深度解析 | 大數據可視決策的關鍵技術

    一、什么是數據可視化

    俗語有曰：文不如表，表不如圖。數據可視化就是借助于圖形化手段，把最基本的數據進行處理、運算之后，通過可視化技術，深度挖掘、呈現背后深層次的指標、規(guī)律，并結合不同行業(yè)業(yè)務需求，清晰有效地傳達與溝通信息，給用戶帶來良好的視覺效果，降低用戶的理解難度，從而實現幫助各行業(yè)用戶駕馭數據，洞悉價值，提升決策效率和能力的目的。

    二、大數據可視決策的關鍵技術

    本文將從可視渲染技術、可視分析技術和可視決策技術三方面，對大數據可視決策的關鍵技術進行解析：

    （一） 可視渲染技術可視渲染技術主要包括基礎可視渲染技術和數據駕駛艙兩部分內容，其中，基礎可視渲染技術包括基礎可視渲染圖、地理空間可視渲染圖、組態(tài)圖等；數據駕駛艙則是將這些分析視圖組合起來進行綜合呈現。

    1. 基礎可視渲染技術基礎可視渲染技術是可視化手段里最基礎的技術實現能力，其中包括基礎可視渲染圖（單態(tài)圖、統(tǒng)計圖、分布圖、關系圖）；地理空間可視渲染圖（分布圖、統(tǒng)計圖、關系圖）以及組態(tài)圖等視圖，并可基于時間、空間等多個維度進行呈現。

    1.1 基礎可視渲染圖1.1.1 單態(tài)圖單態(tài)圖是對數據進行直接觀察，對數據簡單狀態(tài)的變化進行呈現的圖表，適用于對單一維度數據進行統(tǒng)計分析的應用場景。

（多個單態(tài)圖構成的數據面板）

    1.1.2 統(tǒng)計圖統(tǒng)計圖就是常見的統(tǒng)計分析圖表，有單柱圖/單條圖/折線圖/堆積圖/餅圖/環(huán)圖等，便于直接觀察數量的多少、比較數據間的差別等。

（多種樣式統(tǒng)計圖）

    1.1.3 分布圖分布圖是表現數據分布態(tài)勢的視圖，有散點圖、雷達圖等，可應用于分析數據分布態(tài)勢的場景。

（多種形式分布圖）

    1.1.4 關系圖關系圖是用于呈現海量數據間關聯關系的視圖，有：拓撲圖、�；鶊D、標靶圖等，可應用于探究簡單關系的場景。

（多種形式關系圖）

    1.2 地理空間可視渲染圖地理空間可視渲染圖是在二三維態(tài)勢地圖基礎上疊加可視化分析圖表，以呈現數據變化及規(guī)律的視圖，包括地理空間分布圖、地理空間統(tǒng)計圖、地理空間關系圖等分析視圖。

    1.2.1 地理空間分布圖地理空間分布圖是在地理空間下表現事物空間分布位置與范圍的視圖，有地理空間散點圖、節(jié)點軌跡圖、熱圖、星光圖等，可應用于車輛位置分布監(jiān)測、區(qū)域人員密度監(jiān)測等地理空間分布應用場景。

（交通管理要素分布圖）

如上圖所示，我們基于各管理要素的地理坐標，通過散點圖直觀展示地鐵站、攝像頭、政府機構、警情事件等管理要素的位置、分布；通過節(jié)點軌跡圖，直觀展示車輛的實時位置和運行軌跡，可便于用戶高效、全面掌握多領域管理要素的時空分布特征。

    1.2.2 地理空間統(tǒng)計圖地理空間統(tǒng)計圖是將常見的統(tǒng)計分析圖表疊加在二三維態(tài)勢地圖顯示的視圖，有單柱圖、簇狀柱圖、堆積柱圖、氣泡圖等，便于在大范圍內更直觀把握地理空間數據的多少、比較地理空間各數據間的差別等。

（產業(yè)經濟態(tài)勢地理空間柱圖）

如上圖所示，對區(qū)域內經濟發(fā)展指標以地理空間柱圖進行統(tǒng)計分析，直觀展示區(qū)域內各地經濟發(fā)展水平，可便于用戶直觀、高效、全面掌握各地經濟發(fā)展的空間分布特征。

    1.2.3 地理空間關系圖

    地理空間關系圖是基于地理信息系統(tǒng)，通過熱點圖、鏈路圖等視圖呈現海量數據間關聯關系，可應用于地理空間探究數據關系的應用場景。

（三維地理空間鏈路圖）

圖中，我們基于三維態(tài)勢地圖，通過三維地理空間鏈路圖來展示全球出入境人員的流動態(tài)勢。

    1.3 組態(tài)圖組態(tài)圖是指通過可視化手段對模型對象進行仿真，并通過數據驅動模擬、反映、展現對象的運動狀態(tài)、工藝流程、外觀效果等，通常面向工業(yè)、航天軍工、能源電力等行業(yè)領域。（機械臂 組態(tài)圖）圖中，對機械臂進行仿真演示，并通過數據驅動，真實再現機械臂的運動過程、姿態(tài)以及狀態(tài)。

    2. 綜合數據駕駛艙數據駕駛艙是指：把基礎可視渲染技術中的各類可視分析圖表組合起來，通過一個可視化頁面來呈現。它可以集成單態(tài)圖、統(tǒng)計圖、分布圖、空間圖、組態(tài)圖等多大類、近百種可視分析視圖，對數據進行多維聯動分析，實現數據的多維度并行展示、分析；適用于需要并列監(jiān)測多類數據的決策領域，例如企業(yè)管理者判定企業(yè)的各品類經營情況的場景，通過對各品類經營狀況的綜合呈現，全面掌握企業(yè)經營態(tài)勢。（數據駕駛艙）

    （二） 可視分析：可視渲染+分析計算模塊可視分析技術是在渲染技術的基礎上，結合一定的分析計算模塊，對最基本的數據進行處理、運算，挖掘深層次的價值、規(guī)律，再將數據規(guī)律、關系等指標以最佳視覺表現形式進行呈現的技術。使復雜晦澀的數據態(tài)勢、規(guī)律，清晰易懂、一目了然，為管理者提供充分的決策支持，具體表現形式有數據統(tǒng)計分析、關系挖掘分析、推演仿真分析、活動規(guī)律、分布熱區(qū)、最優(yōu)中心等眾多可視分析方法。 我們可以通過幾個實際應用的案例，感性地認識一下什么是可視分析，以及可視分析的作用。 

    1. 推演仿真分析

    推演仿真分析是通過可視化技術手段，對作戰(zhàn)過程、設備運行過程等進行仿真、模擬與推演的分析方法。通過接入行業(yè)模型算法、仿真引擎數據，對作戰(zhàn)過程以及設備運行的態(tài)勢進行仿真、模擬與推演，輔助決策人員根據業(yè)務需求進行推演仿真，對業(yè)務數據進行可視分析。廣泛使用于軍事聯合作戰(zhàn)、設備運行仿真推演等領域。例如軍事聯合作戰(zhàn)推演仿真可視分析應用場景。軍事聯合作戰(zhàn)推演仿真可視分析可有效規(guī)避傳統(tǒng)沙盤作業(yè)、圖上作業(yè)短板�；�于作戰(zhàn)模型、交戰(zhàn)規(guī)則和基礎數據,通過推演仿真可視分析完成對作戰(zhàn)方案中各類行動以及裝備的仿真、模擬和推演，為軍事聯合作戰(zhàn)提供完整的推演仿真方案，輔助用戶評估作戰(zhàn)方案的科學性、有效性和可行性,為作戰(zhàn)方案優(yōu)化提供定量和定性的參考依據。（作戰(zhàn)過程推演仿真分析）

    圖中是對戰(zhàn)斗機運動過程的推演仿真，真實模擬了戰(zhàn)斗機的行進過程中的狀態(tài)、姿態(tài)運動路線等信息。

    2. 活動規(guī)律

    活動規(guī)律可視分析是將自然界、社會、以及自然界與社會之間必然、本質、穩(wěn)定和反復出現的聯系展現出來的分析方法，可應用于人員/車輛出行活動規(guī)律、早高峰時間規(guī)律、氣象變化規(guī)律等規(guī)律分析領域，有助于管理者掌握綜合態(tài)勢規(guī)律，為業(yè)務決策提供支持。例如颶風活動規(guī)律可視分析。海量的颶風氣象數據十分雜亂，從發(fā)生時間、影響區(qū)域等單一維度觀察數據，很難發(fā)現颶風的活動規(guī)律，通過可視分析，能夠將颶風發(fā)生過程和社會影響之間的因果聯系以三維可視分析圖表直觀展現出來，有助于管理者洞悉颶風活動變化規(guī)律，為災害預防、應急處置等業(yè)務領域提供決策依據。（世界颶風活動規(guī)律分析）

    圖中將颶風運動的軌跡、方向、范圍等要素進行了可視分析呈現，使颶風活動規(guī)律直觀可見。

    3. 分布熱區(qū)

    分布熱區(qū)是利用可視渲染、可視分析技術對數據集中程度進行分析，將分布情況通過可視化手段進行直觀呈現的視圖�？蓱�用于人員密度、網站訪客興趣偏好等熱區(qū)分析領域，提高熱區(qū)數據直觀呈現能力，輔助用戶快捷掌握數據熱區(qū)分布區(qū)域，為業(yè)務決策提供支持。例如人口分布熱區(qū)可視分析。政府以往的數據指標多是以紙面報告、二維表等方式呈現，看起來非常枯燥，要讀懂這些報告也不是一件容易的事，城市管理者面對龐雜的人口數據，簡單的數據分析圖表無法直觀呈現人口分布情況，運用人口分布熱區(qū)可視分析可直觀、高效觀察到各地區(qū)人口分布、密度等信息，為政府進行人口流動管理、區(qū)域經濟調控提供決策支持。

    （網站熱區(qū)分布）

    圖中以不同顏色標識不同區(qū)域人口密集程度，直觀呈現人口分布范圍、規(guī)律等信息。

    4. 最優(yōu)中心

    最優(yōu)中心是對數據按照某一維度進行分析，對峰值點進行可視化呈現的手段；可應用于查找經濟發(fā)達地區(qū)、最優(yōu)空氣質量地區(qū)等最優(yōu)中心分析領域，有助于用戶直觀掌握峰值數據分布，為業(yè)務決策提供輔助支撐。例如出租車�？糠植伎梢暦治鰬�用場景。出租車軌跡具有分布廣、數據量大等特點，利用常規(guī)的統(tǒng)計分析圖表統(tǒng)計出租車的運行軌跡，并計算出停靠熱區(qū)，是一件十分困難的事。通過最優(yōu)中心可視分析，結合時空統(tǒng)計維度，可輕松對出租車運行軌跡進行分析，并智能分析出最優(yōu)中心點，輔助城市管理者對出租車配套的相關服務，如充電樁、公共廁所、餐飲等進行資源合理分配，為管理者進行選址、布局、規(guī)劃等業(yè)務提供決策支持。

    （出租車軌跡分布）

    圖中綠色軌跡是出租車運行軌跡，黃色聚集點是出租車經常�？康牡攸c，通過最優(yōu)中心可視分析，依次推斷電動車運行規(guī)律，可直觀呈現出充電樁規(guī)劃選址的最優(yōu)地點。

    5. 柵格聚簇

    柵格：將空間分割成有規(guī)律的網格，每一個網格稱為一個單元，并在各單元上賦予相應的屬性值來表示實體的一種數據形式。聚簇：提高某個屬性(或屬性組)的查詢速度，把這個或這些屬性上具有相同值的元組集中存放在連續(xù)的物理塊。廣泛適用于城管、電力等大范圍態(tài)勢監(jiān)測的領域，以提升大規(guī)模數據觀察分析效率。例如在商業(yè)選址應用場景，通過柵格可將監(jiān)測區(qū)域劃分成一個個網格區(qū)域，細化監(jiān)測粒度；同時利用聚簇將大范圍電費、耗電量進行直觀呈現，為用戶選擇適合的地址提供決策支持。（用電量柵格分析和電費聚簇分析）

    （三）可視決策支持：可視分析+行業(yè)業(yè)務決策需求可視化的最終價值是要應用到行業(yè)中去，為行業(yè)決策提供科學依據�？梢暃Q策支持是在可視渲染技術、可視分析技術的基礎上再結合上行業(yè)業(yè)務決策的需求，面向特定的行業(yè)業(yè)務領域，為用戶提供決策支持的技術。以智慧城市、智慧公安、智慧園區(qū)為例：

    1. 智慧城市——產業(yè)經濟集成城市發(fā)改委、財政、審計、工商、統(tǒng)計等部門現有資源，將城市主要經濟指標、產業(yè)結構及分布數據以三維柱圖、熱圖等形式進行可視化分析，實現多指標數據的并行監(jiān)測分析，全方位體現城市產業(yè)經濟運行態(tài)勢，展現城市經濟、產業(yè)發(fā)展狀況，為城市經濟發(fā)展規(guī)劃、產業(yè)結構調整等提供決策依據。（智慧城市-產業(yè)經濟態(tài)勢監(jiān)測）

    2. 智慧公安——治安態(tài)勢

    基于地理信息系統(tǒng)，將城市街道、地標點、建筑物、機動目標、視頻數據等要素信息進行詳細展現，對轄區(qū)警力資源分布、實時警情信息、接處警情況、重點人員活動規(guī)律、輿情信息等治安要素進行可視化分析，實現管轄區(qū)域內“人、車、地、事、物”的全面監(jiān)控，輔助公安部門綜合掌控大范圍城市治安態(tài)勢。（智慧公安-治安態(tài)勢監(jiān)測）

    3. 智慧園區(qū)——智能樓宇

    基于地理信息系統(tǒng)，通過三維建模，對園區(qū)內外部環(huán)境、空間結構進行三維展示，高度融合園區(qū)各領域現有數據資源，對園區(qū)資產、基礎設施、能效、環(huán)境空間等管理領域的關鍵指標進行綜合監(jiān)測分析，輔助管理者全面掌控園區(qū)運行態(tài)勢，實現園區(qū)人、事、物統(tǒng)一管理，園區(qū)綜合運營態(tài)勢一屏掌握。 （智慧園區(qū)-樓宇監(jiān)測）

    三、數據可視決策 助力管理者運籌帷幄

    數字冰雹可視化決策平臺在充分整合、挖掘、利用信息技術與信息資源的基礎上，挖掘數據信息的最大價值，實現對行業(yè)各領域的精確化監(jiān)測、分析與呈現，從而充分提高用戶決策的能力和效率，這也是數字冰雹深耕可視化領域的初心和目的。數字冰雹作為大數據可視化領域的探路先鋒，今后，數字冰雹將繼續(xù)發(fā)揮助力作用，不忘初心、砥礪前行，幫助各行業(yè)用戶提供成熟的可視化解決方案，幫助管理者實現駕馭數據，洞悉價值，讓大數據真正為用戶創(chuàng)造價值！

    來源：數字冰雹大數據可視化