基于态势感知理论的可视化感知模型

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1、信息可视化及应用专栏论文基于态势感知理论的可视化感知模型吴佳鑫王健海（武汉大学信息管理学院，武汉，430072）[摘要]态势感知是在一定的时空范围内，获取和理解环境中的各种要素的信息并对环境的未来状态进行预测的过程。可视化技术的应用可以增强态势感知，本文从态势感知理论出发，分析了可视化与态势感知之间的关系，构建了可视化感知模型，该模型包括态势感知需求分析、数据与知识提取、态势可视化与视图交互、态势感知、决策制定与执行五个阶段，最后探讨了可视化感知模型中的关键问题。[关键词]信息可视化态势感知可视化感知可视化模型[分

2、类号]G350TP391AVisualizationAwarenessModelbasedonSituationAwarenessTheoryWujiaxin,Wangjianhai(SchoolofInformationManagement,WuhanUniversity,Wuhan430072,China)[Abstract]Situationawarenessistheperceptionoftheelementsintheenvironmentwithinavolumeoftimeandspace,thec

3、omprehensionoftheirmeaningandtheprojectionoftheirstatusinthenearfuture.Visualizationcouldenhancesituationawarenessgreately.Basedonsituationawarenesstheory,thispaperanalysiestherelationshipsbetweensituationawarenessandvisualization,thenavisualizationawarenessmo

4、delisconstructed.Themodelconsistsof5stagesassituationawarenessrequirementsanalysis,extractionofdataandknowledge,situationvisualization&interaction,situationawarenessanddecisionmaking&enforcement.Atlastthekeyproblemsofvisualizationawarenessarepresented.[Keyword

5、s]InformationVisualization,SituationAwareness,VisualAwareness,VisualizationModel信息可视化是运用计算机图形或图像处理技术，将信息转换为图形或图像在计算机屏幕上显示出来，并进行交互的理论、方法和技术[1]。在决策的过程中，人对环境中信息的感知、理解和预测的过程被称作态势感知（SituationAwareness）。态势感知过程中人通过听觉、视觉、触觉感知信息。信息可视化是重要的视觉感知手段，能充分调动决策者的认知能力，强化对信息的感知和理

6、解，被广泛应用于态势感知系统中。本文从态势感知理论出发，探讨可视化与态势感知的关系，构建可视化感知模型并分析可视化感知过程中的关键问题。1态势感知概述态势感知这一概念源于航天飞行领域的人因（HumanFactors）研究，此后在军事战场、人员培训、错误分析、复杂系统设计、群组工作等领域得到广泛应用[2]。态势感知是从时间和空间的角度，获取环境中的各种要素，理解这些要素并对其未来的状态进行预测的过程[3]。该定义由Endsley在1988年提出，随后在1995年Endsley对态势感知理论及态势感知的评价方法进行了系

7、统的研究，构建了态势感知理论基础，态势感知理论模型[4]如图1所示：态势感知包括三个层次：感知层（Perception）、理解层（Comprehension）、预测层（Projection）。（1）感知层：负责对环境中的各种要素进行感知，包括环境的状态、属性以及环境的动态变化等。这个层次的活动由人的视觉、听觉、触觉等感知器官完成。（2）理解层：建立在感知层之上，衡量环境要素对于达成目标的重要程度，并将各种要素综合起来加以理解。（3）预测层：态势感知的最高层次，是在感知层和理解层的基础上，预测环境中各要素下一步的状态

8、和行为。6信息可视化及应用专栏论文图1.Endsley的态势感知理论模型[4]态势感知的过程充分利用了人的感觉记忆（SensoryMemory）、短时记忆（ShortTermMemory）和长时记忆（LongTermMemory）能力。感觉记忆负责采集环境中的要素，得到原始的感觉信号；短时记忆对这些信号进行存储和理解，识别其含义和重要性；在进行综合理解和预测