淺析大數(shù)據(jù)時(shí)代下數(shù)據(jù)可視化技術(shù)

【計(jì)算機(jī)論文】淺析大數(shù)據(jù)時(shí)代下數(shù)據(jù)可視化技術(shù)

摘要：大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來(lái)不僅給人們帶來(lái)無(wú)限的可能也帶來(lái)巨大的挑戰(zhàn)。在當(dāng)今大數(shù)據(jù)背景下，海量數(shù)據(jù)只有在被合理采集、解讀與表達(dá)之后才能完美展現(xiàn)它們奧秘，而可視化則無(wú)疑是讓數(shù)據(jù)變的親切和便于理解。所以，只有在理解了數(shù)據(jù)可視化的概念和技術(shù)之后，才能通過(guò)對(duì)其原理和方法進(jìn)行研究和合理運(yùn)用，獲取數(shù)據(jù)背后隱含的價(jià)值。關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)可視化；可視化技術(shù)；應(yīng)用大數(shù)據(jù)時(shí)代的來(lái)襲，使得各行各業(yè)發(fā)揮各自領(lǐng)域的專業(yè)優(yōu)勢(shì)，相互合作，將數(shù)據(jù)可視化推向了當(dāng)代的熱潮。所以數(shù)據(jù)可視化順應(yīng)大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來(lái)而興起，從大數(shù)據(jù)中掌握相關(guān)的規(guī)律，從而掌握用戶的購(gòu)買能力、購(gòu)買習(xí)慣等，然后進(jìn)行相關(guān)營(yíng)銷策略的調(diào)整，由此可見(jiàn)數(shù)據(jù)的潛在價(jià)值是巨大的。信息可視化工具可以幫助我們高效處理大量的數(shù)據(jù)，并以形象化的視圖呈現(xiàn)在使用數(shù)據(jù)的人的面前。一、數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)可視化的基本概念數(shù)據(jù)，英文名是Data，是用來(lái)描述科學(xué)現(xiàn)象和客觀世界的符號(hào)記錄，是構(gòu)成信息和知識(shí)的基本單元。而大數(shù)據(jù)比較公認(rèn)的概念是含有4個(gè)V的特點(diǎn)的數(shù)據(jù):數(shù)據(jù)量大(Volume)，變化速度快(Velocity)、數(shù)據(jù)類型多樣化(Variety)與價(jià)值密度低(Value)。從計(jì)算機(jī)技術(shù)的專業(yè)角度來(lái)說(shuō)，大數(shù)據(jù)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、數(shù)量龐大、類型眾多的數(shù)據(jù)的集合，包括非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。在運(yùn)用這些大數(shù)據(jù)之前我們需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行搜集、歸類、分析甚至后期的信息重組，轉(zhuǎn)化為我們能夠一目了然的、可視化的線條變化趨勢(shì)和圖像，這樣我們能夠清晰的得出結(jié)論?？梢暬?Visualization)技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和圖像處理技術(shù)，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成圖形或圖像在屏幕上顯示出來(lái)，并進(jìn)行交互處理的理論、方法和技術(shù)。它涉及到計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、圖像處理、計(jì)算機(jī)視覺(jué)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等多個(gè)領(lǐng)域，成為研究數(shù)據(jù)表示、數(shù)據(jù)處理、決策分析等一系列問(wèn)題的綜合技術(shù)。二、數(shù)據(jù)可視化技術(shù)分析數(shù)據(jù)可視化技術(shù)的基本思想，是將數(shù)據(jù)庫(kù)中每一個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)作為單個(gè)圖元元素表示，大量的數(shù)據(jù)集構(gòu)成數(shù)據(jù)圖像，同時(shí)將數(shù)據(jù)的各個(gè)屬性值以多維數(shù)據(jù)的形式表示，可以從不同的維度觀察數(shù)據(jù)，從而對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行更深入的觀察和分析。給人們提供一個(gè)直覺(jué)的、交互的和反應(yīng)靈敏的可視化環(huán)境。數(shù)據(jù)可視化技術(shù)有如下特點(diǎn)：1.交互性。用戶可以方便地以交互的方式管理和開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)。2.多維性。對(duì)象或事件的數(shù)據(jù)具有多維變量或?qū)傩?，而?shù)據(jù)可以按其每一維的值分類、排序、組合和顯示。3.可視性。數(shù)據(jù)可以用圖像、曲線、二維圖形、三維體和動(dòng)畫來(lái)顯示，用戶可對(duì)其模式和相互關(guān)系進(jìn)行可視化分析。它包含以下幾個(gè)基本概念:4.數(shù)據(jù)空間:是由n維屬性和m個(gè)元素組成的數(shù)據(jù)集所構(gòu)成的多維信息空間。5.數(shù)據(jù)開(kāi)發(fā):是指利用一定的算法和工具對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行定量的推演和計(jì)算。6.數(shù)據(jù)分析:指對(duì)多維數(shù)據(jù)進(jìn)行切片、塊、旋轉(zhuǎn)等動(dòng)作剖析數(shù)據(jù)，從而能多角度多側(cè)面觀察數(shù)據(jù)。7.數(shù)據(jù)可視化:是指將大型數(shù)據(jù)集中的數(shù)據(jù)以圖形圖像形式表示，并利用數(shù)據(jù)分析和開(kāi)發(fā)工具發(fā)現(xiàn)其中未知信息的處理過(guò)程。三、數(shù)據(jù)可視化技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用1.氣象預(yù)報(bào)。氣象預(yù)報(bào)關(guān)系到億萬(wàn)人民的生活、國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展和國(guó)家安全。氣象預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性依賴于對(duì)大量數(shù)據(jù)的計(jì)算和對(duì)計(jì)算結(jié)果的分析。一方面，科學(xué)計(jì)算可視化可將大量的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為圖像，在屏幕上顯示出某一時(shí)刻的等壓面、等溫面、旋渦、云層的位置及運(yùn)動(dòng)、暴雨區(qū)的位置及其強(qiáng)度、風(fēng)力的大小及方向等，使預(yù)報(bào)人員能對(duì)未來(lái)的天氣作出準(zhǔn)確的分析和預(yù)測(cè)。通常情況下，氣象工作者將二維的層狀數(shù)據(jù)人為疊加來(lái)進(jìn)行分析，而運(yùn)用三維可視化，可讓氣象工作者從大量二維圖像計(jì)算中解脫出來(lái)，讓他們的精力集中于預(yù)報(bào)所需的實(shí)際數(shù)值。2.醫(yī)學(xué)。可視化技術(shù)已廣泛應(yīng)用于診斷醫(yī)學(xué)、整形與假肢外科中的手術(shù)規(guī)劃與輻射治療規(guī)劃等方面。在以上應(yīng)用中核心技術(shù)是將過(guò)去看不見(jiàn)的人體器官能以二維圖像形式顯示出來(lái)或重建它們的三維模型。由于三維醫(yī)學(xué)圖像構(gòu)模涉及的數(shù)據(jù)量大、體元構(gòu)造算法復(fù)雜、運(yùn)算量大，因此至今仍是醫(yī)學(xué)圖像可視化技術(shù)中的瓶頸所在。在這一領(lǐng)域中圖像處理技術(shù)占主流，而計(jì)算機(jī)視覺(jué)與圖形學(xué)則在整形外科的手術(shù)中起主要作用。3.生物、分子學(xué)。在對(duì)蛋白質(zhì)和DNA分子等復(fù)雜結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究時(shí)，可以利用電鏡、光鏡等輔助設(shè)備對(duì)其剖片進(jìn)行分析、采樣獲得剖片信息，利用這些剖片構(gòu)成的體數(shù)據(jù)可以對(duì)其原形態(tài)進(jìn)行定性和定量分析，因此可視化是研究分子結(jié)構(gòu)必不可少的工具。四、數(shù)據(jù)可視化的意義1.讓數(shù)據(jù)分析更加便捷。實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的可視化，無(wú)非就是讓人們?cè)趯?duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的過(guò)程中，更加方便、快捷與精準(zhǔn)。這樣的數(shù)據(jù)分析不僅能更加貼近了人們的生活，還能滿足人們的實(shí)際生活需要。2.讓知識(shí)獲取更加方便。現(xiàn)代背景下的數(shù)據(jù)收集，具有良好的精準(zhǔn)性，采用新的軟件技術(shù)及手段，不僅讓人們更加容易的獲得龐大的數(shù)據(jù)庫(kù)，還能挖掘其隱藏的數(shù)據(jù)目標(biāo)。在生活中，常遇到的數(shù)據(jù)一般都是具有標(biāo)識(shí)系統(tǒng)的，這種標(biāo)識(shí)系統(tǒng)不僅僅是方向性的，還有文字性的。如街頭上的指路標(biāo)志，不僅讓你更加直觀的獲取信息，還能為了解決實(shí)際的需要。總之，數(shù)據(jù)可視化主要是借助于人眼快速的視覺(jué)感知