【計算機論文】淺析大數(shù)據(jù)時代下數(shù)據(jù)可視化技術(shù)

摘要：大數(shù)據(jù)時代的到來不僅給人們帶來無限的可能也帶來巨大的挑戰(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、解讀與表達之后才能完美展現(xiàn)它們奧秘，而可視化則無疑是讓數(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，才能通過對其原理和方法進行研究和合理運用，獲取數(shù)據(jù)背后隱含的價值。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)時代的來襲，使得各行各業(yè)發(fā)揮各自領(lǐng)域的專業(yè)優(yōu)勢，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)時代的到來而興起，從大數(shù)據(jù)中掌握相關(guān)的規(guī)律，從而掌握用戶的購買能力、購買習(xí)慣等，然后進行相關(guān)營銷策略的調(diào)整，由此可見數(shù)據(jù)的潛在價值是巨大的。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，是用來描述科學(xué)現(xiàn)象和客觀世界的符號記錄，是構(gòu)成信息和知識的基本單元。而大數(shù)據(jù)比較公認的概念是含有4個V的特點的數(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)與價值密度低(Value)。從計算機技術(shù)的專業(yè)角度來說，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)。在運用這些大數(shù)據(jù)之前我們需要對數(shù)據(jù)進行搜集、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和圖像，這樣我們能夠清晰的得出結(jié)論。可視化(Visualization)技術(shù)是利用計算機圖形學(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，并進行交互處理的理論、方法和技術(shù)。它涉及到計算機圖形學(xué)、圖像處理、計算機視覺、計算機輔助設(shè)計等多個領(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)庫中每一個數(shù)據(jù)項作為單個圖元元素表示，大量的數(shù)據(jù)集構(gòu)成數(shù)據(jù)圖像，同時將數(shù)據(jù)的各個屬性值以多維數(shù)據(jù)的形式表示，可以從不同的維度觀察數(shù)據(jù)，從而對數(shù)據(jù)進行更深入的觀察和分析。給人們提供一個直覺的、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：1.交互性。用戶可以方便地以交互的方式管理和開發(fā)數(shù)據(jù)。2.多維性。對象或事件的數(shù)據(jù)具有多維變量或?qū)傩裕鴶?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、三維體和動畫來顯示，用戶可對其模式和相互關(guān)系進行可視化分析。它包含以下幾個基本概念:4.數(shù)據(jù)空間:是由n維屬性和m個元素組成的數(shù)據(jù)集所構(gòu)成的多維信息空間。5.數(shù)據(jù)開發(fā):是指利用一定的算法和工具對數(shù)據(jù)進行定量的推演和計算。6.數(shù)據(jù)分析:指對多維數(shù)據(jù)進行切片、塊、旋轉(zhuǎn)等動作剖析數(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)分析和開發(fā)工具發(fā)現(xiàn)其中未知信息的處理過程。三、數(shù)據(jù)可視化技術(shù)在各個領(lǐng)域的應(yīng)用1.氣象預(yù)報。氣象預(yù)報關(guān)系到億萬人民的生活、國民經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展和國家安全。氣象預(yù)報的準(zhǔn)確性依賴于對大量數(shù)據(jù)的計算和對計算結(jié)果的分析。一方面，科學(xué)計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刻的等壓面、等溫面、旋渦、云層的位置及運動、暴雨區(qū)的位置及其強度、風(fēng)力的大小及方向等，使預(yù)報人員能對未來的天氣作出準(zhǔn)確的分析和預(yù)測。通常情況下，氣象工作者將二維的層狀數(shù)據(jù)人為疊加來進行分析，而運用三維可視化，可讓氣象工作者從大量二維圖像計算中解脫出來，讓他們的精力集中于預(yù)報所需的實際數(shù)值。2.醫(yī)學(xué)?？梢暬夹g(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)是將過去看不見的人體器官能以二維圖像形式顯示出來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，而計算機視覺與圖形學(xué)則在整形外科的手術(shù)中起主要作用。3.生物、分子學(xué)。在對蛋白質(zhì)和DNA分子等復(fù)雜結(jié)構(gòu)進行研究時，可以利用電鏡、光鏡等輔助設(shè)備對其剖片進行分析、采樣獲得剖片信息，利用這些剖片構(gòu)成的體數(shù)據(jù)可以對其原形態(tài)進行定性和定量分析，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。實現(xiàn)數(shù)據(jù)的可視化，無非就是讓人們在對數(shù)據(jù)進行處理的過程中，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，還能滿足人們的實際生活需要。2.讓知識獲取更加方便?，F(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，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)識系統(tǒng)的，這種標(biāo)識系統(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，還能為了解決實際的需要?？傊?，數(shù)據(jù)可視化主要是借助于人眼快速的視覺感知