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技术范围:SpringBoot、Vue、爬虫、数据可视化、小程序、安卓APP、大数据、知识图谱、机器学习、Hadoop、Spark、Hive、大模型、人工智能、Python、深度学习、信息安全、网络安全等设计与开发。

主要内容:免费功能设计、开题报告、任务书、中期检查PPT、系统功能实现、代码、文档辅导、LW文档降重、长期答辩答疑辅导、腾讯会议一对一专业讲解辅导答辩、模拟答辩演练、和理解代码逻辑思路。

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介绍资料

任务书:Python知识图谱中华古诗词可视化

一、项目背景与目标

中华古诗词是中华文化的重要载体,蕴含丰富的历史、地理、人物、情感等信息。传统诗词学习依赖文本阅读或简单分类,难以直观呈现诗词间的关联(如作者关系、意象共现、朝代演变)。本项目旨在利用Python知识图谱技术,构建包含诗人、朝代、诗词、意象等实体的关联网络,并通过可视化技术(如D3.js、PyVis、NetworkX)实现多维交互展示,帮助用户探索诗词文化脉络,提升文化传承效率。

二、项目目标

  1. 核心目标:构建中华古诗词知识图谱,支持实体关系查询与可视化分析。
  2. 功能目标
    • 实体抽取:从诗词文本中识别诗人、朝代、关键词(如“月”“酒”)、情感标签等实体。
    • 关系构建:建立“诗人-朝代”“诗词-意象”“诗人-友人”等关联关系。
    • 可视化交互:提供网络图、时间轴、地理地图等视图,支持缩放、筛选、路径搜索。
  3. 性能目标
    • 支持处理10万首诗词数据,图谱构建时间≤2小时。
    • 可视化渲染延迟≤1秒(针对千级节点网络)。

三、系统架构设计

1. 整体架构

采用“数据采集→知识抽取→图谱构建→可视化展示”的流水线架构,分为数据层、处理层、存储层和应用层:

  • 数据层
    • 结构化数据:诗词文本(如《全唐诗》《全宋词》)、诗人传记(维基百科/百度百科)。
    • 非结构化数据:诗词评论、研究论文(用于情感分析)。
  • 处理层
    • NLP工具:Jieba分词、StanfordNLP(实体识别)、TextRank(关键词提取)。
    • 知识抽取:规则匹配(如朝代归属)、聚类算法(意象分组)。
  • 存储层
    • 图数据库:Neo4j(存储实体与关系)或NetworkX(内存图结构)。
    • 文件存储:JSON/CSV格式的图谱数据(备选)。
  • 应用层
    • 可视化工具:PyVis(动态网络图)、ECharts(时间轴/地理图)、D3.js(高级交互)。
    • Web服务:Flask/Django提供API接口,支持前端调用图谱数据。
2. 技术选型
  • 编程语言:Python 3.8+(主导)、JavaScript(D3.js可视化部分)
  • NLP库:Jieba、Snorkel(弱监督实体识别)、Gensim(主题模型)
  • 图谱工具:NetworkX(轻量级图处理)、PyVis(基于D3.js的Python封装)
  • 数据库:Neo4j(推荐)或SQLite(轻量级存储)
  • 可视化库
    • PyVis:快速生成交互式网络图。
    • ECharts:渲染时间轴(朝代演变)、地理分布(诗人籍贯)。
    • D3.js:定制复杂交互(如力导向图动态布局)。

四、功能模块设计

1. 数据采集与预处理模块
  • 功能
    • 从公开数据集(如Chinese-Poetry、古诗文网)爬取诗词文本与诗人信息。
    • 清洗数据:去除重复诗词、标准化诗人姓名(如“李白”与“李太白”合并)。
  • 技术实现
    • 使用Scrapy框架爬取古诗文网,存储至CSV文件。
    • 示例代码片段:
      
          

      python

      1import pandas as pd
      2from pyquery import PyQuery as pq
      3
      4def scrape_poetry(url):
      5    doc = pq(url)
      6    poems = []
      7    for item in doc('.poem-item').items():
      8        title = item('.poem-title').text()
      9        author = item('.poem-author').text()
      10        content = item('.poem-content').text()
      11        poems.append({"title": title, "author": author, "content": content})
      12    return pd.DataFrame(poems)
      13
2. 知识抽取与图谱构建模块
  • 功能
    • 实体识别:提取诗人、朝代、关键词(意象)、情感标签(如“悲”“喜”)。
    • 关系抽取:构建“诗人-朝代”“诗词-意象”“诗人-合作”等关系。
    • 图谱存储:将实体与关系导入Neo4j或生成NetworkX图对象。
  • 技术实现
    • 朝代归属:通过诗人出生年份匹配历史朝代时间范围(如唐朝:618-907年)。
    • 意象提取:使用TF-IDF或TextRank从诗词中筛选高频名词(如“月”“柳”)。
    • 情感分析:基于情感词典(如BosonNLP)标注诗词情感倾向。
    • 示例代码片段(NetworkX图构建):
      
          

      python

      1import networkx as nx
      2
      3G = nx.Graph()
      4# 添加诗人节点
      5G.add_node("李白", type="poet", dynasty="唐")
      6G.add_node("杜甫", type="poet", dynasty="唐")
      7# 添加关系边
      8G.add_edge("李白", "杜甫", relation="friend", poems_joint=["《赠汪伦》"])
      9# 添加诗词节点
      10G.add_node("《静夜思》", type="poem", author="李白", keywords=["月", "故乡"])
      11
3. 可视化与交互模块
  • 功能
    • 网络图:展示诗人关系(如李白与杜甫的友人连线)、诗词意象共现网络。
    • 时间轴:按朝代分布展示诗人数量与代表诗词。
    • 地理图:在地图上标注诗人籍贯与活动区域(如苏轼的足迹)。
    • 交互操作:点击节点展开详情、筛选特定朝代/意象、搜索最短路径(如“从李白到王维的诗词传承链”)。
  • 技术实现
    • PyVis动态网络图
      
          

      python

      1from pyvis.network import Network
      2
      3net = Network(height="750px", width="100%", directed=False)
      4net.add_node(1, label="李白", title="唐代诗人")
      5net.add_node(2, label="杜甫", title="唐代诗人")
      6net.add_edge(1, 2, title="友人")
      7net.show("poets_network.html")
      8
    • ECharts时间轴
      
          

      javascript

      1// 示例:按朝代统计诗人数量
      2option = {
      3    xAxis: { type: 'category', data: ['唐', '宋', '元', '明', '清'] },
      4    yAxis: { type: 'value' },
      5    series: [{ data: [1200, 800, 300, 500, 700], type: 'bar' }]
      6};
      7

五、项目实施计划

1. 阶段划分
阶段 时间 任务
需求分析 第1周 调研诗词数据源,明确可视化需求(如重点展示诗人关系还是意象网络)。
数据采集 第2周 爬取诗词文本与诗人信息,清洗数据并存储至CSV/SQLite。
知识抽取 第3-4周 实现实体识别、关系抽取算法,生成初步图谱数据。
可视化开发 第5-6周 开发网络图、时间轴、地理图视图,集成交互功能(如点击展开、路径搜索)。
系统集成 第7周 整合图谱数据与可视化界面,完成前端(HTML/JS)与后端(Flask)联调。
测试优化 第8周 用户测试(如历史学者反馈),修复布局重叠、数据加载慢等问题。
部署上线 第9周 部署至云服务器(如阿里云ECS),编写使用文档与演示视频。
2. 关键里程碑
  • 第2周:完成1万首诗词数据采集与清洗。
  • 第4周:知识抽取算法验证通过(如意象提取准确率≥85%)。
  • 第6周:可视化原型支持基础交互(缩放、筛选)。
  • 第9周:系统通过验收并上线。

六、资源与风险管理

1. 资源需求
  • 硬件:云服务器(4核/8GB内存/50GB存储)用于图谱存储与Web服务。
  • 软件:Python 3.8+、Neo4j Community Edition、PyVis、ECharts、D3.js。
  • 人员:NLP工程师1名、前端开发1名、数据标注员(兼职)1名。
2. 风险与应对
  • 数据偏差风险:部分诗人信息缺失(如生卒年不详),采用模糊匹配或众包补充。
  • 性能风险:千级节点网络渲染卡顿,优化方案包括:
    • 使用Web Worker多线程加载数据。
    • 对大型图谱分页显示(如先展示朝代概览,再加载诗人详情)。
  • 交互复杂性风险:用户不熟悉图谱操作,提供引导教程与简化模式(如一键切换至时间轴视图)。

七、交付成果

  1. 系统代码:GitHub仓库(含Python后端、HTML/JS前端、数据采集脚本)。
  2. 文档:需求规格说明书、知识抽取算法说明、用户操作手册。
  3. 数据集:清洗后的诗词数据(CSV格式)、图谱关系数据(JSON/Neo4j导出)。
  4. 演示视频:展示核心功能(如从李白点击到其友人网络)。

八、验收标准

  1. 系统支持展示至少5000名诗人、10万首诗词的关联网络。
  2. 可视化界面响应时间≤1秒(针对500节点网络)。
  3. 用户可通过交互操作完成以下任务:
    • 查找特定诗人的友人网络。
    • 筛选出包含“月”意象的唐诗。
    • 查看某朝代诗人数量与代表诗词。

项目负责人:__________
日期:__________

备注:本项目可扩展为文化教育工具,后续可增加诗词生成、对联匹配等趣味功能。

运行截图

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