【摘要】：視覺作為人的最重要感覺,主導(dǎo)著人的認(rèn)知,影響著人的思維和判斷。人類80%以上的信息來自于視覺,65%的人是視覺學(xué)習(xí)者,而人腦50%的功能與圖像處理相關(guān),與文字信息相比大腦對(duì)圖像信息的處理過程更簡(jiǎn)單,處理速度更快,因此,人類在視覺和圖的認(rèn)知方面具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。正是基于上述優(yōu)勢(shì),可視化的思想、技術(shù)、方式應(yīng)運(yùn)而生,而且,可視化與各行業(yè)的結(jié)合已經(jīng)成為今后研究和應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì)。煤礦安全管理是煤炭企業(yè)管理的核心環(huán)節(jié)和根本保證,得到了各級(jí)管理者的高度重視。為了提升煤礦安全管理水平,各類信息技術(shù)被應(yīng)用到該領(lǐng)域中,研發(fā)了多種煤礦安全管理系統(tǒng)。隨著信息系統(tǒng)的應(yīng)用以及煤礦自動(dòng)化程度的提高,煤礦積累了大量的數(shù)據(jù)和信息,為了有效的利用和表達(dá)這些數(shù)據(jù)信息,需要將其轉(zhuǎn)化為圖形或圖像,以便于人類利用自身的視覺優(yōu)勢(shì)高效、準(zhǔn)確的認(rèn)知數(shù)據(jù)信息,因此,出現(xiàn)了煤礦安全可視化管理的理念,并基于該理念研發(fā)了方式多樣的煤礦安全可視化管理系統(tǒng)。由于可視化表達(dá)方式層出不窮,煤礦安全可視化管理系統(tǒng)的展現(xiàn)也讓人眼花繚亂。為了更好的引導(dǎo)可視化的應(yīng)用,必須深入研究各種可視化方式之間的差別,討論可視化的相關(guān)影響因素,科學(xué)的衡量可視化對(duì)于各類用戶的效果。然而,當(dāng)前可視化管理的研究尚處于起步階段,缺乏相關(guān)的理論和方法,因此,本文受到國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目“基于數(shù)據(jù)挖掘的煤礦安全可視化管理模型及圖元體系研究”(基金編號(hào):61471362)資助,基于認(rèn)知科學(xué)的理論和方法,重點(diǎn)圍繞著該項(xiàng)目中的“展示可視化”內(nèi)容進(jìn)行研究。按照“提出問題、分析問題、解決問題、給出建議”的思路,將論文分為7章。具體研究?jī)?nèi)容如下:第1章:緒論。本章首先分析了煤礦安全可視化管理效應(yīng)的研究背景,指出可視化是煤礦安全管理系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢(shì),從而引出了可視化管理效應(yīng)研究的必要性。其次,通過對(duì)國內(nèi)外可視化管理、煤礦安全可視化、煤礦安全可視化管理效應(yīng)的研究現(xiàn)狀分析,發(fā)現(xiàn)缺乏針對(duì)煤礦安全可視化管理效應(yīng)的理論研究,無法科學(xué)、有效的測(cè)度可視化管理效應(yīng)。由此,提出了煤礦安全可視化管理效應(yīng)需要研究的問題,闡明了本文的研究目標(biāo)和意義,分析了文本的主要研究?jī)?nèi)容以及采用的相關(guān)方法,形成了本文的技術(shù)路線。第2章:文獻(xiàn)綜述。本章針對(duì)煤礦安全可視化管理效應(yīng)的主要問題,從可視化、認(rèn)知科學(xué)與可視化的關(guān)系、煤礦安全管理評(píng)價(jià)三個(gè)方面進(jìn)行相關(guān)文獻(xiàn)的研究。為煤礦安全可視化管理效應(yīng)的產(chǎn)生機(jī)理研究、衡量指標(biāo)構(gòu)建、影響因素實(shí)驗(yàn)、測(cè)度模型形成等提供了理論基礎(chǔ)。通過文獻(xiàn)研究,了解了擬研究問題的相關(guān)進(jìn)展,同時(shí)也發(fā)現(xiàn)了當(dāng)前研究存在的不足,為本文后續(xù)研究提供借鑒。第3章:理論框架研究。本章探索了煤礦安全可視化管理效應(yīng)的理論體系。首先,分析了煤礦安全可視化管理效應(yīng)的相關(guān)概念,介紹了煤礦安全可視化管理的定義、特征和要素,從效應(yīng)的概念出發(fā),引出了管理效應(yīng)的定義和內(nèi)容,進(jìn)而引出了煤礦安全可視化管理效應(yīng)的概念,提出了煤礦安全可視化管理效應(yīng)的層階模型,按作用對(duì)象將效應(yīng)劃分為主體效應(yīng)、客體效應(yīng)和組織效應(yīng);其次,從可視化主體、內(nèi)容和方式三個(gè)方面,系統(tǒng)分析了煤礦安全可視化管理效應(yīng)的具體影響因素,為后續(xù)實(shí)驗(yàn)因素的篩選奠定基礎(chǔ);然后,從四個(gè)方面解釋了煤礦安全可視化管理效應(yīng)的產(chǎn)生及作用機(jī)理,提出了煤礦安全可視化管理效應(yīng)的過程模型和結(jié)構(gòu)模型;最后,形成了煤礦安全可視化管理效應(yīng)的理論體系,提出了本文所要研究的三個(gè)關(guān)鍵問題。第4章:指標(biāo)體系研究。本章構(gòu)建了煤礦安全可視化管理效應(yīng)的指標(biāo)體系。首先,分析了煤礦安全可視化管理效應(yīng)指標(biāo)體系的構(gòu)建目的、意義和原則,概括了指標(biāo)體系構(gòu)建的思路,并且初步提出了指標(biāo)體系的內(nèi)容框架;其次,針對(duì)主體效應(yīng)指標(biāo),從認(rèn)知角度提出了認(rèn)知時(shí)間、認(rèn)知準(zhǔn)確率、認(rèn)知負(fù)荷和認(rèn)知頻率4個(gè)指標(biāo),從反饋角度提出了決策時(shí)間、決策準(zhǔn)確率和心理負(fù)荷3個(gè)指標(biāo),通過眼動(dòng)實(shí)驗(yàn)對(duì)認(rèn)知負(fù)荷和心理負(fù)荷指標(biāo)進(jìn)行了篩選,并且驗(yàn)證了各指標(biāo)的一致性;再次,從人、物和環(huán)境三個(gè)方面初選了客體效應(yīng)的衡量指標(biāo);然后,從組織損失和組織變革兩個(gè)方面初選了組織效應(yīng)的衡量指標(biāo),并且采用問卷調(diào)研和因子分析的方法,從初選的客體效應(yīng)指標(biāo)和組織效應(yīng)指標(biāo)中提取出了具有概括性的4個(gè)客體效應(yīng)指標(biāo)和3個(gè)組織效應(yīng)指標(biāo);最后,形成了煤礦安全可視化管理效應(yīng)的指標(biāo)體系,并且初步分析了各階段指標(biāo)之間的關(guān)系。第5章:影響因素研究。本章通過實(shí)驗(yàn)研究了三方面因素對(duì)于煤礦安全可視化管理效應(yīng)的影響。首先,在對(duì)煤礦安全可視化管理影響因素篩選的基礎(chǔ)上,構(gòu)建了煤礦安全可視化管理的影響因素分析模型,基于圖形與圖像的理論,形成了煤礦安全可視化管理效應(yīng)影響因素實(shí)驗(yàn)框架,介紹了本章采用的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法和分析方法;其次,針對(duì)人的不安全行為、物的不安全狀態(tài)和不良的作業(yè)環(huán)境三方面煤礦安全可視化內(nèi)容,開展了煤礦安全影像可視化實(shí)驗(yàn),主要研究了表達(dá)實(shí)時(shí)狀況和細(xì)節(jié)信息的照片、漫畫、視頻和虛擬現(xiàn)實(shí)4種可視化方式在展示煤礦安全內(nèi)容時(shí)的差異;然后,針對(duì)煤礦安全可視化信息和知識(shí)兩類可視化內(nèi)容,開展了煤礦安全圖形可視化實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了適合每類內(nèi)容的不同可視化方式之間的差異性,研究可視化內(nèi)容的對(duì)象數(shù)量和可視化方式的空間屬性對(duì)于可視化管理效果的影響;最后,匯總了實(shí)驗(yàn)結(jié)果,總體上討論煤礦安全影像和圖形可視化實(shí)驗(yàn)的結(jié)果,得出了煤礦安全可視化管理效應(yīng)影響因素研究的基本結(jié)論。第6章:測(cè)度及優(yōu)化研究。本章提出了煤礦安全可視化管理效應(yīng)的測(cè)度模型和方法,給出了優(yōu)化建議。首先,針對(duì)煤礦安全可視化管理主體效應(yīng)開展了認(rèn)知指標(biāo)到反饋指標(biāo)的路徑分析,明確了煤礦安全可視化管理主體效應(yīng)的認(rèn)知指標(biāo)與反饋指標(biāo)之間的關(guān)系;其次,采用ABC行為分析實(shí)現(xiàn)了煤礦安全可視化管理主體效應(yīng)到客體效應(yīng)的轉(zhuǎn)化,采用專家打分法實(shí)現(xiàn)了煤礦安全可視化管理主客體效應(yīng)到組織效應(yīng)的轉(zhuǎn)化;再次,基于煤礦安全可視化管理主體效應(yīng)指標(biāo)、客體效應(yīng)指標(biāo)和組織效應(yīng)指標(biāo)之間的關(guān)系,分別構(gòu)建了煤礦安全可視化管理主體效應(yīng)、客體效應(yīng)和組織效應(yīng)的測(cè)度模型,并且引入了TOPSIS法衡量煤礦安全可視化管理效應(yīng);然后,基于實(shí)驗(yàn)采集的一組數(shù)據(jù),分別應(yīng)用本文提出的各階段效應(yīng)的測(cè)度模型和TOPSIS法對(duì)三個(gè)階段的效應(yīng)進(jìn)行測(cè)度,并對(duì)結(jié)果進(jìn)行了分析和討論;最后,從可視化內(nèi)容、方式和主體三個(gè)方面提出了煤礦安全可視化管理效應(yīng)的優(yōu)化策略。第7章:結(jié)論與展望。本章總結(jié)了本文的主要結(jié)論和創(chuàng)新點(diǎn),指出了研究的不足,并明確了改進(jìn)的方向。本文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)如下:1)提出了煤礦安全可視化管理效應(yīng)的內(nèi)涵和影響因素,闡釋了煤礦安全可視化管理效應(yīng)的產(chǎn)生機(jī)理,提出了煤礦安全可視化管理效應(yīng)的層階模型、過程模型和結(jié)構(gòu)模型。2)提出、篩選和驗(yàn)證了煤礦安全可視化管理的主體效應(yīng)指標(biāo)、客體效應(yīng)指標(biāo)和組織效應(yīng)指標(biāo),構(gòu)建了煤礦安全可視化管理效應(yīng)的指標(biāo)體系。3)開展煤礦安全可視化管理眼動(dòng)實(shí)驗(yàn),揭示了可視化內(nèi)容、可視化主體、可視化方式三方面因素對(duì)于煤礦安全可視化管理效應(yīng)的影響。4)探索了煤礦安全可視化管理主體效應(yīng)指標(biāo)、客體效應(yīng)指標(biāo)和組織效應(yīng)指標(biāo)之間的關(guān)系,分別構(gòu)建和驗(yàn)證了煤礦安全可視化管理主體效應(yīng)、客體效應(yīng)和組織效應(yīng)的測(cè)度模型,同時(shí)提出了適用于衡量各級(jí)效應(yīng)的TOPSIS方法,給出了煤礦安全可視化管理效應(yīng)的優(yōu)化策略。綜上,煤礦安全可視化管理效應(yīng)研究是對(duì)可視化技術(shù)、方式、方法在煤礦安全管理中的應(yīng)用效果進(jìn)行衡量,該研究是煤礦安全可視化管理理論的重要組成部分,對(duì)于可視化的推廣和應(yīng)用具有指導(dǎo)作用。文章以認(rèn)知科學(xué)為基礎(chǔ),采用眼動(dòng)實(shí)驗(yàn)、統(tǒng)計(jì)分析、行為分析、數(shù)據(jù)建模等方法,研究了煤礦安全可視化管理效應(yīng)的基本概念、產(chǎn)生機(jī)理和影響因素,提出了煤礦安全可視化管理效應(yīng)的測(cè)度指標(biāo)、模型和方法,并給出了改進(jìn)優(yōu)化策略,對(duì)于煤礦安全可視化管理的發(fā)展和應(yīng)用具有一定的理論和實(shí)踐意義。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TD79

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2330714