模型驅(qū)動的交互式信息可視化開發(fā)方法daisy

模型驅(qū)動的交互式信息可視化開發(fā)方法daisy

信息可視化技術(shù)可以通過抽象信息提供交互式的可視化表達形式，提高人們對復(fù)雜信息的感知能力，成為人們解釋現(xiàn)象、發(fā)現(xiàn)規(guī)律、輔助決策的強大工具。研究人員提出了基于信息可視化數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)分析技術(shù)，如二維、三維、二維、三維、三維、三維、三維、網(wǎng)絡(luò)（圖）、序列等信息可視化技術(shù)。此外，基于信息可視化任務(wù)的分類，研究人員提出了大量的交互技術(shù)，如動態(tài)過濾（dynamicquer）、全局視圖（輪廓和柱）、位移和傾斜（運動和陰影）、焦點和文章變形（分散和變形）、多視覺關(guān)系協(xié)調(diào)（多視覺關(guān)系）等。隨著信息可視化技術(shù)的發(fā)展，越來越多的應(yīng)用于經(jīng)濟智能和長壽生物科學(xué)家在原有信息可視化技術(shù)和交互技術(shù)方面的需求日益增長。然而，嵌入式信息可視化軟件的開發(fā)和實施仍然非常復(fù)雜。對于與信息可視化相關(guān)的各種可視化技術(shù)和交互技術(shù)，只有信息可視化研究領(lǐng)域的專家才能掌握，不同的可視化技術(shù)和交互技術(shù)都需要復(fù)雜、重復(fù)的開發(fā)。這一問題使得信息可視化應(yīng)用難以解決。擁有信息可視化經(jīng)驗的用戶（非專家用戶）需要一個統(tǒng)一的開發(fā)方法來簡單快速實現(xiàn)特定領(lǐng)域的嵌入式信息可視化應(yīng)用。該方法需要對各級、網(wǎng)絡(luò)和多媒體數(shù)據(jù)提供統(tǒng)一的支持，需要對各種可視化技術(shù)和交互技術(shù)提供統(tǒng)一的支持，以及對信息可視化任務(wù)的支持。研究人員接受了這項研究。在這些研究中，一些[11、12、13、14、15、16和17]僅基于特定的數(shù)據(jù)類型，而沒有提供支持級別、網(wǎng)絡(luò)和多媒體數(shù)據(jù)的支持。一些只是對多段數(shù)據(jù)進行調(diào)整的支持。雖然提供了各種數(shù)據(jù)分析的可視化技術(shù)和交互技術(shù)，但提供了多段數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)機制的高級別支持。模型驅(qū)動式軟件開發(fā)是指對實際問題進行高層的抽象建模,并經(jīng)過模型轉(zhuǎn)換直至生成可執(zhí)行代碼的方法.基于界面模型的軟件開發(fā)方法是面向非專家用戶的模型驅(qū)動開發(fā)的重要方法之一.本文將模型驅(qū)動開發(fā)的思想用于交互式信息可視化軟件的統(tǒng)一開發(fā)方法的研究,提出了交互式信息可視化界面模型(interactiveinformationvisualizationinterfacemodel,簡稱IIVM);基于IIVM提出了交互式信息可視化的開發(fā)方法Daisy**,對該方法的兩個核心技術(shù):IIVM建模與描述文件生成方法、系統(tǒng)自動生成方法進行論述,并提供了支撐工具箱;最后將其應(yīng)用于制造業(yè)的交互式信息可視化軟件開發(fā).實例表明,Daisy能夠提供對層次、網(wǎng)絡(luò)、多維等數(shù)據(jù)類型的統(tǒng)一支持,對各種可視化技術(shù)與交互技術(shù)的統(tǒng)一支持,對信息可視化任務(wù)的統(tǒng)一支持.目前可視化算法庫支持Treemap,DOITree,CirclePacking,RadialGraph,ScatterPlot,FisheyeMenu,NestedCircleFisheye等算法.1等方法與工具信息可視化源于計算機圖形學(xué)、用戶界面等研究領(lǐng)域的促進與發(fā)展,研究者針對7種數(shù)據(jù)類型提出了大量信息可視化技術(shù),例如,層次信息可視化技術(shù)中的Treemap,DOITree,HyperbolicTree,ConeTree等;多維信息可視化技術(shù)中的ScatterPlot,Parallelcoordinates等;網(wǎng)絡(luò)信息可視化中的RadialGraph等.針對信息可視化的主要任務(wù),即總覽(overview)、縮放(zoom)、過濾(filter)、詳細查看(details-on-demand)、關(guān)聯(lián)(relate)等,研究者提出了大量交互技術(shù),主要包括動態(tài)過濾、全局+詳細、平移+縮放、焦點+上下文及變形、多視圖關(guān)聯(lián)協(xié)調(diào)等技術(shù).伴隨著各種可視化技術(shù)與交互技術(shù)的發(fā)展,研究者提出了一系列方法與工具,用于支持某一種數(shù)據(jù)類型的交互式信息可視化軟件的開發(fā).其中,用于網(wǎng)絡(luò)可視化的包括Pad++,JAZZ,Piccolo,Graphviz,GVF,Pajek等方法與工具;用于多維可視化的以Polaris為代表.上述方法與工具僅針對某一種特定的數(shù)據(jù)類型,而我們提出的Daisy提供對層次、網(wǎng)絡(luò)、多維等數(shù)據(jù)類型的統(tǒng)一支持.用戶在對某一個目標信息概念實體(conceptualentity)進行可視化分析時,需要將該概念實體轉(zhuǎn)換為一個信息多面體(multi-facet),將其分解為具有關(guān)聯(lián)的多個信息側(cè)面(facet),每個信息側(cè)面是與目標信息概念實體相關(guān)的信息,通過一種可視化技術(shù)呈現(xiàn)于一個視圖中,為目標概念實體的分析提供具有語義關(guān)聯(lián)的多角度支持.多視圖關(guān)聯(lián)協(xié)調(diào)的用戶界面能夠改善用戶對可視化信息的認知用于支持多視圖關(guān)聯(lián)協(xié)調(diào)軟件開發(fā)的方法與工具主要包括Snap-Together,GeoVISTA,PRISMA等.上述多視圖關(guān)聯(lián)協(xié)調(diào)系統(tǒng)的開發(fā)方法主要關(guān)注對多視圖關(guān)聯(lián)協(xié)調(diào)機制的實現(xiàn),未能提供支持常用可視化技術(shù)與交互任務(wù)的集成框架.我們提出的Daisy在支持多視圖關(guān)聯(lián)協(xié)調(diào)機制的同時,圍繞著主要信息可視化任務(wù),提供對各種常用可視化技術(shù)與交互技術(shù)的統(tǒng)一支持機制.與Daisy目標較為接近的包括IVCI,InfoVis,Prefuse,ManyEyes.它們都旨在提供通用開發(fā)方法與工具平臺,用于快速構(gòu)建交互式可視化應(yīng)用.IVCI本質(zhì)上是一個可視化算法包,而并未提供一套通用方法與工具箱.InfoVis面向?qū)哟?、網(wǎng)絡(luò)、多維數(shù)據(jù)類型提供了基于關(guān)系表的統(tǒng)一支持,并且提供了對Treemap,node-linkdiagram,ScatterPlot等可視化算法以及對動態(tài)過濾的支持.InfoVis將各種可視化與交互技術(shù)封裝為界面組件庫,在創(chuàng)建新應(yīng)用時靈活性不高,也沒有提供對多視圖關(guān)聯(lián)協(xié)調(diào)機制的支持.Prefuse面向?qū)哟巍⒕W(wǎng)絡(luò)、多維數(shù)據(jù)類型提供了基于節(jié)點和邊的統(tǒng)一支持,提供了對Treemap,Hyperbolictree,node-linkdiagram,ScatterPlot等可視化算法以及FisheyeMenu變形算法的支撐,提供了對總覽、縮放、過濾、詳細查看等任務(wù)的支持.Prefuse對各種算法僅進行了一定程度的封裝,提供了比InfoVis更為靈活的方法與工具.然而Prefiuse并未提供一個集成開發(fā)環(huán)境,也未對多視圖關(guān)聯(lián)協(xié)調(diào)機制提供高層支持,在構(gòu)建領(lǐng)域應(yīng)用時仍然需要用戶對其組件庫進行學(xué)習(xí)與再開發(fā).ManyEyes面向Internet用戶,提供了一個用于快速構(gòu)建簡單可視化網(wǎng)頁的網(wǎng)站.但其構(gòu)建的可視化應(yīng)用都較為簡單,缺乏靈活性與可擴展性,也未提供對多視圖關(guān)聯(lián)協(xié)調(diào)機制的支持,因此不能支持復(fù)雜的應(yīng)用.IVCI,InfoVis及Prefuse均基于Card等提出的信息可視化參考模型,以數(shù)據(jù)流動中的一系列映射指導(dǎo)具體應(yīng)用的軟件程序開發(fā).該模型適合于對較低層次的軟件結(jié)構(gòu)與程序開發(fā)方法進行指導(dǎo),然而對領(lǐng)域應(yīng)用的開發(fā)而言,仍然需要大量低層次的程序開發(fā)工作.與上述方法與工具相比,Daisy在支持層次、網(wǎng)絡(luò)、多維等數(shù)據(jù)類型的多種可視化算法與交互技術(shù)的基礎(chǔ)上,提供了對多視圖關(guān)聯(lián)協(xié)調(diào)機制的靈活支撐.2IIVM2.1界面模型描述在界面模型驅(qū)動的軟件開發(fā)方法中,完備的用戶界面模型需要對5個組成元素即任務(wù)(usertask)、用戶(user)、領(lǐng)域?qū)ο?domain)、表征(presentation)、對話(dialog)及其映射關(guān)系進行描述.其中,任務(wù)、用戶及領(lǐng)域?qū)ο笤貙儆诮缑婺Ｐ偷某橄蠼M成元素(abstractelement),表征、對話元素屬于界面模型的具體組成元素(concreteelement),具體組成元素構(gòu)成了可運行的用戶界面,界面模型驅(qū)動的軟件開發(fā)即界面模型中的抽象組成元素與具體組成元素之間的映射問題.我們根據(jù)文獻中的界面模型構(gòu)建交互式信息可視化界面模型IIVM.如圖1所示,IIVM由一系列模型與映射關(guān)系組成.主要包括信息模型(informationmodel,簡稱IM)、任務(wù)模型(taskmodel,簡稱TM)、用戶模型(usermodel,簡稱UM)、可視化表征模型(visualpresentationmodel,簡稱VM)、對話模型(dialogmodel,簡稱DM).IM對應(yīng)著上述完備界面模型中的領(lǐng)域?qū)ο竽Ｐ?用于對領(lǐng)域應(yīng)用中的信息及其統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型進行描述.信息被描述為一系列信息概念實體,每個信息概念實體包含多個信息側(cè)面及其關(guān)聯(lián).每個信息側(cè)面被描述為數(shù)據(jù)節(jié)點和關(guān)聯(lián)的集合,作為層次、網(wǎng)絡(luò)、多維等數(shù)據(jù)的統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型.IM是對信息可視化參考模型中數(shù)據(jù)表(DataTable)的擴展.TM對領(lǐng)域應(yīng)用中的交互任務(wù)進行描述.交互任務(wù)被描述為一系列原子任務(wù)的序列集合,用于對主要交互任務(wù)即總覽、縮放、過濾、詳細查看、關(guān)聯(lián)等進行描述.UM對領(lǐng)域應(yīng)用中有不同的信息需求的用戶角色進行描述,作為交互式信息可視化的個性化用戶界面的支撐.VM對界面中3種類型的可視化表征元素進行描述,包括對視圖容器、可視結(jié)構(gòu)(visualstructure)、交互控件(動態(tài)過濾條和視覺屬性圖例)的描述,VM是對信息可視化參考模型中可視結(jié)構(gòu)與視圖(view)的擴展.DM對用戶在完成任務(wù)時與可視化表征之間的交互方式(鼠標拖放、鍵盤按鍵等)進行描述.VM和DM描述的是用戶最終可以直接訪問的可運行界面,即界面模型的具體組成元素,我們稱其為實體模型(entitymodel).IM,TM及UM描述的是用戶通過VM和DM間接訪問的界面,即界面模型的抽象組成元素,我們稱其為概念模型(conceptualmodel).例如,當用戶拖動(DM)動態(tài)過濾條對ScatterPlot圖(VM)進行直接的交互操作時,用戶是通過ScatterPlot圖形節(jié)點的變化間接訪問圖形所表征的信息(IM),并且通過動態(tài)過濾條的鼠標拖動這一對話方式間接地完成過濾任務(wù)(TM).IIVM所描述的問題是:對于給定用戶u、信息i與任務(wù)t,找到對應(yīng)的界面可視化表征v和交互對話方式d,使用戶u可以直接通過可視化表征v和交互對話方式d來完成對信息i的任務(wù)t,也即概念模型到實體模型的C-E映射問題(C-Emapping).如圖1所示,為了對C-E映射問題進行描述,我們對UM-IM映射(U-Imapping)、IM-TM映射(I-Tmapping)、IM-VM映射(I-Vmapping)、TM-VM映射(T-Vmapping)、TM-DM映射(T-Dmapping)、VM-DM映射(V-Dmapping)進行描述.UM-IM映射用于對領(lǐng)域應(yīng)用中不同用戶角色可訪問的信息進行描述.IM-TM映射用于描述各個信息側(cè)面需要的交互任務(wù).IM-VM映射用于描述信息模型與3類可視化表征的映射.TM-VM映射用于描述交互任務(wù)中包含的可視化表征.TM-DM映射用于描述交互任務(wù)對應(yīng)的物理交互設(shè)備對話方式.VM-DM映射用于對可視化表征可接收的物理交互設(shè)備對話方式進行描述.在C-E映射中存在兩類映射約束問題:一類是IM-VM映射中的布局算法約束,即布局算法類型對空間基映射與圖形節(jié)點視覺屬性映射的約束;另一類是TM-VM映射與TM-DM映射中的原子任務(wù)唯一性約束.2.22.iiv的組成描述2.2.1數(shù)據(jù)節(jié)點關(guān)聯(lián)定義信息模型由領(lǐng)域信息概念實體集合組成.每個信息概念實體作為一個信息多面體,由具有關(guān)聯(lián)關(guān)系的信息側(cè)面組成.每個信息側(cè)面由數(shù)據(jù)節(jié)點集合及數(shù)據(jù)節(jié)點關(guān)聯(lián)集合組成,對層次、網(wǎng)絡(luò)、多維等數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一描述.定義1(數(shù)據(jù)節(jié)點(DataNode,簡稱DN).DN=<DNID,Attribute1,Attribute2,…Attributen>.其中,DNID為數(shù)據(jù)節(jié)點標識.Attributei為數(shù)據(jù)屬性,Attributei=<AttrNamei,MetaDatai>,AttrNamei為第i個屬性名;MetaDatai為元數(shù)據(jù)類型,MetaDatai∈{nominal,ordinal,quantitative},nominal為名詞種類型,ordinal為順序型,quantitative為數(shù)值里.定義2(數(shù)據(jù)節(jié)點關(guān)聯(lián)(DataNodeRelation,簡稱DNR)).DNR=<SourceDNID,TargetDNID,Direction>.其中,SourceDNID和TargetDNID為源、目的數(shù)據(jù)節(jié)點標識;Direction∈{direct,undirect},表示有向與無向.定義3(信息側(cè)面(InfoFacet,簡稱IF).IF=<IFID,DNSet,DNRSet,DataSource>.其中,IFID為信息側(cè)面標識,DNSet是數(shù)據(jù)節(jié)點集合,DNRSet為數(shù)據(jù)節(jié)點關(guān)聯(lián)集合.DNSet可對層次、網(wǎng)絡(luò)、多維等數(shù)據(jù)節(jié)點集合進行統(tǒng)一描述.DNRSet可對層次和網(wǎng)絡(luò)類型節(jié)點的關(guān)系進行描述,對于多維型,DNRSer=.因此,JF可以對層次、網(wǎng)絡(luò)、多維等數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一描述.DataSource為數(shù)據(jù)源指針,可指向格式化文本文件、XML文件、關(guān)系數(shù)據(jù)庫等.定義4(信息側(cè)面關(guān)聯(lián)(InfoFacetRelation,簡稱IFR)).設(shè)SourceAttributeS與TargetAttributeS為信息側(cè)面SSourceIFID和TargetIFID中的數(shù)據(jù)屬性集合,設(shè)PRS=SourceAttribeuttributeS∩TargetAttributeS,若PRS≠,則對于Attribute∈PRS,稱信息側(cè)面SourceIFID和TargetIFID關(guān)于Attribute的關(guān)聯(lián)為IFR=<SourceIFID,TargetIFID,Attribute,Direction>.其中,Direction∈{direct,undirect}.定義5(信息概念實體(InfoConceptualEntity,簡稱IC)).IC=<IFSet,IFRSet>.其中,IFSet為信息側(cè)面集合,IFRSet為信息側(cè)面關(guān)聯(lián)集合.定義6(信息模型(IM)).IM=<ICSet>.其中,ICSet為信息概念實體集合.2.2.2目標圖形節(jié)點標識可視化表征模型對界面中3種類型的可視化表征元素進行描述,主要包括可視結(jié)構(gòu);視圖容器及關(guān)聯(lián);交互控件,如動態(tài)過濾條、視覺屬性圖例等.我們將Card等定義的可視結(jié)構(gòu)中的圖形標記分為兩種類型:圖形節(jié)點(GraphicalNode,簡稱GN)與圖形節(jié)點關(guān)聯(lián)(GraphicalNodeRelation,簡稱GNR),從而可以為信息模型與可視化表征模型之間的映射提供支撐.根據(jù)Bertin提出的視網(wǎng)膜變量(retinalvariable),取常用的形狀(shape)、顏色(color)、大小(size)、方向(orientation)、紋理(texture)等作為圖形節(jié)點的視覺屬性,給出如下定義:定義7(圖形節(jié)點).GN=<GNID,Label,Location,Shape,Color,Size,Orientation,Texture>.其中,Label是圖形節(jié)點的文本顯示標簽,Location是圖形節(jié)點的布局位置.定義8(圖形節(jié)點關(guān)聯(lián)).GNR=<SourceGNID,TargetGNIDirection>.其中,SourceGNID和TargetGNID是源和目的圖形節(jié)點標識,Direction∈{direct,undirect}.定義9(可視結(jié)構(gòu)).VS=<VSID,SpatialuSbstrate,GNSet,GNRSet>.其中,GNSet是圖形節(jié)點集合,GNRSet是圖形節(jié)點關(guān)聯(lián)集合.SpatiSpatialSubstrate為空間基,SpatialSuubstrate=<AxisSet>,AxisSet是軸Axis的集合,Axis=<AxisID,AxisType,DNAttribute,ValueRange>,AxisType∈{NoAxis,NominalAxis,OrdinaIAxis,QuantityAxis},其中,NoAxis表示無軸,用于層次和網(wǎng)絡(luò)類型數(shù)據(jù)的可視結(jié)構(gòu).NominaIAxis,OrdinalAxis及QuantityAxis表示名詞種類型、順序型及數(shù)值型3種軸,用于多維數(shù)據(jù)的可視結(jié)構(gòu).DNAttribute是軸對應(yīng)的數(shù)據(jù)節(jié)點屬性.ValueRange是軸刻度值集合.定義10(視,圖容器(ViewContainer,簡稱VC)).VC=<VCID,Location,Size,VS7D>.其中,VCID是視圖容器標識,InitLocation和InitSize是視圖容器的布局位置與大小,VSID是可視結(jié)構(gòu)標識.定義11(視圖容器關(guān)聯(lián)(ViewContainerRelation,簡稱VCR)).VCR=<SourceVCID,TargetVCID,DNAtribute,Directtion>.其中,SourceVCID和TargetVCID是源和目的視圖容器標識;DNAttribute是關(guān)聯(lián)屬性,與信息側(cè)面關(guān)聯(lián)屬性相對應(yīng).定義12(動態(tài)過濾條(DnamicQuerySlider,簡稱DQS)).DQS=<DQSID,VAID,DNAttribute,ValueRange,Min,Max>.其中DQSID是動態(tài)過濾條標識,VSID是該DQS控制的可視結(jié)構(gòu)標識,DNAttribute是用于過濾的數(shù)據(jù)節(jié)點屬性,ValueRange是DNAttribute屬性值范圍,Min和Max是屬性值過濾范圍最小值和最大值.定義13(視覺屬性圖例(GraphicalNodeLegend,簡稱GNL)).GNL=<GNLID,RetinalProperty,VSID,DNAttribute,Type,ValueSet>.其中,RetinalProperty是視覺屬性,RetinalPropertye{Shape,Color,Size,Orientation,TTexture};VSID是該GNL對應(yīng)的可視結(jié)構(gòu)標識;DNAttribute是該GNL對應(yīng)的數(shù)據(jù)節(jié)點屬性;Type是該視覺屬性的連續(xù)性類型,TVpe∈{Continuous,Discontinuous};ValueSet為RetinalProperty的取值范圍.定義14(可視化表征模型).VM=<VSSet,VCCRSet,ControlWidgetSet>.其中,VSSet是可視結(jié)構(gòu)集合;VCCRset=<VCSet,VCRSet>,是視圖容器集合(VCSet)與視圖容器關(guān)聯(lián)集合(VCRSet);Contro!mdgetSetc<DQSSet,GNLSet>,是動態(tài)過濾條集合(DQSSet)和視覺屬性圖例集合(GiNLSet).2.2.3保護節(jié)點信息面的服務(wù)平臺任務(wù)模型對子任務(wù)集合、子任務(wù)的原子任務(wù)組成及序列進行描述.用于對各種信息可視化任務(wù)描述.定義15(子任務(wù)(SubTask,簡稱ST)).ST=<ST7D),MetaTask1,MetaTask2,...,MetaTaskn>.其中,STID是子任務(wù)標識;MetaTaski是執(zhí)行ST過程中的第i項原子任務(wù),具有原子性,不可再分.定義16(任務(wù)模型).TM=<SubTaskSet,MetaTaskSet>.SubTaskSet是子任務(wù)集合,MetaTaskSet是原子任務(wù)集合.對于每個信息側(cè)面的交互式信息可視化任務(wù)域,我們預(yù)定義:·STIDSet={Overview,Pan,Zoom,FilterByAttrDynamicQuery,FilterByRetinalProperty,KeywordSearch,Detail,RelateToFacet,Focus/PlusContext}.即對信息側(cè)面的總覽、平移、縮放、通過數(shù)據(jù)節(jié)點屬性值的動態(tài)過濾、通過圖形節(jié)點視覺屬性值的過濾、關(guān)鍵字搜索、查看節(jié)點詳細信息、信息側(cè)面關(guān)聯(lián)過濾、焦點和上下文瀏覽.·MetaTaskSet={SelectFacetSelectNodeLayoutlnFacet,ShiftInFacet,ScalelnFacet,SetAttrRange,FilterByAttrRange,SelectRetinalProperty,FilterByRetinalValue,SetKeyword,SearchByKeyword,BrowseNodeDetail,FilterlnRelatedFacet,SetDistcortRadius,FousDistort},即選擇信息側(cè)面、選擇數(shù)據(jù)節(jié)點、總覽選中的信息側(cè)面、平移選中的信息側(cè)面、縮放選中的信息側(cè)面、設(shè)置數(shù)據(jù)節(jié)點屬性值范圍、通過屬性值范圍動態(tài)過濾、選擇視覺屬性、通過視覺屬性值過濾、設(shè)置關(guān)鍵字、關(guān)鍵字搜索、瀏覽選中節(jié)點詳細信息、在關(guān)聯(lián)信息側(cè)面中過濾、設(shè)置焦點變形半徑、焦點變形.●SubTaskSet={{Overview,SelectFacet,LayoutlnFacet},{Pan,SelectFacet,ShiftInFacet},{Zoom,SelectFacet,ScaleInFacet},{FilterByAttrDynamicQuery,SelectFacet,SetAttrRange,FilterByAttrRange},{FilterByRetinalProperty,SelectFacet,SelectRetinalProperty,FilterByRetinalValue},{KeywordSearch,SelectFacet,SetKeyword,SearchByKeyword},{Detail,SelectFacet,SelectNode,BrowseNodeDetail},{RelateToFacet,SelectFacet,SelectNode,FilterInRelatedFacet},{FocusPlusContext,SelectFacet,SetDistortRadius,FocusContextDistort}.2.2.4roluset用戶標識集合用戶模型對領(lǐng)域應(yīng)用中的用戶標識及角色分類進行描述.定義17(用戶模型).UM=<UserIDSet,RoleSet,UserRoleMappings>.其中,UserIDSet是用戶標識集合;RoleSet是特定領(lǐng)域應(yīng)用中的用戶角色集合;UserRoleMappings是用戶標識與角色的映射集合,UserRolepMapings?UserIDSet×RoleSet.2.2.5eha毒性監(jiān)測對話模型對物理交互設(shè)備的交互行為進行描述.定義18(對話模型).DM=<DeviceSet,BehaaviorSet,DBMappings>.其中,DeviceSet是物理交互設(shè)備集合,如鼠標、鍵盤、筆等;BehaviorSet是交互行為集合,如單擊、拖放等;DBMappings是物理交互設(shè)備與交互行為的映射集合,DBMappings?DeviceSet×BehaviorSet.2.32矩陣關(guān)系描述2.3.1role-icmap東南角UM-IM映射描述用戶模型與信息模型的映射.fUI是映射RoleSet→ICset.形式上,fUI=<Role-ICMappingsw>.Role-ICMappingsRoleSet×ICset,是RoleSet與ICset的映射集合.fUI描述了不同用戶角色可訪問的信息概念實體集合.2.3.2工作任務(wù)集合IM-TM映射描述信息模型與任務(wù)模型的映射.fIT是映射IFset→SubTaskSet.形式上,fIT=<IF-STMappings>.IF-STMappingsIFset×SubTaskSet,IFset是信息側(cè)面集合,SubTaskSet是子任務(wù)集合,fIT描述了各個信息側(cè)面對應(yīng)的交互式信息可視化任務(wù)集合.2.3.3點的布局映射、空間基映射和圖形節(jié)點的視覺屬性映射IM-VM映射描述信息模型與可視化表征模型的映射,共包括3個子映射fIV1,fIV2及fIV3.fIV1是映射ICset→VCCRset,描述信息概念實體與視圖容器及關(guān)聯(lián)集合的映射.形式上,fIV1=<IF-VCMappings,IFR-VCRMappings>.其中,IF-VCMappingsIFset×VCset,是IFset與VCset的映射集合;IFR-VCRMappingsIFRset×VCRset,是IFRset與VCRset的映射集合.fIV2是映射IF→VS,描述信息側(cè)面與可視結(jié)構(gòu)的映射fIV2包括3個子映射,分別描述信息側(cè)面與可視結(jié)構(gòu)中圖形節(jié)點的布局映射、空間基映射及圖形節(jié)點的視覺屬性的映射.形式上,fIV2=<IF-GNNRMapping,IF-SSMapping,IF-RPMapping>.其中:IF-GNNRMapping描述了信息側(cè)面與圖形節(jié)點的布局位置的映射.IF-GNNRMapping=<LayoutAlgorithmTpye>,LayoutAlgorithmTpye是布局算法類型.LayoutAlgorithmTpyee{Treemap,DOITrees,CirclePacking,RadialGraph,ScatterPlot,ParallelCoordinates,..}.IF-SSMappig描述信息側(cè)面與空間基的映射.IF-SSMapping=<<Attribute1,Axis1>,…,<Attributen,Axisn>>.Attributei是第i個軸Axisi對應(yīng)的數(shù)據(jù)節(jié)點屬性.IF-RPMapping描述信息側(cè)面與圖形節(jié)點的視覺屬性的映射.IF-RPMapping=<<Attribute1,RetinalProperty>,...,<Attributen,RetinalProperty>>.Attributei是視覺屬性RetinalProperty對應(yīng)的數(shù)據(jù)節(jié)點屬性.RetinalProperty∈{Shape,Color,Size,Orientation,Texture,...}fIV3是映射DN→ControlWidget,描述數(shù)據(jù)節(jié)點屬性與交互控件的映射fIV3包括兩個子映射,分別描述數(shù)據(jù)節(jié)點屬性與動態(tài)過濾條及視覺屬性圖例的映射fIV3=<Attr-DQSMapping,Attr-GNLMapping>.其中,Attr-DQSMapping描述數(shù)據(jù)節(jié)點屬性與動態(tài)過濾條的映射,Attr-DQSMapping=<Attribute,DQS>;Attr-GNLMapping描述數(shù)據(jù)節(jié)點屬性與視覺屬性圖例的映射,Attr-GNLMapping=<SAttribute,GNL>.2.3.4mt-vpm對可視化表征元素的表達TM-VM映射描述任務(wù)模型與可視化表征模型的映射.fTV是映射MetaTaskSet→VPTypeSet.形式上,fTV=<MT-VPMappings>.MT-VPMappingsMetaTaskSet×VPTypeSet,其中,MetaTaskSet是原子任務(wù)集合,VPTypeSet是可視化表征基本元素類型集合,VPTypeSet={GraphicaalNode,ViewContainer,DynamicQuelrySider,GraphicalNodeLegend,…}.fTV描述了任務(wù)模型中的原子任務(wù)與可視化表征模型中的可視化表征元素類型(可視結(jié)構(gòu)圖形節(jié)點、視圖容器、動態(tài)過濾條、視覺屬性圖例等)的映射關(guān)系.2.3.5mt-dbmakTM-DM映射描述任務(wù)模型與對話模型的映射.fID是映射MetaTaskSet→DBMappings.形式上,fTD=(MT-DBMappings).MT-DBMappingsMetaTaskSet×DBMappings,其中,MetaTaskSet是原子任務(wù)集合,DBrMappings是物理交互設(shè)備的交互行為集合.fID描述了各個原子任務(wù)對應(yīng)的物理交互設(shè)備的交互行為.2.3.6可視化表征元素表達VM-DM映射描述可視化表征模型與對話模型的映射.fVD是映射VPTypeSet→DBMappings.形式上,FVD=<VP-DBMappings>.VP-DBMappingsVPTypepgSet×DBMappin.fVD描述了對可視表征中的圖形節(jié)點、視圖容器、動態(tài)過濾條、視覺屬性圖例等可視化表征元素可進行的交互行為.2.4布局映射約束在概念模型與實體模型間的映射關(guān)系中,存在兩類映射約束:一類是IM-VM映射中fIV2產(chǎn)生的布局約束,即布局映射對空間基映射與圖形節(jié)點視覺屬性映射的約束;另一類是TM-VM映射fTV與TM-DM映射fTD中的原子任務(wù)唯一性約束.2.4.1布局算法類型形式上,布局約束ConstLayout=<LayoutAlgorithmTpye,AxisConst,RetinalConst>.其中,LayoutAlgorithmTpye是布局算法類型;AxisConst是由LayoutAlgorithmTpye產(chǎn)生的軸映射約束,AxisConst∈{NoAxis,NominalAxis,OrdinalAxis,QuantityAxis};RetinalConst是由LayoutAlgorithnmTpye產(chǎn)生的視覺屬性映射約束;RetinalConst{Shape,Color,Size,Orientation,Texture}.2.4.2vptypeconst和grap分離形式上,原子任務(wù)唯一性約束ConstMetaTask=<MetaTask,VPTypeConst,DBConst>.其中,MetaTask是原子任務(wù);VPTypeConst是MetaTast對應(yīng)的可視化表征基本類型約束,VPTypeConst∈{GraphicalNode,ViewContainer,DynamicQuerySlider,GraphicalNodeLegend,...};DBConst是MetaTask對應(yīng)的設(shè)備交互行為約束.對MetaTaski和MetaTaskj,若i≠j,則<VPTypeConsti,DBConsti>≠<VPTypeConstj,DBConstj).3基于iivm的嵌入式信息可視化方法3.1模型構(gòu)建與求解基于IIVM的交互式信息可視化開發(fā)過程如圖2所示.圖中縱向分為兩層,上層為開發(fā)過程(developmentprocess),下層為支撐工具箱(toolkit).圖中橫向?qū)⒄麄€開發(fā)過程分為兩個階段:建模(modeling)階段與系統(tǒng)自動生成(automaticgeneration)階段.IIVM是整個過程的核心,建模階段圍繞IIVM生成描述文件,系統(tǒng)自動生成階段以IIVM描述文件為基礎(chǔ),通過解析自動生成交互式信息可視化系統(tǒng)(IIVsystem).建模階段的目標是為交互式信息可視化的領(lǐng)域應(yīng)用構(gòu)建IIVM并生成IIVM描述文件.構(gòu)建模型的過程是一個迭代過程,首先對IIVM中的概念模型即IM,TM,UM以及實體模型VM,DM建模,然后對概念模型間的映射(UM-IM映射與IM-TM映射)、概念模型到實體模型的映射(IM-VM映射、TM-VM映射及TM-DM映射)、實體模型之間的映射(VM-DM映射)建模.最后生成基于XML的IIVM描述文件.對IIVM描述文件可以進行迭代設(shè)計,從而支持模型的復(fù)用與擴展.系統(tǒng)自動生成階段的目標是生成系統(tǒng)原型代碼并可進行二次開發(fā),生成可運行的交互式信息可視化系統(tǒng).IIVM描述文件基于聲明性的語言,僅僅給出了軟件系統(tǒng)的抽象描述,具體實現(xiàn)需要映射到相應(yīng)的實現(xiàn)技術(shù).這一過程首先對IIVM描述文件進行解析,基于映射知識庫(mappingKnowledgeBase)將IIVM描述文件映射到相應(yīng)的實現(xiàn)技術(shù),基于系統(tǒng)框架程序模板對組件進行組裝并生成代碼,生成原型系統(tǒng).對于生成的代碼可以作進一步的二次開發(fā),以彌補IIVM描述能力的不足,從而支持生成系統(tǒng)的可擴展性.在整個開發(fā)過程中,主要有以下工具提供支持:Daisy建模工具(Daisymodelbuilder)用于支持模型構(gòu)建與描述文件生成.Daisy系統(tǒng)生成工具(DaisyIIVgenerator)用于系統(tǒng)自動生成,基于映射知識庫對IIVM描述文件進行解析并嵌入系統(tǒng)框架程序模板生成代碼.Eclipse等Java工具用于對已生成代碼的二次開發(fā).Daisy框架組件庫用于對交互式信息可視化系統(tǒng)提供底層組件庫支持.3.2子任務(wù)集合的建立圖3為IIVM建模及生成IIVM描述文件的過程.開發(fā)者首先對IIVM的5個組成模型建模,然后對3種類型(概念模型間的映射、概念模型到實體模型的映射、實體模型間的映射)共6個子映射及約束建模,最后生成描述文件.由于XML具有平臺無關(guān)性、自描述性、易于標準化等特點,我們選擇XML作為IIVM描述文件語言.開發(fā)者可以使用Daisy建模工具對IIVM描述文件進行迭代設(shè)計,對專家用戶而言,可以直接使用XML編輯工具進行編輯.如圖4所示為IIVM描述文件的XML模式結(jié)構(gòu)圖,圖中每個矩形框表示XML文檔中的一個節(jié)點元素,下部的小方框內(nèi)的數(shù)字表示此類節(jié)點可能出現(xiàn)的次數(shù)范圍,后部的減號表示已展開,加號表示未展開.IIVM的5個組成模型的建模方法如下:(1)IM建模.IM中數(shù)據(jù)節(jié)點及關(guān)聯(lián)集合為數(shù)據(jù)源提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型,開發(fā)者首先將來源于不同數(shù)據(jù)源的原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為IM中數(shù)據(jù)節(jié)點與數(shù)據(jù)節(jié)點關(guān)聯(lián)的集合,形成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型.對原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的方法不是本文的研究重點,可參見文獻.然后,將數(shù)據(jù)節(jié)點及關(guān)聯(lián)集合形成信息側(cè)面,將多個具有數(shù)據(jù)屬性關(guān)聯(lián)的信息側(cè)面形成一個信息多面體即信息概念實體.將多個信息概念實體形成IM.IM描述文件模式如圖5所示.(2)TM建模.針對交互式信息可視化的常用任務(wù),Daisy預(yù)定義了子任務(wù)集合與原子任務(wù)集合.子任務(wù)集合包括對信息側(cè)面的總覽、平移、縮放、通過數(shù)據(jù)節(jié)點屬性值的動態(tài)過濾、通過圖形節(jié)點視覺屬性值的過濾、查看節(jié)點詳細信息、信息側(cè)面關(guān)聯(lián)過濾、焦點和上下文瀏覽、關(guān)鍵字搜索等.開發(fā)者可以對子任務(wù)、子任務(wù)的原子任務(wù)組成及序列進行編輯和擴展,形成TM,描述文件模式如圖6所示.(3)UM建模.對領(lǐng)域應(yīng)用的用戶角色進行分類,并建立用戶標識與用戶角色的映射關(guān)系,UM描述文件模式如圖6所示.(4)VM建模.根據(jù)信息概念實體包含的信息側(cè)面集合建立對應(yīng)的視圖容器集合;建立可視結(jié)構(gòu)標識集合,每個可視結(jié)構(gòu)默認選擇網(wǎng)絡(luò)型;建立動態(tài)過濾條與視覺屬性圖例的標識集合.VM描述文件模式如圖7所示.(5)DM建模.Daisy預(yù)定義了常用物理設(shè)備的交互行為,如鼠標雙擊、鼠標拖放、鍵盤按鍵等.設(shè)計者對物理設(shè)備與交互行為進行配對,并可以對其進行擴展,如加入筆手勢等,DM描述文件模式如圖6所示.如圖3所示對5個組成模型建模后,需要對3種類型共6個映射及其約束進行建模.首先,對概念模型間的映射(UM-IM映射與IM-TM映射)進行建模.(1)UM-IM映射.建立用戶角色Role與信息概念實體IC的一對多映射關(guān)系,描述文件模式如圖8所示.(2)IM-TM映射.建立各個信息側(cè)面IF與子任務(wù)ST的一對多映射關(guān)系,描述文件模式如圖8所示.通過上述概念模型間的兩個映射,描述不同用戶角色可以對哪些信息側(cè)面執(zhí)行哪些子任務(wù)的概念語義.然后,對概念模型與實體模型間的映射(IM-VM映射、TM-VM映射及TM-DM映射)進行建模,并建立映射約束.(1)IM-VM映射需建立fIV1,fIV2及fIV3三個映射,描述文件模式如圖9所示.對于fIV1,針對每個信息概念實體,建立其各個信息側(cè)面IF與視圖容器VC的一對一映射,并根據(jù)信息側(cè)面關(guān)聯(lián)IFR建立與視圖容器關(guān)聯(lián)VCR的一對一映射.對于fIV2,針對信息側(cè)面IF,通過布局算法類型LayoutAlgorithmType建立與圖形節(jié)點集合之間的布局映射;通過IF中數(shù)據(jù)節(jié)點屬性Attribute與軸Axis的一對一映射,建立空間基映射;通過IF中數(shù)據(jù)節(jié)點屬性Attribute與視覺屬性RetinalProperiy的一對一映射,建立圖形節(jié)點的視覺屬性編碼映射.對于fIV3,建立IF中數(shù)據(jù)節(jié)點屬性Attribute與動態(tài)過濾條DQS的一對一映射,并建立IF中數(shù)據(jù)節(jié)點屬性Attribute與視覺屬性圖例GNL的一對一映射.(2)TM-VM映射.建立原子任務(wù)MetaTask與可視化表征基本類型VPType的一對一映射關(guān)系,描述文件模式如圖8所示.(3)TM-DM映射.建立原子任務(wù)MetaTayk與設(shè)備交互行為DBMapping的一對一映射關(guān)系,描述文件模式如圖8所示.(4)建立C-E映射約束,即ConistLayout與ConstMetaTask.根據(jù)IM-VM映射中的布局算法類型LayoutAlgorithmType,建立對空間基的軸映射約束AxisConst,并建立對視覺屬性編碼的映射約束RetinalConst.根據(jù)TM-VM與TM-DM映射,建立原子任務(wù)MetaTask與可視化表征類型及設(shè)備交互行為的一對一約束,即VPTypeConst與DBConst.描述文件模式如圖10所示.最后,建立實體模型間的映射,即VM-DM映射.建立可視化表征基本類型VPType(圖形節(jié)點、視圖容器、動態(tài)過濾條、視覺屬性圖例等)與物理設(shè)備的交互行為DBMapping的一對一映射,描述文件模式如圖8所示.Daisy預(yù)定義了一系列映射,如可視結(jié)構(gòu)圖形節(jié)點的鼠標點擊、鼠標雙擊、鼠標懸停、鼠標拖放等,視圖容器的鼠標點擊、鼠標雙擊、鼠標拖放等,動態(tài)過濾條的鼠標拖放等,視覺屬性圖例的鼠標點擊等.設(shè)計者可以根據(jù)TM-VM映射和TM-DM映射對VM-DM映射進行擴展.通過構(gòu)建實體模型間的映射,描述了各種基本可視化表征對設(shè)備交互行為的響應(yīng)事件.在對IIVM的5個組成模型與6個映射建模完成之后,通過描述文件語言規(guī)范構(gòu)造器生成IIVM描述文件.3.3系統(tǒng)框架設(shè)計在系統(tǒng)自動生成階段,Daisy基于映射知識庫對IIVM描述文件進行解析,將抽象描述文件映射到具體的信息數(shù)據(jù)組件、可視化組件及控制組件,然后生成3種類型的代碼,將生成的代碼嵌入系統(tǒng)框架.系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)與底層組件庫如圖11所示.圖的上部表示用戶通過交互設(shè)備與系統(tǒng)界面中的圖形元素進行對話.圖的中部表示系統(tǒng)運行時的內(nèi)部框架結(jié)構(gòu),其中包括運行時流程(以實線箭頭表示)、運行時功能處理模塊(以橢圓表示)以及運行時數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(以矩形表示),在框架結(jié)構(gòu)虛線上部標出了開發(fā)者定義的部分,即生成代碼對應(yīng)的位置.圖的下部為Daisy組件庫,共包括4類組件庫,為運行時框架提供支撐(以虛線箭頭表示).系統(tǒng)框架中包括5類功能處理模塊與4類數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu).功能處理模塊包括交互事件控制模塊(InteractiveEventControl)、原子任務(wù)控制模塊(MetaTaskControl)、信息數(shù)據(jù)訪問模塊(InfoDataAccess)、可視化表征映射模塊(VisualPresentationMap)及繪制模塊(Render).數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包括信息數(shù)據(jù)(InfoData)、可視化表征數(shù)據(jù)(VisualPresentation)、圖形元素數(shù)據(jù)(InterfaceGraphElements)及交互上下文數(shù)據(jù)(InteractiveContext).運行時組件庫包括4類:控制組件庫(ControlLib)、繪制組件庫(RenderLib)、信息數(shù)據(jù)組件庫(InfoDataLib)及可視化表征組件庫(VisualPresentationLib).系統(tǒng)框架的循環(huán)處理流程開始于用戶通過交互設(shè)備(InteractiveDevice)對界面(UIdisplay)中圖形的交互動作.系統(tǒng)首先通過交互事件控制模塊對交互事件對應(yīng)的交互任務(wù)進行分類,分類時根據(jù)當前的交互上下文數(shù)據(jù),其中暫存著當前的交互任務(wù)執(zhí)行狀態(tài),如已選中的界面可視化表征數(shù)據(jù)集合等.每當一個原子任務(wù)執(zhí)行后,交互上下文數(shù)據(jù)將被更新.交互事件控制模塊對交互任務(wù)分類后,將原子任務(wù)的執(zhí)行控制交由原子任務(wù)控制模塊.原子任務(wù)控制模塊將執(zhí)行兩類原子任務(wù).一類不涉及信息數(shù)據(jù)的讀取,僅針對界面可視化表征的圖形元素的變換任務(wù)(如平移、縮放、變形等).對于此類任務(wù),原子任務(wù)控制模塊調(diào)用控制組件庫中相關(guān)功能組件,對交互上下文中暫存的可視化表征數(shù)據(jù)集合進行變換,將變換后的可視化表征數(shù)據(jù)重新繪制(render)成圖形元素數(shù)據(jù),并輸出到界面中進行顯示.另一類涉及信息數(shù)據(jù)的讀取,如動態(tài)過濾、關(guān)鍵字搜索等,原子任務(wù)控制模塊調(diào)用控制組件庫中相關(guān)功能組件,將控制交由信息數(shù)據(jù)訪問模塊.信息數(shù)據(jù)訪問模塊調(diào)用信息數(shù)據(jù)組件庫中相關(guān)功能組件,對信息數(shù)據(jù)集合進行訪問并生成信息數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(包括信息概念實體、信息側(cè)面、信息側(cè)面關(guān)聯(lián)、數(shù)據(jù)節(jié)點、數(shù)據(jù)節(jié)點關(guān)聯(lián)、數(shù)據(jù)節(jié)點屬性列等).信息數(shù)據(jù)訪問模塊將控制交由可視化表征映射模塊,可視化表征映射模塊調(diào)用可視化表征組件庫中的相關(guān)功能組件,將信息數(shù)據(jù)生成可視化表征數(shù)據(jù)(包括視圖容器、視圖容器關(guān)聯(lián)、可視結(jié)構(gòu)、空間基、圖形節(jié)點、圖形節(jié)點關(guān)聯(lián)、動態(tài)過濾條、視覺屬性圖例等).然后,再由繪制模塊生成圖形元素數(shù)據(jù)輸出到界面顯示.用戶在界面顯示中接收到反饋,一個循環(huán)處理流程結(jié)束.隨著用戶進一步的交互行為再進入下一次循環(huán).系統(tǒng)框架需要底層Daisy組件庫的支撐,如圖11所示,共包括4類組件庫.(1)控制組件庫.該庫為原子任務(wù)控制模塊與交互上下文數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)提供支撐.主要包括用于交互事件監(jiān)聽的組件InteractiveEventListener、用于交互上下文數(shù)據(jù)管理的組件InteractiveContextControl、用于在視圖容器中呈現(xiàn)整體可視結(jié)構(gòu)的組件OverviewControl、用于在視圖容器中平移可視結(jié)構(gòu)的組件PanControl、用于在視圖容器中縮放可視結(jié)構(gòu)的組件ZoomControl、用于在視圖容器中過濾可視結(jié)構(gòu)的組件QueryFilterControl、用于在視圖容器中對可視結(jié)構(gòu)變形的組件DistortionControl.(2)繪制組件庫.該庫為繪制模塊和界面圖形元素數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)提供支撐.主要包括用于繪制視圖容器及關(guān)聯(lián)的組件ViewContainerRender、繪制可視結(jié)構(gòu)中的軸的組件AxisRender、繪制具有視覺屬性(形狀、顏色、大小等)的圖形節(jié)點的組件NodeRender、繪制圖形節(jié)點連接邊的組件EdgeRender、繪制文本標簽的組件LabelRender、繪制動態(tài)過濾條的組件DynamicQueryRender、繪制視覺屬性圖例的組件LegendRender.(3)信息數(shù)據(jù)組件庫.該庫為信息數(shù)據(jù)訪問模塊與信息數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)提供支撐.主要包括用于讀取XML文件的組件InfoDataXMLReader、用于讀取關(guān)系數(shù)據(jù)庫的組件InfoDataSQLReader、用于數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換(將Nominal,Ordinal,Quantity類型轉(zhuǎn)化為string,float等類型)的組件InfoDataTypeAdater、用于信息數(shù)據(jù)集合檢索的組件InfoDataQuery,以及用于數(shù)據(jù)節(jié)點及關(guān)聯(lián)、信息側(cè)面及關(guān)聯(lián)、信息概念實體、屬性列等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的組件.(4)可視化組件庫.該庫為可視化表征映射模塊與可視化表征數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)提供支撐.主要包括用于視圖容器布局的組件ViewContainerLayout、可視結(jié)構(gòu)布局的組件VisualStructureLayout、軸映射組件AxisMap、圖形節(jié)點視覺屬性映射組件GraphicalPropertyMap、動態(tài)過濾條映射組件DynamicQueryMap,以及用于視圖容器及關(guān)聯(lián)、可視結(jié)構(gòu)、圖形節(jié)點及關(guān)聯(lián)、動態(tài)過濾條的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的組件.系統(tǒng)自動生成階段的主要目標是針對上述系統(tǒng)框架中3個功能處理模塊(信息數(shù)據(jù)訪問模塊、可視化表征映射模塊及交互事件控制模塊),生成3種類型的代碼.系統(tǒng)自動生成階段的流程如圖12所示.IIVM描述文件是對交互式信息可視化系統(tǒng)的聲明性的抽象描述,需要將其映射為系統(tǒng)能夠理解的具體實現(xiàn).映射知識庫中描述了映射規(guī)則,用于將IIVM描述文件的語言翻譯為對應(yīng)的Daisy組件名稱、方法、參數(shù)等程序代碼語言.Daisy系統(tǒng)生成工具根據(jù)映射知識庫對IIVM描述文件進行解析.解析主要分為3個方面:(1)對IM,UM及UM-IM映射的解析.通過對用戶角色、信息概念實體集合及二者映射關(guān)系的解析,映射至信息數(shù)據(jù)組件庫,用于生成領(lǐng)域信息概念實體集合、信息概念實體包含的信息側(cè)面及關(guān)聯(lián)集合、信息側(cè)面中數(shù)據(jù)節(jié)點及關(guān)聯(lián)集合的構(gòu)造代碼.(2)對IM,VM,IM-VM映射的解析.主要通過對信息模型與可視化表征模型的子映射的解析,映射至可視化組件庫,用于生成視圖容器集合、視圖容器中的可視結(jié)構(gòu)、可視結(jié)構(gòu)中的空間基、圖形節(jié)點及關(guān)聯(lián)集合、圖形節(jié)點中的圖形屬性等的構(gòu)造代碼.(3)對TM,VM,DM,TM-VM映射、TM-DM映射及VM-DM映射的解析.主要通過對原子任務(wù)與設(shè)備交互行為之間映射關(guān)系的解析,映射至控制組件庫,生成對各種可視化表征的交互事件響應(yīng)的處理代碼.Daisy系統(tǒng)生成工具將3種類型的生產(chǎn)代碼分別嵌入到系統(tǒng)框架Java程序中.開發(fā)者可以使用Eclipse等工具對其進行二次開發(fā),對系統(tǒng)功能進行擴展,也可以直接生成交互式信息可視化系統(tǒng)原型.4模型建立界面我們將Daisy應(yīng)用于制造業(yè)的交互式信息可視化原型系統(tǒng)開發(fā)中,表1列出了其部分需求,其中包括用戶角色(userrole)、信息概念實體(InfoConceptualEntity)、信息側(cè)面(InfoFacet)、數(shù)據(jù)屬性(dataattributes)、數(shù)據(jù)類型(datatype)、可視化算法(visualization)、交互任務(wù)(InteractionTask)等.由表1可見,該應(yīng)用實例需要滿足以下主要需求:(1)能夠?qū)哟?、網(wǎng)絡(luò)、多維等數(shù)據(jù)類型進行統(tǒng)一處理,如表1中Datatype—欄涉及網(wǎng)絡(luò)型(network)、層次型(tree)與多維型(multi-dimension);(2)能夠支持面向?qū)哟?、網(wǎng)絡(luò)、多維等數(shù)據(jù)類型的主流可視化技術(shù),如表1中Visualization—欄列出了Radialgraph,Circlepacking,DOItree及Scatterplot等可視化技術(shù);(3)能夠涵蓋各種信息可視化任務(wù),并提供相關(guān)交互技術(shù),如表1中InteractionTask—欄列出了常見的信息可視化任務(wù).我們使用Daisy工具箱構(gòu)建上述應(yīng)用實例.首先,使用Daisy建模工具建立IIVM并生成XML描述文件.如圖13所示為使用Da