基于SAC對消費與生產(chǎn)進行分析和可視化展示

根據(jù)目前的空氣污染調(diào)查顯示來看，[1]當前，我國大部分城市都出現(xiàn)了霧霾天氣，霧霾不僅危害人們身體健康，還造成一定的經(jīng)濟損失以及生活的諸多負面影響，根據(jù)研究調(diào)查表明，導(dǎo)致問題的直接源頭就是人們的消費與生產(chǎn)模式。世界衛(wèi)生組織最新更新的城市空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)庫顯示，[2]在全世界103個國家和地區(qū)的3000多個監(jiān)測空氣質(zhì)量的城市中，80%以上的城市空氣顆粒物（PMIO）和細顆粒物（PM2.5）污染水平超過了世界衛(wèi)生組織（世衛(wèi)組織）建議的標準。顯然，世界衛(wèi)生組織的監(jiān)測數(shù)據(jù)向我們揭示了一個令人震驚的事實——全球城市空氣污染已經(jīng)非常嚴重，環(huán)境問題是國際關(guān)系中的一個非傳統(tǒng)安全問題，由于空氣污染的擴散性和遠距離遷移性，它已成為國際合作的焦點?？諝馕廴静粌H是經(jīng)濟社會發(fā)展的產(chǎn)物，是人們消費和生產(chǎn)的產(chǎn)物，也是影響人類健康和經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的重要因素，空氣污染的跨界趨勢已經(jīng)成為世界各國政府應(yīng)該處理和人們密切關(guān)注的社會問題。一、SAPAnalyticsCloud產(chǎn)品介紹（一）產(chǎn)品簡介SAPAnalyticsCloud（中文簡稱SAP分析云，縮寫SAC）是SAP提供的一種SaaS（軟件即服務(wù)）解決方案，用于各種企業(yè)業(yè)務(wù)場景下的數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)可視化、計劃和預(yù)測。在這個大數(shù)據(jù)時代，大規(guī)模、高緯度、非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)層出不窮，用傳統(tǒng)的顯示技術(shù)很難將這類數(shù)據(jù)以完美的可視化形式展現(xiàn)出來。SAC就是為解決這一問題而開發(fā)的，它具有大屏幕、純色、高亮度、高分辨率等顯示優(yōu)勢，結(jié)合實時數(shù)據(jù)渲染技術(shù)、數(shù)據(jù)可視化技術(shù)、實時圖形化可視化數(shù)據(jù)、場景和實時交互，讓用戶更容易理解演示的數(shù)據(jù)和空間知識。此外，SAC工具的數(shù)據(jù)可視化可以幫助人們根據(jù)數(shù)據(jù)的特點找到合適的可視化方法，直觀地呈現(xiàn)數(shù)據(jù)，而發(fā)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)中包含的規(guī)律或信息，則有助于用戶通過認知數(shù)據(jù)做出新的發(fā)現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)這些數(shù)據(jù)所反映的本質(zhì)。（二）基本功能SAC是基于SAPHANACloudPlatform（SCP）構(gòu)建的，因此SAC是天然和SCP集成在一起的，具有所有SaaS的特性，可幫助企業(yè)用戶打通信息孤島，實現(xiàn)由數(shù)據(jù)支持的最佳業(yè)務(wù)決策。它是一款非常易用的數(shù)據(jù)分析產(chǎn)品，用戶通過簡單地點擊、拖拽等動作即可完成數(shù)據(jù)的連接、準備、分析和預(yù)測工作。SAC具有數(shù)據(jù)連接、數(shù)據(jù)準備、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)預(yù)測、數(shù)字董事會等模塊，可以通過一個個模塊使得數(shù)據(jù)能夠更好地達到可視化的效果。其中，Model（模型）和Story（故事）是SAC中的兩個最基本的概念，依據(jù)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)建立模型，在創(chuàng)建模型的過程中，可以對原始數(shù)據(jù)進行清洗和處理。然后基于模型建立故事，故事也是分析結(jié)果的展現(xiàn)形式，在故事中可以包括各種各樣的可視化圖表。二、數(shù)據(jù)收集及處理（一）數(shù)據(jù)收集數(shù)據(jù)是開展可視化研究的基礎(chǔ)。在收集消費與生產(chǎn)相關(guān)的數(shù)據(jù)中，可以選擇國內(nèi)、國際兩個層面的三個方面進行數(shù)據(jù)收集及分析處理。1.氣候變化隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，溫室氣體的排放，全球溫室效應(yīng)變得越來越顯著，全球的氣候變化也客觀的體現(xiàn)出當代人們消費與生產(chǎn)的現(xiàn)狀。通過調(diào)查表明，歐非地區(qū)的氣候變化尤為明顯，我們通過對歐非氣候數(shù)據(jù)的收集、清洗，從其平均氣侯的差異來體現(xiàn)消費與生產(chǎn)的現(xiàn)狀。2.能源消費根據(jù)調(diào)查統(tǒng)計顯示，2014年我國生活用能源消費中，商品能源消費總量為23207萬tce，占生活能源消費總量的66%，其中電能消費量為7727.29萬tce，煤炭為14053.85tce，液化氣為1426.13萬tce，生物質(zhì)能中柴薪和秸稈為9783.75萬tce，可再生能源中沼氣的消費量為1102.37萬tce，太陽能為1114.02萬tce，[3]我國能源消費中商品能源的消費比重在不斷增加，高品位清潔能源如太陽能、天然氣、沼氣等也有較大幅度的增長。借此我們收集國內(nèi)的能源消費相關(guān)數(shù)據(jù)，來體現(xiàn)能源消費的現(xiàn)狀。3.空氣污染我們以美國空氣污染為例，通過對美國空氣污染數(shù)據(jù)的收集，對排放的CO、NO2、O3、SO2等污染性氣體進行比較，來直觀地體現(xiàn)出美國空氣污染的嚴重性，及反應(yīng)不可持續(xù)性的消費與生產(chǎn)帶來的危害。（二）數(shù)據(jù)處理在數(shù)據(jù)導(dǎo)入后，SAC提供了很多預(yù)制的功能，可對數(shù)據(jù)進行清洗和建模，這個環(huán)節(jié)也稱之為數(shù)據(jù)處理。數(shù)據(jù)處理分為三個步驟：數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)校準、數(shù)據(jù)聚類。剛收集的原始數(shù)據(jù)中存在大量不確定性和雜數(shù)據(jù)，不能直接進行數(shù)據(jù)分析，必須進行數(shù)據(jù)清洗。對于異常的數(shù)據(jù)，可以通過設(shè)定一些規(guī)則，使用有效性驗證的方法進行篩選。對于缺失的數(shù)據(jù)，可以采取刪除或填充的方法進行處理。此外，數(shù)據(jù)清洗還包括重復(fù)值的刪除以及數(shù)據(jù)類型的檢查等?；跀?shù)據(jù)的定位服務(wù)是數(shù)據(jù)可視化研究的一個重要方面，然而由于定位覆蓋范圍較大、分布不均勻，使得其準確度較低，需要進行數(shù)據(jù)校準。利用多源數(shù)據(jù)融合的方法進行數(shù)據(jù)校準，從而提高定位數(shù)據(jù)的精確度。收集的消費與生產(chǎn)數(shù)據(jù)屬于粗數(shù)據(jù)，不能直接聚類，需要進行特征提取。[4]傳統(tǒng)特征提取的方法有：基于基本統(tǒng)計方法的特征提取、基于模型的特征提取、基于快速傅里葉變換（fastFouriertransform，F(xiàn)FT）的特征提取。三、數(shù)據(jù)可視化分析數(shù)據(jù)可視化指的是基于不同的數(shù)據(jù)模型，終端用戶可以創(chuàng)建可視化的故事（Story），并基于此業(yè)務(wù)場景進行數(shù)據(jù)的鉆取和分析，梳理可視故事化的特征有助于理解其實現(xiàn)方法的選擇。[5]可視故事化的特征包括：敘事主體平衡性、圖像敘事獨立性和情感聯(lián)結(jié)性。SAC提供了預(yù)制的預(yù)測模型，以及SmartAssist等功能，可以幫助用戶輕松地實現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動分析和預(yù)測。根據(jù)負責任的消費與生產(chǎn)主題，我們選擇了歐非氣候變化、中國能源消費量、美國空氣污染以及全球空氣質(zhì)量指數(shù)的相關(guān)數(shù)據(jù)來進行可視化展示，借氣候變化、能源消費、空氣污染及空氣質(zhì)量指數(shù)來體現(xiàn)當前消費與生產(chǎn)所帶來的負影響，應(yīng)該得到社會的關(guān)注與重視。（一）歐非氣候變化在分析歐非氣候變化的數(shù)據(jù)中，通過國家城市的經(jīng)緯坐標確立其地理分布，并用不同顏色來體現(xiàn)其平均氣侯的差異（見圖1）。運用SAC工具的這種表現(xiàn)形式，準確直觀地把歐非地區(qū)的氣候變化情況展現(xiàn)出來，美觀而又清晰。圖1歐非氣候變化地理分布圖在進行歐非氣候變化可視化時，歐非不同國家每年的平均氣候也在變化，想要準確看出其趨勢及反應(yīng)消費與生產(chǎn)的負影響主題，可通過SAC工具繪制熱圖的形式（見圖2），來展現(xiàn)其規(guī)律性。以橫坐標為時間年限，縱坐標為國家名稱，再通過不同顏色來表示平均氣候的高低，每個方塊的值是歐非不同國家當年的平均氣候值。比如通過顏色就可以看出，Nigeria每年平均氣候普遍高于其他國家，且每年氣候溫度呈現(xiàn)上升趨勢，Egypt、Turkey每年平均氣候次之。此外，整體而言，歐非各個國家氣候溫度都呈現(xiàn)上升趨勢，全球溫室效應(yīng)變得越來越顯著，我們應(yīng)該給予重視。圖2歐非不同國家每年的平均氣候熱圖（二）中國能源消費量在分析中國能源消費量之前，我們以中國黑龍江省為例子分析了中國局部地區(qū)能源消費現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)黑龍江省在消耗能源種類中，各種能源在省內(nèi)村鎮(zhèn)生活用能源中占的比例，從圖表中可以看出能源消耗巨大（見圖3）。圖3黑龍江省各地區(qū)村鎮(zhèn)生活用不同種類能源人均消費量視圖接下來是對全國的生活用能源消費量現(xiàn)狀的分析（見圖4），全國能源消費總量整體呈現(xiàn)的是西低東高的趨勢，東北等部分地區(qū)能源消費總量明顯高于全國其他各地區(qū)，對于清潔性能源的分析發(fā)現(xiàn)中部地區(qū)和南方部分地區(qū)清潔性能源消費總量要高于全國其他各地區(qū)，北方地區(qū)的清潔性能源消費總量和人均清潔性能源消費量均較低。總的來說，全國總的能源消耗量還是比較大的，對于清潔能源還沒有相對普及，能源消耗，環(huán)境污染比較嚴重，我們需要去重視。圖4全國各省村鎮(zhèn)商品能源消費量視圖（三）美國空氣污染對于美國的空氣污染狀況，我們通過分析2009年美國的污染氣體排放量，對NO2、O3、SO2、CO進行對比分析，體現(xiàn)出污染氣體的排放量都比較高，在一些發(fā)達的城市更是如此。比如California、NewYork等地區(qū)的污染氣體排放量尤為的高，空氣污染嚴重（見圖5）。圖5美國各州氣體污染平均值比較圖為了更好地展現(xiàn)出美國各城市的空氣污染狀況，能夠使得美國城市與城市，污染氣體與污染氣體之間有明顯的比較，通過SAC工具繪制了美國各城市的空氣質(zhì)量指數(shù)趨勢圖（見圖4-6），根據(jù)不同城市不同污染氣體的空氣質(zhì)量指數(shù)來可視化比較。在對污染氣體CO、NO2、SO2這三種氣體分析中，從圖中可以明顯看出CO氣體是美國大多城市的主要污染氣體，普遍高于其他兩種氣體的空氣質(zhì)量指數(shù)。五、總結(jié)與展望數(shù)據(jù)分析是一個檢查、清理、轉(zhuǎn)換和建模數(shù)據(jù)可視化的過程，目的是發(fā)現(xiàn)有用的信息、告知結(jié)論和支持決策。數(shù)據(jù)分析有多個方面和方法，包括不同名稱下的不同技術(shù)，并用于不同的商業(yè)、科學(xué)和社會科學(xué)領(lǐng)域。在當今的商業(yè)世界，