[發明專利]一種學生評測數據畫像的地圖可視化方法及系統

有效

• 申請號: 202110593498.7
• 申請日: 2021-05-28
• 公開（公告）號: CN113220773B
• 公開（公告）日: 2023-09-01
• 發明（設計）人: 周東波;李貝;黃景;劉明勇;蔡鳳銀
• 申請（專利權）人: 華中師范大學
• 主分類號: G06F16/26
• 分類號: G06F16/26;G06F17/18;G06T11/20;G06Q50/20
• 代理公司: 北京力量專利代理事務所(特殊普通合伙) 11504
• 代理人: 徐穎超

1.一種學生評測數據畫像的地圖可視化方法，其特征在于，包括如下步驟：

定義學生評測數據畫像的主題統計空間組織模型，通過區塊化、層次化以及評價主題采集學生評測畫像各類校園活動數據，進行歸一化處理，形成標準數據集；所述的學生評測數據畫像的主題統計空間組織模型，將畫像空間模型定義為V_indic＝{X_i|i∈N},X_i＝f(P_i，S_i),其中V_indic表示畫像空間，N為自然數，該畫像空間包含多個指標域X_i，按需可增減，每個指標域又包含多個子指標域，各類指標域又包含該指標占比大小P_i和該指標評分S_i變量，其中各類指標占比大小之和為1，表示為

定義評測數據畫像的地圖空間模型及其表達方法，根據評測主題，利用地圖空間中特有的點、線、面、圖層組織與圖元可視化元素，構建畫像的地圖空間表達；所述的構建評測數據畫像的地圖空間模型，將地圖空間模型定義為V_map＝{L_i|i∈N}，L_i＝f(S_i,W_i,P_i),其中V_map表示地圖空間，N為自然數，L_i為圖層，按需可增減，S_i為點，W_i為線，P_i為面，如上述公式，地圖空間由多個圖層構成，圖層又包含點、線、面這些可視元素，利用這些可視元素個性化展示學生畫像；

建立評測數據畫像的主題統計空間組織模型與地圖空間模型的映射規則，根據指標類型、指標占比這些關鍵因素為畫像空間定制地圖空間，將采集到的畫像空間數據轉化為具有多維、時空、層次特點的地圖空間數據，用地圖空間可視元素展現畫像評價指標，指標類型包括思想政治、專業學習和日常生活；

個性化評測數據畫像的地圖可視化與析表達，通過圖層操作分析提取學生個體、群體特征信息，生成各類別的學生畫像，可視化學生日常行為，分析學生日常行為特點，輔助家長和/或教師監督其學習過程，

個性化畫像表達，利用圖層分析提取學生個體、群體特征信息，不同圖層代表不同學生個體或群體，利用圖層顏色這些可視化要素,結合圖層的合、并、差操作實現對畫像信息的顯出展示，為觀測者提供學生個體及群體直觀且精確的描述，從而進行有針對性的干預和指導，具體為：

構建圖層顏色與指標評分的對應關系，圖層顏色采用RGB色彩模式,實現對分值的顯出展示，兩取值區間的對應關系表示為：

其中x為某學生在某子指標下的評分，max(x)為分值取值區間的最大值，min(x)為分值取值區間最小值；X’為該子指標區域所取的RGB色彩值，取值形式可為單色(X’,0，0)，雙色(X’,X’,0)或三色(X’,X’,X’)；

利用圖層顏色,實現對分值的顯出展示，借助地圖圖層的合、并、差這些方法操作圖層顏色，篩選關鍵信息數據，個性化展示學生畫像，圖像的特點是每個像素在計算機看來都是一個數字取值，對顏色值進行一定的數學運算，將得到不同的疊加效果；借助QGIS的混合模式按需生成不同的疊加效果，繼而生成個體畫像、群體畫像和個體差異畫像，研究學習者的個體行為與群體特征；

生成個體畫像的方法，地圖空間包含兩類圖層:基礎圖層和疊加圖層，其中基礎圖層用于初始化當前地圖各種基礎參數，包括基礎顏色和邊界信息，疊加圖層代表學生畫像，簡稱畫像圖層，根據采集到的數據對基礎圖層各個子分區進行點亮或變暗操作構建畫像圖層；點亮操作定義為：C＝MAX(A,B),(BA)，變暗操作定義為:C＝MIN(A,B),(BA)，其中A定義為基礎圖層的顏色值,B定義為點亮操作的顏色值，C定義為畫像圖層的顏色值，具體操作為：利用采集到的數據對該學生的各項指標進行評分，采用上述操作定義公式根據分值比重對最小單位指標子區域進行點亮或變暗操作，按照顏色與分值對應公式求出顏色值B，根據B和A的取值求出該區域顏色值C,對該畫像圖層區域進行點亮和變暗操作操作，按照此種方法對該生的每個指標區域進行著色操作，生成個體畫像圖層；

利用圖層融合生成群體畫像，具體操作為借助QGIS混合模式下的“添加”實現，將疊加的兩個圖層顏色值簡單相加，該模式特別適合于高亮顯示要素，操作公式定義為C1＝A1+B1,其中A1定義為下面圖層的顏色值，B1定義為上面圖層的顏色值，C1定義為上下融合圖層的顏色值，根據學生1的某區域指標分值，求出對應顏色值為A1，根據學生2同區域指標分值，求出對應區域顏色值為B1，上述按照操作公式C1＝A1+B1求出融合圖層下該區域的顏色值C1，按照此方法得到學生1和學生2在該區域下的融合圖層后，將融合圖層的顏色值與學生3按照相同方法進行融合操作，以此類推，得到整個學生群體在該指標區域下的融合圖層，進一步地，得到各個指標區域的群體融合圖層，區域顏色深淺代表群體在某指標區域的表現高低，對區域圖層進行并操作得到群體畫像圖層；

圖層差操作能反應不同學生個體行為表現差異，具體操作為借助QGIS混合模式下的“差值”實現，對兩個不同畫像圖層的各個指標區域進行差值操作，差值操作定義為：C2＝|A2-B2|,其中A2定義為下面圖層的顏色值，B2定義為上面圖層的顏色值，C2定義為上下差值圖層的顏色值，根據學生1的某指標分值，求出對應區域顏色值為A2，根據學生2的某指標分值，求出對應區域顏色值為B2，對兩圖層進行差值操作，得到區域顏色C2，對每個區域都進行差值操作，得到學生1與學生2的差值畫像圖層，該差值圖層所呈現的區域顏色深淺反應兩學生在各指標下的分值差異高低，進而反應個體行為表現差異程度。