了一

个圆桌型的可视化系统,通过这个系统,用户可以了解社区内人们之间的关系,并可

等人就

以查看和上传自己的作品和轻松记录每个互动的氛围。

.

网页上存在的关于新产品和新技术的信息进行可视化表示,帮助用户快速获得和吸引

有关行业的最新信息。

.、.等人设计了一个可视化系统,通过长期对移动

电话网络的跟踪,能够对社会网络关系中的人与人之间的关系进行长时间的动态观

察。

】等人提出了艺术家关系可视化地图的概念,能够对艺术家之间的社会

网络关系进行可视化表示,此地图提供两方面的功能,首先能够展示艺术家之间的关

系,其次根据用户对艺术家的定义能够对艺术家之间的流派进行较准确的分类。

】等人提出了一种可视化工具,可以对生病的人所服用的药物种类进行可视化

表示,从而使医生或患者对药物的选择起到一定的指导作用。

提出了一个关

于企业问的社会网络关系可视化系统构想,这个系统不仅能查看到企业之间的关系在

全球经济活动中动态变化状况,而且有助于企业对新兴经济领域和自身竞争力的查

找,方便企业制定创新战略和业务模式。

、】等人提出了一个传统社会网

络节点在结构层次以扩大价值观为目的的网络转型模型,通过此方法,可是使用户快

速了解整个社会网络的布局结构,还原一个更加真实的社会网络。

硕上论文社会络的可视化表示研究与应用

等人设计了一个动态可视化工具包,它可以支持复杂的动态社会网络可视化,

社会网络等方面的动态时空信息及个性化的信息可以储存在共同一个可视化工具包

中,并采用基于的语言使丰富的社会网络数据可以快速交换,这样

甚至不太有经验的用户也可以在社会网络可视化地图上查看空间数据并做个性化的

图标和颜色标注。

、【】提出了一种社会网络可视化构想,在一个可视

化界面中,用户可以查看他与其他人之间的关系,通过可视化的社会日记张贴来访问

每个用户,查看其近期的活动状态,社会同记的评论数等。

这个可视化系统没有强调

社会网络结构分析,或用于用户搜索,而是更加强调了提高用户自己和其朋友的可视

化界面效果。

..社会网络可视化布局优化分析

等人开发了一个社会网络可视化系统?

?

川,解决了社

会网络可视化遇到的一些问题,如由于节点和连线过多,用户很难领悟其中的关系。

开发了一个三维可视化系统,采用八叉树结构,解决

等人用

了社会网络可视化中当节点之间距离过密,节点之间关系很难发现的问题。

等人提供了~种交互的可视化工具?

【】,解决了目前社会关系可视化

中所遇到的节点和连线稠密的问题,使用户更好地进行可视化检索和浏览。

等人采用正式概念分析法解决了社会网络可视化存在的可视化图表的价值判

】等人设计了一个二维网状社会网

断和数据分析的计算复杂度问题【。

.

络可视化系统,并且通过拖拽、放大或缩小等操作,可以更好的了解社会网络中各种

信息。

】等人开发了一个在线社会网络可视化系统?

通过分层组合、

总结形成可视化聚类图,采用自适应数据加载技术准确地控制可视化系统中的视觉密

度,并通过优化布局算法和两种边捆绑方法,有效地避免了目前社会网络可视化系统

中视觉混乱的现象。

、】等人发明了一种叫的布局算法,

它提供基于的和的创作工具,能够解决社会网络可视化在二维图形中

表示时节点相互遮挡的问题。

从上面分析可知,国外对于社会网络可视化研究内容比较丰富,而且也有比较成

熟的社会网络可视化应用系统,提出了一些解决社会关系可视化所面临的问题的方法

和思路,可以看出国外对于社会网络可视化表示的研究是比较关注。

但是社会网络可

视化也存在一定的问题,如现在也提供,和

也提供类似的开源程序的,但是这些可视化工具只能揭示围绕一个特

定用户的社会网络关系,而不能全面了解整个社会网络关系,这些可视化工具热衷于

呈现人们相互之间的关系,而不能对深层次的信息有更多了解。

目前已出现的社会网

络可视化系统多是基于二维网状图形展示,当可视化界面节点过多时,就会造成节点

社会网络可视化研究现状分析硕:

论文

和其之间连线相互遮挡,影响用户的视觉效应。

可见可视化界面布局和交互效果不太

理想,这些是待解决的问题。

.国内社会网络可视化表示研究现状分析

通过文献调查,以“人际网络可视化”或“社会网络可视化’’为关键字,

在中文期刊全文数据库实施检索,,而针对于社会关系的可视化表示的仅仅有三篇。

湘南学院的欧阳霞针对成员科研合作行为对成员之间人际关系及科研成果

之间的联系进行了可视化表示【】;北京师范大学的魏顺平等对教育技术研究领域的研

究者派系之间的学术交流关系进行了可视化表示拉。

国防科技大学的吴鹏、李思昆采

用领域本体对恐怖袭击活动信息进行了可视化表示【

可以看出,相对于国外,国内对于社会网络可视化表示的研究文献数量还很少,

基本上处于空白阶段,表明这是一个新兴的研究领域。

.社会网络可视化表示实际应用系统

随着的发展,在网络中存在着大量的社会网络关系信息。

国内外许多

公司都推出了自己的社会网络可视化表示实际应用系统,比如国外有微软的“人立

方’’、的人物关系搜索系统、音乐唱片公司百代的网络音乐搜索?

?

“”;国内有腾讯的“华尔兹搜索”、的“明星关系搜索”、豆瓣网

的“人物关系搜索系统等。

这些可视化系统都能够实现社会网络中人与人之间社会

关系的搜索,具体功能有:

人立方

微软人立方人物关系搜索系统是微软研发的对象级别.互联网搜索

引擎。

它通过从超过十亿的中文网页中,自动抽取出人名、地名、机构名以及中文短

语,并且通过算法自动的计算出它们之间存在关系的可能性,采用技术把

抽取出的社会网络中主/客体及其之间的关系进行可视化表示,人立方的可视化界面

颜色搭配非常的漂亮,整个界面底色采用黑色,而搜索出的人物节点用带渐变色的彩

色饼图表示,可以通过事件可以放大或者缩小关系图,还可以在可视化场景中对二维

可视化图形进行拖拽操作,并且还可以通过点击人与人之间的连线获得两人之间的关

系。

人立方关系搜索大多是基于新闻报道提取的内容,展示的人物与人物的关系具有

一定的时问滞后性,比如对梁朝伟进行人物关系搜索,得到如图.】所示的人物关

系可视化表示图形,当查看他与刘嘉玲之间的关系,如今他们已经结婚,成为夫妻,

但依然显示是好友关系,关系的属性没有得到及时的更新,而且人物之间的关系属性

带有一定的恶搞性质。

《论女盘?

的Ⅳ%化表‘研究’麻用

图人立方示意嘲

的人物关系搜索

的人物关系搜索系统是基于技术实现的,可视化界面简单明了,能

够实现对知名人士的社会网络关系的搜索,如同是知名歌手于菲的人物关系的可

视化表示,连线直接显示关系的属性,点击连线会出现该关系的柬源叫址,简要兑明

和可信度。

点击人物关系圈中任何一个人,比如谢霆锋,则界面会以他为中一,显不

他的社会网络关系。

如果点击’个关系,可以查看这个关系的详细情况。

幽.的人物戈系搜索示意蚓

音乐关系地图

联合

音乐关系搜索足百代唱片与音乐推荐服务提供商

开发一个“在线音乐地图绘制系统”项目如图.所示,使用可视化的

界丽展不相似乐队的关系度.每个节点代表一个相关的乐队,面每个节点自身义可以

继续扩展。

通过这个山单个乐队协点构成了所有乐队组成的网络,他们之剐的关系也“会?

化Ⅲ,皿

懒论立

可以用一定的偏差度数衡量。

当他们之叫的关系越亲密时,他们竹点之间的连线就越

短:

反之他们之问的连线越长。

当你找到了新歌手但你不能马上就听到他的歌.此时

要点击每个乐队节点,以获取他们的专辑信息,并可直接在站

购买浚辑。

图.

音乐荚系地幽示意幽

华尔兹

华尔兹足腾讯丌发的一个社会叫络可视化系统,如图.所示,在这

个可视化界面中,许多明星人物肖像被做成小图标,每个图标所链接的页面就是

关于此图片人物的热门关联及其相关热门搜索。

华尔兹的特点在:

能够把与你要搜索的人物相关的其他人物部连成

个关系网,按照热门程度来进行相关联,您可以在这个页面中发现此人与其相

关联人物之间的关系,以及在什么时候发生了什么事情。

通过点击查看详细,更

以看到关联此事件的川贝新闻,博客,搜吧,刻片等。

让人非常方便地找到关

注点以及所关联的人与事。

华尔珐的可视化界面中的图片节点可以随意拖

动,而且节点之问的连线叮以被随意托伸,但在进行拖拽后一段时刚以后,整个

节点和连线的不觉又重新叫到原来的位簧。

搜摩,毒

鬣、

、卑.\

鬯曼一露

番蠢一“

齑一。

凶圆

圈.华尔兹不意凹会%的口桃他袁研究‘&用

明星关东搜蒙

的明星关系搜索系统也是采用技术丌发的针对娱乐界明星的人物关系

搜索,它能够实现对娱乐人物二度以内关系的搜索,并且搜索出米的人物都用图片表

小,”视化界而更加形象直观,当点击人物节点之间的连线时,就会链接到相关网页

地址以查看关系柬源的具体内容。

“■目毯

型;,自壁圈。

“。

挚一目壹

舻一嘉葛舞蓟

一基慰婚引磊《

蚓.明星戈系搜桊斫意图

噩瓣网人物关系搜索

镀瓣网是个知名的社交网站有若庞大的片户群体,它推出的人物关系搜索系统

是纠对其网站的注册用户,如果你】有这个网站的注册,当你在搜索界面中输入

你的后,开始搜索,首先可以出现你的一度关系网,然后继续搜索刷新,可以出

现你的度关系网,图.?

所显示的就是个人的度关系网。

以此类推,可以显

小六度范田内的人物关系网,但当显示度数过多时,整个程序运行速度台变慢,而且

整个可视他界面显得非常拥挤。

图.豆辨网人际关系搜索示意罔

.网状图形可视化表示技术研究现状和分析硕:

论文

社会网络町视化研究现状分析

目前社会网络可视化表示基本上都以网状图形化界面引导用户进行对象和关系

的检索与浏览,以二维或者三维的方式进

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