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介绍资料
Python知识图谱中华古诗词可视化技术说明
一、技术背景与目标
中华古诗词是中华文化的重要载体,蕴含丰富的历史、地理、人物和情感信息。通过构建知识图谱并实现可视化,可以直观展示诗词间的关联关系,辅助文化研究、教育传播和智能应用开发。本技术方案基于Python生态,结合自然语言处理(NLP)和图数据库技术,实现古诗词知识图谱的构建与动态可视化。
二、核心技术栈
- 数据层
- 诗词文本:中华诗库、全唐诗/宋词等开源数据集
- 知识抽取:jieba分词、StanfordNLP、SnowNLP
- 图数据库:Neo4j(存储三元组关系)
- 处理层
- Python 3.8+
- 关键库:
py2neo:Neo4j数据库交互networkx/igraph:图结构分析pyLDAvis:主题模型可视化matplotlib/seaborn:统计图表pyecharts/D3.js:交互式可视化
- 可视化层
- 静态可视化:诗词关系网络图、时空分布热力图
- 动态可视化:诗人社交网络演化、主题迁移时间轴
三、技术实现流程
1. 数据预处理
python
import pandas as pd | |
import jieba | |
from py2neo import Graph | |
# 加载诗词数据 | |
df = pd.read_csv("chinese_poetry.csv") | |
# 基础清洗 | |
def clean_text(text): | |
return "".join([c for c in text if c not in ",。、;:?!「」()【】《》"]) | |
df["cleaned"] = df["content"].apply(clean_text) |
2. 知识抽取与关系建模
实体识别:
- 核心实体:诗人、朝代、诗词标题、关键词、意象
- 关系类型:
- 创作关系(诗人→创作→诗词)
- 引用关系(诗词A→引用→诗词B)
- 时空关系(诗人→生活于→朝代)
- 主题关联(诗词→属于→主题)
示例代码:
python
from py2neo import Node, Relationship | |
# 创建诗人节点 | |
shakespeare = Node("Poet", name="李白", dynasty="唐") | |
poem = Node("Poem", title="静夜思", content="床前明月光...") | |
# 建立关系 | |
writes_rel = Relationship(shakespeare, "WRITES", poem) | |
graph.create(writes_rel) |
3. 知识图谱构建
Neo4j图数据库操作:
python
graph = Graph("bolt://localhost:7687", auth=("neo4j", "password")) | |
# 批量导入数据 | |
def import_poetry_data(): | |
for _, row in df.iterrows(): | |
# 创建诗词节点 | |
poem_node = Node("Poem", | |
title=row["title"], | |
content=row["cleaned"], | |
dynasty=row["dynasty"]) | |
graph.create(poem_node) | |
# 创建诗人节点(去重) | |
poet_query = """ | |
MERGE (p:Poet {name: $name}) | |
MERGE (p)-[:LIVED_IN]->(d:Dynasty {name: $dynasty}) | |
""" | |
graph.run(poet_query, name=row["author"], dynasty=row["dynasty"]) |
4. 可视化实现方案
方案A:基于pyecharts的交互式网络图
python
from pyecharts import options as opts | |
from pyecharts.charts import Graph | |
def visualize_poet_network(): | |
# 从Neo4j查询关系数据 | |
cypher_query = """ | |
MATCH (p1:Poet)-[r]-(p2:Poet) | |
RETURN p1.name as source, p2.name as target, count(r) as weight | |
""" | |
results = graph.run(cypher_query).data() | |
# 构建图数据 | |
nodes = [{"name": r["source"], "symbolSize": 10} for r in results] | |
links = [{"source": r["source"], "target": r["target"], "value": r["weight"]} | |
for r in results] | |
# 渲染图表 | |
graph_chart = ( | |
Graph() | |
.add("", nodes, links, repulsion=500) | |
.set_global_opts(title_opts=opts.TitleOpts(title="诗人社交网络")) | |
) | |
graph_chart.render("poet_network.html") |
方案B:基于D3.js的时空动态可视化
html
<!-- 前端模板示例 --> | |
<div id="timeline"></div> | |
<script src="https://d3js.org/d3.v7.min.js"></script> | |
<script> | |
// 加载后端API数据 | |
fetch("/api/poetry/timeline") | |
.then(response => response.json()) | |
.then(data => { | |
// 使用D3.js绘制时间轴 | |
const svg = d3.select("#timeline") | |
.append("svg") | |
.attr("width", 800) | |
.attr("height", 400); | |
// 添加朝代标记、诗词分布等元素... | |
}); | |
</script> |
四、关键技术挑战与解决方案
- 实体消歧
- 问题:同名词人(如"李白"与"南宋李白")
- 方案:结合朝代信息+诗词风格特征进行聚类
- 关系稀疏性
- 问题:冷门诗人关系数据不足
- 方案:引入诗词主题相似度计算补充关系
- 大规模可视化性能
- 问题:超过1000个节点的网络图卡顿
- 方案:
- 实现WebWorker多线程渲染
- 采用力导向布局的简化算法
- 提供分级展示(先展示核心节点)
五、应用场景示例
- 诗词推荐系统
- 基于用户兴趣图谱推荐相似诗词
- 示例:喜欢"边塞诗"的用户→推荐王昌龄相关作品
- 文化研究工具
- 展示"月亮"意象在唐宋诗词中的演变
- 分析江南地域诗词的时空分布特征
- 教育互动平台
- 开发诗词知识问答游戏
- 创建诗人生平轨迹AR体验
六、技术演进方向
- 多模态融合
- 结合诗词朗诵音频、书法图像等非结构化数据
- 深度学习增强
- 使用BERT等模型提升实体识别准确率
- 实现诗词自动生成与风格迁移
- 三维可视化
- 构建诗词宇宙三维场景(如《庆余年》中的诗神空间)
七、总结
本技术方案通过Python生态实现了从数据采集到可视化展示的全流程,为中华古诗词的数字化研究提供了可扩展的技术框架。实际部署时建议采用微服务架构,将知识抽取、图计算和可视化服务解耦,以支持高并发访问和持续迭代更新。
附录:推荐工具链
- 数据处理:Pandas + OpenRefine
- NLP:HanLP + LAC
- 图计算:GraphX + Spark
- 可视化:ECharts + Three.js
- 部署:Docker + Streamlit/Dash
运行截图
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