面向时空叙事的地理场景时间推演方法、装置和设备

1.本技术涉及地理信息可视化领域，特别是涉及一种面向时空叙事的地理场景时间推演方法、装置和计算机设备。


背景技术：

2.随着信息和通信技术（information and communication technology, ict）的发展，地理信息的内涵逐渐丰富，从自然、人文二元空间的表达方法转变为自然、人文、信息三元空间的联系纽带。通过建立能够反映客观世界地理实体动态过程的gis时空模型，gis在时空叙事领域的用途更具广阔。微软研究院所研发的rin（rich interactive narratives）集成了地图、音频、视频、文本，将传统叙事形式与新的可视化技术融合在一起，构建了一个富媒体的交互式数字叙事工具。esri公司研发的arcgis storymaps，将web地图与图片、视频、叙事文本及其他媒体结合起来，提供了多样化的地图故事模板，使用户能够创建、发布和分享自己制作的地图故事。这些应用的研发，为构建一个更为直观、立体、更具沉浸感的多维、动态、可交互的时空叙事方法体系提供了新思路。
3.针对传统时空数据模型的缺陷，闾国年等提出了地理场景内涵的相关定义。地理场景是一定时空范围内具有内部一致性的地理场景要素及其动态过程的综合体。通过构建地理场景的数据模型、计算模型和表达模型，可以实现对地理对象和地理过程的空间定位、几何形态、属性特征、要素关系、演化过程和语义描述等地理信息六要素的综合描述和集成表达，可以通过地理场景的构建实现基于gis的时空叙事。其中，地理场景数据模型主要基于地理信息六要素集成表达的几何代数统一模型进行构建；地理场景计算模型可利用多源信息求解的数学空间，构建相应的映射、关联及算子化求解策略；地理场景表达模型需兼顾时空分布、演化过程和要素相互作用，结合数字地图、虚拟现实和全息成像等技术进行构建，实现更具生动的时空叙事过程。
4.现有时空数据模型多侧重于表现地理要素在不同时刻的瞬时状态，往往将时间作为地理要素的属性，忽略了对地理要素演化过程及时态关系的描述，不能支持依赖于时空框架连续变化的一系列复杂地理现象发展演化过程的表达与建模。因此，现有技术存在适应性不佳的问题。


技术实现要素：

5.基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够实现地理场景的可视化表达的面向时空叙事的地理场景时间推演方法、装置、计算机设备和存储介质。
6.一种面向时空叙事的地理场景时间推演方法，所述方法包括：定义并获取待处理的地理场景中的地理要素信息及地理要素的要素动作信息；根据所述地理要素信息和所述要素动作信息构建地理场景模型；所述地理场景模型为一棵包含所述待处理的地理场景的场景结构树；所述场景结构树包括根节点、叶节点和其他节点；所述根节点和所述其他节点为包含子节点的地理场景，存储了所述地理场景
下属的子场景的地理场景时态拓扑关系模型所对应的场景dag图；所述叶节点对应叶场景，包含所述叶场景中地理要素的要素动作信息，存储了所述叶场景中地理要素的要素动作时态拓扑关系模型所对应的动作dag图；所述场景dag图中，节点的时间属性包括：场景开始时间、场景结束时间和场景持续时间，节点的关系信息为场景之间的时间关系；所述动作dag图中，节点的时间属性包括：动作开始时间、动作结束时间、动作延迟时间和动作持续时间，节点的关系信息为要素动作之间的时间关系；其中，所述动作dag图中所述动作延迟时间、所述动作持续时间和节点的关系信息能够从所述要素动作信息中获取；根据所述地理场景模型，从所述根节点开始执行后序深度优先遍历，对当前访问节点的内部子节点，根据所述当前访问节点的场景dag图的广度优先顺序进行遍历；对所述当前访问节点，若为叶节点，根据所述动作dag图中所述动作延迟时间、所述动作持续时间和所述节点的关系信息，确定所述叶节点中所有要素动作的动作开始时间和动作结束时间，以及所述当前访问节点的场景开始时间、场景持续时间和场景结束时间；若不为叶节点，根据当前访问非叶节点所包含的子场景的时间属性和时间关系确定所述当前访问节点的场景开始时间、场景结束时间和场景持续时间；持续遍历，直到访问完全部节点，完成所述地理场景模型的时间推演。
7.在其中一个实施例中，还包括：获取所述当前访问叶节点的所述动作dag图，其中，a为所述当前访问叶节点对应叶场景中的要素动作集合，r为所述节点的关系集合；获取要素动作集合中的每个动作的延迟时间属性和持续时间属性；设置所述动作dag图中起始节点的动作开始时间和动作结束时间；从所述起始节点开始执行广度优先遍历；访问节点，由r得到其所有前序节点，计算要素动作在所述当前访问节点内的动作开始时间和动作结束时间为：；；将所述要素动作在所述当前访问节点内的开始时间和结束时间上叠加所述当前访问节点的场景开始时间，确定所述要素动作的动作开始时间和动作结束时间；标记当前节点的状态为已访问；访问所述动作dag图中的下一节点并计算对应要素动作的开始时间和结束时间，直到所有节点标记为已访问。
8.在其中一个实施例中，还包括：设所述当前访问节点，递归查找所述当前访
问节点的上一级节点中定义的前序节点集合，查找至根节点时，若仍为空集，则设置，否则有：；得到所述当前访问叶节点的场景开始时间。
9.在其中一个实施例中，还包括：确定所述当前访问叶节点的场景持续时间和场景结束时间为：；。
10.在其中一个实施例中，还包括：根据当前访问非叶节点对应的场景dag图的后序深度优先遍历规则，对于当前访问非叶节点所包含的子场景的场景，确定所有子场景的场景开始时间和场景结束时间；计算当前访问非叶节点的场景开始时间、场景结束时间和场景持续时间为：；；。
11.在其中一个实施例中，所述地理要素包括：基础地理环境要素、视域要素、矢量及符号要素、环境特效要素和多媒体要素。
12.一种面向时空叙事的地理场景时间推演装置，所述装置包括：地理场景信息获取模块，用于定义并获取待处理的地理场景中的地理要素信息及地理要素的要素动作信息；地理场景模型构建模块，用于根据所述地理要素信息和所述要素动作信息构建地理场景模型；所述地理场景模型为一棵包含所述待处理的地理场景的场景结构树；所述场景结构树包括根节点、叶节点和其他节点；所述根节点和所述其他节点为包含子节点的地理场景，存储了所述地理场景下属的子场景的地理场景时态拓扑关系模型所对应的场景dag图；所述叶节点对应叶场景，包含所述叶场景中地理要素的要素动作信息，存储了所述叶场景中地理要素的要素动作时态拓扑关系模型所对应的动作dag图；所述场景dag图中，节点的时间属性包括：场景开始时间、场景结束时间和场景持续时间，节点的关系信息为场景之间的时间关系；所述动作dag图中，节点的时间属性包括：动作开始时间、动作结束时间、动作延迟时间和动作持续时间，节点的关系信息为要素动作之间的时间关系；其中，所述动作dag图中所述动作延迟时间、所述动作持续时间和节点的关系信息能够从所述要素动作信息中获取；时间推演模块，用于根据所述地理场景模型，从所述根节点开始执行后序深度优
先遍历，对当前访问节点的内部子节点，根据所述当前访问节点的场景dag图的广度优先顺序进行遍历；对所述当前访问节点，若为叶节点，根据所述动作dag图中所述动作延迟时间、所述动作持续时间和所述节点的关系信息，确定所述叶节点中所有要素动作的动作开始时间和动作结束时间，以及所述当前访问节点的场景开始时间、场景持续时间和场景结束时间；若不为叶节点，根据当前访问非叶节点所包含的子场景的时间属性和时间关系确定所述当前访问节点的场景开始时间、场景结束时间和场景持续时间；持续遍历，直到访问完全部节点，完成所述地理场景模型的时间推演。
13.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：定义并获取待处理的地理场景中的地理要素信息及地理要素的要素动作信息；根据所述地理要素信息和所述要素动作信息构建地理场景模型；所述地理场景模型为一棵包含所述待处理的地理场景的场景结构树；所述场景结构树包括根节点、叶节点和其他节点；所述根节点和所述其他节点为包含子节点的地理场景，存储了所述地理场景下属的子场景的地理场景时态拓扑关系模型所对应的场景dag图；所述叶节点对应叶场景，包含所述叶场景中地理要素的要素动作信息，存储了所述叶场景中地理要素的要素动作时态拓扑关系模型所对应的动作dag图；所述场景dag图中，节点的时间属性包括：场景开始时间、场景结束时间和场景持续时间，节点的关系信息为场景之间的时间关系；所述动作dag图中，节点的时间属性包括：动作开始时间、动作结束时间、动作延迟时间和动作持续时间，节点的关系信息为要素动作之间的时间关系；其中，所述动作延迟时间、所述动作持续时间和节点的关系信息能够从所述要素动作信息中获取；根据所述地理场景模型，从所述根节点开始执行后序深度优先遍历，对当前访问节点的内部子节点，根据所述当前访问节点的场景dag图的广度优先顺序进行遍历；对所述当前访问节点，若为叶节点，根据所述动作dag图中所述动作延迟时间、所述动作持续时间和所述节点的关系信息，确定所述叶节点中所有要素动作的动作开始时间和动作结束时间，以及所述当前访问节点的场景开始时间、场景持续时间和场景结束时间；若不为叶节点，根据所述当前访问非叶节点所包含的子场景的时间属性和时间关系确定所述当前访问节点的场景开始时间、场景结束时间和场景持续时间；持续遍历，直到访问完全部节点，完成所述地理场景模型的时间推演。
14.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：定义并获取待处理的地理场景中的地理要素信息及地理要素的要素动作信息；根据所述地理要素信息和所述要素动作信息构建地理场景模型；所述地理场景模型为一棵包含所述待处理的地理场景的场景结构树；所述场景结构树包括根节点、叶节点和其他节点；所述根节点和所述其他节点为包含子节点的地理场景，存储了所述地理场景下属的子场景的地理场景时态拓扑关系模型所对应的场景dag图；所述叶节点对应叶场景，包含所述叶场景中地理要素的要素动作信息，存储了所述叶场景中地理要素的要素动作时态拓扑关系模型所对应的动作dag图；所述场景dag图中，节点的时间属性包括：场景开始时间、场景结束时间和场景持续时间，节点的关系信息为场景之间的时间关系；所述动作dag图中，节点的时间属性包括：动作开始时间、动作结束时间、动作延迟时间和动作持续时间，
节点的关系信息为要素动作之间的时间关系；其中，所述动作dag图中所述动作延迟时间、所述动作持续时间和节点的关系信息能够从所述要素动作信息中获取；根据所述地理场景模型，从所述根节点开始执行后序深度优先遍历，对当前访问节点的内部子节点，根据所述当前访问节点的场景dag图的广度优先顺序进行遍历；对所述当前访问节点，若为叶节点，根据所述动作dag图中所述动作延迟时间、所述动作持续时间和所述节点的关系信息，确定所述叶节点中所有要素动作的动作开始时间和动作结束时间，以及所述当前访问节点的场景开始时间、场景持续时间和场景结束时间；若不为叶节点，根据当前访问节点所包含的子场景的时间属性和时间关系确定所述当前访问节点的场景开始时间、场景结束时间和场景持续时间；持续遍历，直到访问完全部节点，完成所述地理场景模型的时间推演。
15.上述面向时空叙事的地理场景时间推演方法、装置、计算机设备和存储介质，通过定义并获取待处理的地理场景中的地理要素信息及地理要素的要素动作信息，构建基于结构树的地理场景模型，其中根节点和其他节点为包含子节点的地理场景，存储了地理场景下属的子场景的地理场景时态拓扑关系模型所对应的场景dag图，叶节点对应叶场景，包含叶场景中地理要素的要素动作信息，存储了叶场景中地理要素的要素动作时态拓扑关系模型所对应的动作dag图，在此基础上，结合后序深度优先遍历和广度优先遍历算法对节点的时间属性进行推演，得到叶节点中要素动作的动作开始时间和动作结束时间，以及各节点场景的场景开始时间、场景结束时间和场景持续时间。本发明通过时间拓扑关系的构建实现了地理场景中的要素时态信息的推演和重建，从而实现地理场景的可视化表达。
附图说明
16.图1为一个实施例中面向时空叙事的地理场景时间推演方法的流程示意图；图2为一个实施例中地理场景要素动作时态拓扑模型示意图；图3为一个实施例中地理场景时态拓扑模型示意图；图4为一个实施例中面向时空叙事的地理场景时间推演装置的结构框图；图5为一个实施例中计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
17.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
18.在一个实施例中，如图1所示，提供了一种面向时空叙事的地理场景时间推演方法，包括以下步骤：步骤102，定义并获取待处理的地理场景中的地理要素信息及地理要素的要素动作信息。
19.地理场景要素是组成地理场景的客观实体，一系列地理场景要素的动态过程共同构成了地理场景的演化过程。为实现地理场景的叙事功能，本发明提出了5类要素用以描述地理场景：（1）基础地理环境要素
地理环境是指一定社会所处的地理位置以及与此相联系的各种自然条件的总和，包括气候、土地、河流、湖泊、山脉、矿藏以及动植物资源等。面向可视化的设计中，基于现有的观测技术和数据，地理场景包含的基础地理环境要素可分为地理环境要素、气候环境要素等。地理环境要素主要包含遥感影像、矢量、地形等瓦片地图数据，气候环境要素主要包含温度场、风场、洋流等场数据。
20.（2）视域要素视域是指在地理场景的地理环境中相对于某一视点，基于一定视角所观察到的地理范围。视域要素通常由视点和视角两部分构成，其中，视点通常包含经度、纬度和高度等属性，视角通常包含俯仰角、偏航角和翻滚角等属性。
21.（3）矢量及符号要素矢量要素通常是一些表达一定语义信息的空间数据。符号要素则可用于时空过程或时空对象的抽象化表达。通过定义和约束，这些矢量及符号能够直观、清晰地反映场景中的相关信息，便于实现用户感知和辅助决策。本发明选取了部分典型的矢量和空间符号要素来构建地理场景，可分为点状要素、线状要素和面状要素三类，归纳如表1所示。
22.表1 矢量及符号要素
23.（4）环境特效要素环境特效是地理场景内对时空叙事存在重大影响的环境要素的可视化效果,包括地形环境、气象环境、物理化学过程等。其中，地形环境的可视化可通过数字高程模型建立的实际地形的逼真显示加以实现，气象环境（如雨、雪、雾等）和物理化学过程（如尘埃、火焰、爆炸等）则可通过粒子系统实现较为逼真的可视化效果。
24.（5）多媒体要素多媒体是综合了两种及以上媒体的一种人机交互式信息交流和传播的媒体，一般包括文字、图片、声音、视频等。在地理场景中增加多媒体要素可以实现对多源空间信息的综合表达，涉及的多媒体要素包括字幕、音频和视频。其中，字幕是用于表达当前地理场景内容的解说性文本；音频和视频是用于增强当前地理场景叙事性的听觉和视觉媒介。
25.地理场景要素动作是地理场景要素对象随时间动态变化的空间及属性变化行为，是地理场景要素发生的具有一定语义的时空过程的可视化表达。
26.地理场景要素是地理场景要素动作执行的主体，地理场景要素动作既可以是要素的空间位置随时间的变化，也可以是形状、透明度、颜色等要素属性随时间的变化。地理场景要素的动作需要能够突出和强调地理场景要素的空间定位、表达地理场景要素的属性特征和演化过程。同时，要素动作具有延迟时间、开始时间、持续时间和结束时间等时间属性。基于这一角度，对各类地理场景要素的动作类型进行了设计，如表2所示。
27.表2 地理场景要素动作类型
28.步骤104，根据地理要素信息和要素动作信息构建地理场景模型。
29.本发明利用有向无环图（directed acyclic graph，dag）来组织地理场景中多个要素动作的时间拓扑关系。设地理场景推演模型为，其中a为地理场景中的要素动作集合，r为要素动作之间的时间关系集合，节点和关系组成表达动作时间拓扑关系的动作dag图。图2为地理场景要素动作时态拓扑模型，其中为要素动作。
30.为支持更复杂的时空过程的表达，使用多层嵌套的图结构将地理场景表现为不同层级的时空过程，使其具有尺度灵活、多层嵌套、动静耦合、多要素相互作用等特征。通过刻画多层次的场景嵌套关系和场景中的要素组成关系，能够更为有效地对场景内的要素动作
进行组合和管理。
31.如图3所示，地理场景模型是一棵包含地理场景的场景结构树。树中的每个节点表示不同尺度的地理场景。其中，树的叶子节点包含场景要素的动作，并存储了一个基于dag的要素动作时态拓扑关系模型，用以描述该地理场景中要素的动态过程。树的其余节点表示包含子节点的地理场景，同时也使用dag结构表示该地理场景下属的子场景的地理场景时态拓扑关系模型。场景与要素动作一样具有持续时间、开始时刻和结束时刻等属性，用于进行场景时间推演计算。不同的是，为保证推演算法的简洁明确，场景本身不具备延迟时间属性。
32.具体地，本发明地理场景模型为一棵包含待处理的地理场景的场景结构树；场景结构树包括根节点、叶节点和其他节点；根节点和其他节点为包含子节点的地理场景，存储了地理场景下属的子场景的地理场景时态拓扑关系模型所对应的场景dag图；叶节点对应叶场景，包含叶场景中地理要素的要素动作信息，存储了叶场景中地理要素的要素动作时态拓扑关系模型所对应的动作dag图；场景dag图中，节点的时间属性包括：场景开始时间、场景结束时间和场景持续时间，节点的关系信息为场景之间的时间关系；动作dag图中，节点的时间属性包括：动作开始时间、动作结束时间、动作延迟时间和动作持续时间，节点的关系信息为要素动作之间的时间关系；其中，动作dag图中动作延迟时间、动作持续时间和节点的关系信息能够从要素动作信息中获取。
33.步骤106，根据地理场景模型，从根节点开始执行后序深度优先遍历，对当前访问节点的内部子节点，根据当前访问节点的场景dag图的广度优先顺序进行遍历。
34.针对提出的地理场景模型，本发明提供了对应的地理场景时间推演算法，基于同属一个父场景的所有叶子场景存储的要素动作时态拓扑关系模型，及该父场景所属子场景的时态拓扑关系模型，可以基于深度优先遍历算法推演计算该父场景所有包含的子场景及要素动作的时间属性。
35.设场景dag图包含场景集合。对于叶子节点的场景，已知其包含的所有要素动作集合的动作dag图和每个要素动作的延迟时间和持续时间。需要计算场景中所有要素动作的开始时间和结束时间，用以实现场景要素动作的动态可视化。
36.步骤108，对当前访问节点，若为叶节点，根据动作dag图中动作延迟时间、动作持续时间和节点的关系信息，确定叶节点中所有要素动作的动作开始时间和动作结束时间，以及当前访问叶节点的场景开始时间、场景持续时间和场景结束时间。
37.为实现前端要素动作的可视化，需要知道每个动作的开始时间和结束时间，用以为每个动作的异步回调函数设置延迟时间和动画时长。为此，需要提出要素动作时间推演算法。
38.具体地，获取所述当前访问叶节点的所述动作dag图，其中，a为当前访问叶节点对应叶场景中的要素动作集合，r为所述节点的关系集合；获取要素动作集合中的每个动作的延迟时间属性
和持续时间属性；设置动作dag图中起始节点的动作开始时间和动作结束时间；从所述起始节点开始执行广度优先遍历；访问节点，由r得到其所有前序节点，计算要素动作在所述当前访问节点内的动作开始时间和动作结束时间为：；；将所述要素动作在所述当前访问节点内的开始时间和结束时间上叠加所述当前访问节点的场景开始时间，确定所述要素动作的动作开始时间和动作结束时间；标记当前节点的状态为已访问；访问动作dag图中的下一节点并计算对应要素动作的开始时间和结束时间，直到所有节点标记为已访问。
39.其中，确定所述当前访问叶节点的场景开始时间的步骤包括：设所述当前访问节点，递归查找所述当前访问节点的上一级节点中定义的前序节点集合，查找至根节点时，若仍为空集，则设置，否则有：；得到所述当前访问叶节点的场景开始时间。
40.确定所述当前访问叶节点的场景持续时间和场景结束时间为：；。
41.步骤110，若不为叶节点，根据当前访问非叶节点所包含的子场景的时间属性和时间关系确定当前访问非叶节点的场景开始时间、场景结束时间和场景持续时间。
42.具体地，根据当前访问非叶节点对应的场景dag图的后序深度优先遍历规则，对于当前访问非叶节点所包含的子场景的场景，确定所有子场景的场景开始时间和场景结束时间；计算当前访问非叶节点的场景开始时间、场景结束时间和场景持续时间为：；
；。
43.步骤112，持续遍历，直到访问完全部节点，完成地理场景模型的时间推演。
44.上述面向时空叙事的地理场景时间推演方法中，通过定义并获取待处理的地理场景中的地理要素信息及地理要素的要素动作信息，构建基于结构树的地理场景模型，其中根节点和其他节点为包含子节点的地理场景，存储了所述地理场景下属的子场景的地理场景时态拓扑关系模型所对应的场景dag图，叶节点对应叶场景，包含所述叶场景中地理要素的要素动作信息，存储了所述叶场景中地理要素的要素动作时态拓扑关系模型所对应的动作dag图，在此基础上，结合后序深度优先遍历和广度优先遍历算法对节点的时间属性进行推演，得到叶节点中要素动作的动作开始时间和动作结束时间，以及各场景的场景开始时间、场景结束时间和场景持续时间。本发明通过时间拓扑的构建实现了地理场景中的要素时态信息的推演和重建，从而实现地理场景的可视化表达。
45.在另一个实施例中，提供一种面向时空叙事的地理场景时间推演方法，其中包括要素动作时间推演算法和地理场景时间推演算法，具体如下：要素动作时间推演算法：设动作dag图所属的集合中的每个动作已知属性为延迟时间和持续时间，需要根据时间属性和动作时间拓扑关系集合r，计算所有要素动作的开始时间和结束时间。要素动作时间推演算法的具体步骤如下：1.设置起始节点的开始时间和结束时间；2.从起始节点开始执行广度优先遍历；3.访问节点，由r可知其所有前序节点，计算要素动作的开始时间和结束时间，并标记该节点状态为已访问。计算方法如下：；；4.访问下一节点，并重复步骤3；5.所有节点标记为已访问后，算法完成。
46.地理场景时间推演算法：设场景dag图包含场景集合。对于叶子节点的场景，已知其包含的所有要素动作集合的动作dag图和每个要素动作的延迟时间和持续时间。需要计算场景中所有要素动作的开始时间和结束时间，用以实现场景要素动作的动态可视化。
47.推演算法需要结合深度优先遍历和广度优先遍历算法，具体步骤如下：1.从根节点开始执行后序深度优先遍历；2.对每个节点内部的子节点的访问顺序，按照场景dag图的广度优先遍历顺序执
行；3.对于当前访问节点，如果它是叶子节点：a)首先计算场景的开始时间。设当前节点，递归查找当前节点的上一级节点中定义的前序节点集合，查找至根节点时，若仍为空集，则设置，否则有：；b)然后，使用提出的要素动作时间推演算法，执行广度优先遍历并计算得到场景中所有要素动作的开始时间和结束时间；c)最后，计算该场景的持续时间、结束时间，并标记该节点状态为已访问。计算方法如下：；；4.对于当前访问节点，如果它不是叶子节点，根据其场景子场景的后序深度优先遍历规则，此时已经访问过它包含的所有子场景并计算过所有子场景的开始时间和结束时间。基于此，可以直接计算当前场景的开始时间和结束时间，并标记该节点状态为已访问。节点属性计算方法如下：；；；5.访问下一节点，并重复步骤3~4；6.根节点标记为已访问后，算法完成。
48.应该理解的是，虽然图1的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图1中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
49.在一个实施例中，如图4所示，提供了一种面向时空叙事的地理场景时间推演装置，包括：地理场景信息获取模块402、地理场景模型构建模块404和时间推演模块406，其中：地理场景信息获取模块402，用于定义并获取待处理的地理场景中的地理要素信息及地理要素的要素动作信息；地理场景模型构建模块404，用于根据地理要素信息和要素动作信息构建地理场景模型；地理场景模型为一棵包含待处理的地理场景的场景结构树；场景结构树包括根节
点、叶节点和其他节点；根节点和其他节点为包含子节点的地理场景，存储了地理场景下属的子场景的地理场景时态拓扑关系模型所对应的场景dag图；叶节点对应叶场景，包含叶场景中地理要素的要素动作信息，存储了叶场景中地理要素的要素动作时态拓扑关系所对应的动作dag图；场景dag图中，节点的时间属性包括：场景开始时间、场景结束时间和场景持续时间，节点的关系信息为场景之间的时间关系；动作dag图中，节点的时间属性包括：动作开始时间、动作结束时间、动作延迟时间和动作持续时间，节点的关系信息为要素动作之间的时间关系；其中，所述动作dag图中动作延迟时间、动作持续时间和节点的关系信息能够从要素动作信息中获取；时间推演模块406，用于根据地理场景模型，从根节点开始执行后序深度优先遍历，对当前访问节点的内部子节点，根据当前访问节点的场景dag图的广度优先顺序进行遍历；对当前访问节点，若为叶节点，根据动作dag图中动作延迟时间、动作持续时间和节点的关系信息，确定叶节点中所有要素动作的动作开始时间和动作结束时间，以及当前访问节点的场景开始时间、场景持续时间和场景结束时间；若不为叶节点，根据当前访问非叶节点所包含的子场景的时间属性和时间关系确定当前访问节点的场景开始时间、场景结束时间和场景持续时间；持续遍历，直到访问完全部节点，完成地理场景模型的时间推演。
50.时间推演模块406还用于获取当前访问叶节点的动作dag图，其中，a为当前访问叶节点对应叶场景中的要素动作集合，r为节点的关系集合；获取要素动作集合中的每个动作的延迟时间属性和持续时间属性；设置动作dag图中起始节点的动作开始时间和动作结束时间；从起始节点开始执行广度优先遍历；访问节点ij，由r得到其所有前序节点，计算要素动作在当前访问节点内的动作开始时间和动作结束时间为：；；将要素动作在当前访问节点内的开始时间和结束时间上叠加当前访问节点的场景开始时间，确定要素动作的动作开始时间和动作结束时间；标记当前节点的状态为已访问；访问动作dag图中的下一节点并计算对应要素动作的开始时间和结束时间，直到所有节点标记为已访问。
51.时间推演模块406还用于设当前访问节点，递归查找当前访问节点的上一级节点中定义的前序节点集合，查找至根节点时，若仍为空集，则设置，否则有：
；得到当前访问叶节点的场景开始时间。
52.时间推演模块406还用于确定当前访问叶节点的场景持续时间和场景结束时间为：；。
53.时间推演模块406还用于根据当前访问非叶节点对应的场景dag图的后序深度优先遍历规则，对于当前访问非叶节点所包含的子场景的场景，确定所有子场景的场景开始时间和场景结束时间；计算当前访问非叶节点的场景开始时间、场景结束时间和场景持续时间为：；；。
54.关于面向时空叙事的地理场景时间推演装置的具体限定可以参见上文中对于面向时空叙事的地理场景时间推演方法的限定，在此不再赘述。上述面向时空叙事的地理场景时间推演装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
55.在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是终端，其内部结构图可以如图5所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、显示屏和输入装置。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种面向时空叙事的地理场景时间推演方法。该计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
56.本领域技术人员可以理解，图5中示出的结构，仅仅是与本技术方案相关的部分结构的框图，并不构成对本技术方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
57.在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，该存储器存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现上述方法实施例中的步骤。
58.在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算
机程序被处理器执行时实现上述方法实施例中的步骤。
59.本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本技术所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器（rom）、可编程rom（prom）、电可编程rom（eprom）、电可擦除可编程rom（eeprom）或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器（ram）或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，ram以多种形式可得，诸如静态ram（sram）、动态ram（dram）、同步dram（sdram）、双数据率sdram（ddrsdram）、增强型sdram（esdram）、同步链路（synchlink） dram（sldram）、存储器总线（rambus）直接ram（rdram）、直接存储器总线动态ram（drdram）、以及存储器总线动态ram（rdram）等。
60.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
61.以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：
1.一种面向时空叙事的地理场景时间推演方法，其特征在于，所述方法包括：定义并获取待处理的地理场景中的地理要素信息及地理要素的要素动作信息；根据所述地理要素信息和所述要素动作信息构建地理场景模型；所述地理场景模型为一棵包含所述待处理的地理场景的场景结构树；所述场景结构树包括根节点、叶节点和其他节点；所述根节点和所述其他节点为包含子节点的地理场景，存储了所述地理场景下属的子场景的地理场景时态拓扑关系模型所对应的场景dag图；所述叶节点对应叶场景，包含所述叶场景中地理要素的要素动作信息，存储了所述叶场景中地理要素的要素动作时态拓扑关系模型所对应的动作dag图；所述场景dag图中，节点的时间属性包括：场景开始时间、场景结束时间和场景持续时间，节点的关系信息为场景之间的时间关系；所述动作dag图中，节点的时间属性包括：动作开始时间、动作结束时间、动作延迟时间和动作持续时间，节点的关系信息为要素动作之间的时间关系；其中，所述动作dag图中所述动作延迟时间、所述动作持续时间和节点的关系信息能够从所述要素动作信息中获取；根据所述地理场景模型，从所述根节点开始执行后序深度优先遍历，对当前访问节点的内部子节点，根据所述当前访问节点的场景dag图的广度优先顺序进行遍历；对所述当前访问节点，若为叶节点，根据所述动作dag图中所述动作延迟时间、所述动作持续时间和所述节点的关系信息，确定所述叶节点中所有要素动作的动作开始时间和动作结束时间，以及所述当前访问节点的场景开始时间、场景持续时间和场景结束时间；若不为叶节点，根据当前访问非叶节点所包含的子场景的时间属性和时间关系确定所述当前访问节点的场景开始时间、场景结束时间和场景持续时间；持续遍历，直到访问完全部节点，完成所述地理场景模型的时间推演。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述动作dag图中所述动作延迟时间、所述动作持续时间和所述节点的关系信息，确定所述叶节点中所有要素动作的动作开始时间和动作结束时间，包括：获取当前访问叶节点的所述动作dag图，其中，a为当前访问叶节点对应叶场景中的要素动作集合，r为所述节点的关系集合；获取要素动作集合中的每个动作的延迟时间属性和持续时间属性；设置所述动作dag图中起始节点的动作开始时间和动作结束时间；从所述起始节点开始执行广度优先遍历；访问节点，由r得到其所有前序节点，计算要素动作在所述当前访问节点内的动作开始时间和动作结束时间为：；；将所述要素动作在所述当前访问节点内的开始时间和结束时间上叠加所述当前访问节点的场景开始时间，确定所述要素动作的动作开始时间
和动作结束时间；标记当前节点的状态为已访问；访问所述动作dag图中的下一节点并计算对应要素动作的开始时间和结束时间，直到所有节点标记为已访问。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，确定所述当前访问叶节点的场景开始时间的步骤包括：设所述当前访问节点，递归查找所述当前访问节点的上一级节点中定义的前序节点集合，查找至根节点时，若仍为空集，则设置，否则有：；得到所述当前访问叶节点的场景开始时间。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，确定所述当前访问叶节点的场景持续时间和场景结束时间为：；。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据当前访问非叶节点所包含的子场景的时间属性和时间关系确定所述当前访问节点的场景开始时间、场景结束时间和场景持续时间，包括：根据当前访问非叶节点对应的场景dag图的后序深度优先遍历规则，对于当前访问非叶节点所包含的子场景的场景，确定所有子场景的场景开始时间和场景结束时间；计算当前访问非叶节点的场景开始时间、场景结束时间和场景持续时间为：；；。6.根据权利要求1至5任意一项所述的方法，其特征在于，所述地理要素包括：基础地理环境要素、视域要素、矢量及符号要素、环境特效要素和多媒体要素。7.一种面向时空叙事的地理场景时间推演装置，其特征在于，所述装置包括：地理场景信息获取模块，用于定义并获取待处理的地理场景中的地理要素信息及地理要素的要素动作信息；地理场景模型构建模块，用于根据所述地理要素信息和所述要素动作信息构建地理场景模型；所述地理场景模型为一棵包含所述待处理的地理场景的场景结构树；所述场景结
构树包括根节点、叶节点和其他节点；所述根节点和所述其他节点为包含子节点的地理场景，存储了所述地理场景下属的子场景的地理场景时态拓扑关系模型所对应的场景dag图；所述叶节点对应叶场景，包含所述叶场景中地理要素的要素动作信息，存储了所述叶场景中地理要素的要素动作时态拓扑关系模型所对应的动作dag图；所述场景dag图中，节点的时间属性包括：场景开始时间、场景结束时间和场景持续时间，节点的关系信息为场景之间的时间关系；所述动作dag图中，节点的时间属性包括：动作开始时间、动作结束时间、动作延迟时间和动作持续时间，节点的关系信息为要素动作之间的时间关系；其中，所述动作dag图中所述动作延迟时间、所述动作持续时间和节点的关系信息能够从所述要素动作信息中获取；时间推演模块，用于根据所述地理场景模型，从所述根节点开始执行后序深度优先遍历，对当前访问节点的内部子节点，根据所述当前访问节点的场景dag图的广度优先顺序进行遍历；对所述当前访问节点，若为叶节点，根据所述动作dag图中所述动作延迟时间、所述动作持续时间和所述节点的关系信息，确定所述叶节点中所有要素动作的动作开始时间和动作结束时间，以及所述当前访问节点的场景开始时间、场景持续时间和场景结束时间；若不为叶节点，根据当前访问非叶节点所包含的子场景的时间属性和时间关系确定所述当前访问节点的场景开始时间、场景结束时间和场景持续时间；持续遍历，直到访问完全部节点，完成所述地理场景模型的时间推演。8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述时间推演模块还用于：获取所述当前访问叶节点的所述动作dag图，其中，a为所述当前访问叶节点对应叶场景中的要素动作集合，r为所述节点的关系集合；获取要素动作集合中的每个动作的延迟时间属性和持续时间属性；设置所述动作dag图中起始节点的动作开始时间和动作结束时间；从所述起始节点开始执行广度优先遍历；访问节点ij，由r得到其所有前序节点，计算要素动作在所述当前访问节点内的动作开始时间和动作结束时间为：；；将所述要素动作在所述当前访问节点内的开始时间和结束时间上叠加所述当前访问节点的场景开始时间，确定所述要素动作的动作开始时间和动作结束时间；标记当前节点的状态为已访问；访问所述动作dag图中的下一节点并计算对应要素动作的开始时间和结束时间，直到所有节点标记为已访问。9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述时间推演模块还用于：
设所述当前访问节点，递归查找所述当前访问节点的上一级节点中定义的前序节点集合，查找至根节点时，若仍为空集，则设置，否则有：；得到所述当前访问叶节点的场景开始时间。10.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至6中任一项所述方法的步骤。

技术总结
本申请涉及一种面向时空叙事的地理场景时间推演方法、装置和设备。所述方法包括：通过定义并获取地理场景中的地理要素信息及地理要素的要素动作信息，构建基于结构树的地理场景模型，其中根节点和其他节点存储了地理场景下属的子场景的地理场景时态拓扑关系模型所对应的场景DAG图，叶节点存储了叶场景中地理要素的要素动作时态拓扑关系模型所对应的动作DAG图，结合后序深度优先遍历和广度优先遍历算法对节点的时间属性进行推演，得到叶节点中要素动作的动作开始时间和动作结束时间，及各节点场景的场景开始时间、场景结束时间和场景持续时间。本发明通过时间拓扑的构建实现了地理场景中的要素时态信息的推演和重建。地理场景中的要素时态信息的推演和重建。地理场景中的要素时态信息的推演和重建。


技术研发人员：贾庆仁 吴梦霖 景宁 钟志农 陈荦 李佩秦 吴烨 杨飞 杨岸然 马梦宇 李军 陈浩 熊伟 杜春 伍江江 彭双 欧阳雪
受保护的技术使用者：中国人民解放军国防科技大学
技术研发日：2023.07.07
技术公布日：2023/8/9