大數(shù)據(jù)展現(xiàn)可視化

大數(shù)據(jù)展現(xiàn)可視化學(xué)習(xí)目標(biāo)2知識(shí)目標(biāo)●什么是數(shù)據(jù)可視化●可視化工具能力目標(biāo)●了解數(shù)據(jù)可視化●掌握可視化工具學(xué)習(xí)任務(wù)3了解數(shù)據(jù)可視化初步探索可視化作用初步探索可視化工具掌握可視化工具什么是數(shù)據(jù)可視化可視化工具4目錄什么是可視化5數(shù)據(jù)可視化是指將大型數(shù)據(jù)集中的數(shù)據(jù)以圖形圖像的形式表示，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。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(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)作為單個(gè)圖元素表示，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)，從而對數(shù)據(jù)進(jìn)行更深入的觀察和分析。6可視化發(fā)展的歷程人類很早就引入了可視化技術(shù)輔助分析問題。1854年，倫敦爆發(fā)霍亂，10天內(nèi)有500多人死于該病。當(dāng)時(shí)很多人都認(rèn)為霍亂是通過空氣傳播的。但是，JohnSnow醫(yī)師卻不這么認(rèn)為。于是他繪制了一張霍亂地圖。如圖所示。分析了霍亂患者分布與水井分布之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)在有一口井的供水范圍內(nèi)患者明顯偏多，他據(jù)此找到了霍亂爆發(fā)的根源是一個(gè)被污染的水泵。人們把這個(gè)水泵移除后，霍亂的發(fā)病人數(shù)就開始明顯下降。7數(shù)據(jù)可視化另一個(gè)經(jīng)典之作是1875年“提燈女神”南丁格爾設(shè)計(jì)的“雞冠花圖”（又稱玫瑰圖，如圖所示）?？梢暬l(fā)展的歷程它以圖形的方式直觀地呈現(xiàn)了英國在克里米亞戰(zhàn)爭中犧牲的戰(zhàn)士數(shù)量和死亡原因，有力地說明改善軍隊(duì)醫(yī)院的醫(yī)療條件對于減少戰(zhàn)爭傷亡的重要性。820世紀(jì)50年代末，隨著計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)和計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的發(fā)展，人們可以利用計(jì)算機(jī)技術(shù)在計(jì)算機(jī)屏幕上繪制出各種圖形圖表，可視化技術(shù)開啟了全新的發(fā)展階段。最初，可視化技術(shù)被大量應(yīng)用于統(tǒng)計(jì)學(xué)領(lǐng)域，用來繪制統(tǒng)計(jì)圖表，如環(huán)形圖、柱形圖和餅圖、直方圖、時(shí)間序列圖、等高線圖、散點(diǎn)圖等；后來，又逐步應(yīng)用于地理信息系統(tǒng)、數(shù)據(jù)挖掘分析、商務(wù)智能工具等，有效的促進(jìn)了人類對不同類型數(shù)據(jù)的分析與理解。隨著大數(shù)據(jù)的到來，每時(shí)每刻都有海量數(shù)據(jù)在不斷生成，需要我們對數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)、全面、快速、準(zhǔn)確的分析，呈現(xiàn)數(shù)據(jù)背后二等價(jià)值。這就更需要可視化技術(shù)協(xié)助我們更好地理解和分析數(shù)據(jù)，可視化成為大數(shù)據(jù)分析最后的一環(huán)，和用戶而言最重要的一環(huán)?？梢暬l(fā)展的歷程9在大數(shù)據(jù)時(shí)代，數(shù)據(jù)容量和復(fù)雜性的不斷增加，限制了普通用戶從大數(shù)據(jù)中直接獲取知識(shí)，可視化的需求越來越大，依靠可視化手段進(jìn)行數(shù)據(jù)分析必將成為大數(shù)據(jù)分析流程的主要環(huán)節(jié)之一?？梢暬闹匾饔谩粲^測、跟蹤數(shù)據(jù)：許多實(shí)際應(yīng)用中的數(shù)據(jù)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出人類大腦可以理解及消化的能力范圍，對于處于不斷變化中的多個(gè)參數(shù)值，如果還是以枯燥數(shù)值的形式呈現(xiàn)，人們必將茫然無措。利用變化的數(shù)據(jù)生成實(shí)時(shí)變化的可視化圖表，可以讓人們一眼看出各種參數(shù)的動(dòng)態(tài)變化過程，有效跟蹤各種參數(shù)值。10可視化的重要作用比如，百度地圖提供實(shí)時(shí)路況服務(wù)，可以查詢各城市的實(shí)時(shí)交通路況信息。11◆分析數(shù)據(jù)：利用可視化技術(shù)，實(shí)時(shí)呈現(xiàn)當(dāng)前分析結(jié)果，引導(dǎo)用戶參與分析過程，根據(jù)用戶反饋信息執(zhí)行后續(xù)分析操作，完成用戶與分析算法的全場交互，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分析算法與用戶領(lǐng)域知識(shí)的完美結(jié)合?？梢暬闹匾饔?2一個(gè)典型的可視化分析過程（如圖），數(shù)據(jù)首先被轉(zhuǎn)化為圖像呈現(xiàn)給用戶，用戶通過視覺系統(tǒng)進(jìn)行觀察分析，同時(shí)結(jié)合自己的領(lǐng)域背景知識(shí)對可視化圖像進(jìn)行認(rèn)知，從而理解和分析數(shù)據(jù)的內(nèi)涵與特征。隨后用戶還可以根據(jù)分析結(jié)果，通過改變可視化程序系統(tǒng)的設(shè)置，來交互式地改變變輸出的可視化圖像，從而可以根據(jù)自己的需求從不同角度對數(shù)據(jù)進(jìn)行理解。可視化的重要作用13◆輔助理解數(shù)據(jù)：幫助用戶更快、更準(zhǔn)確地理解數(shù)據(jù)背后的含義，如用不同的顏色區(qū)分不同的對象、用動(dòng)畫顯示變化過程、用圖結(jié)構(gòu)展現(xiàn)對象之間的復(fù)雜關(guān)系等。可視化的重要作用例如，微軟亞洲研究院設(shè)計(jì)開發(fā)的人立方關(guān)系搜索，能從超過10億的中文網(wǎng)頁中自動(dòng)的抽取出人名。地點(diǎn)、機(jī)構(gòu)名以及中文短語，并通過算法自動(dòng)計(jì)算出它們之間存在關(guān)系的可能性，最終以可視化的關(guān)系圖形式呈現(xiàn)結(jié)果。（如圖）。14◆增強(qiáng)數(shù)據(jù)吸引力：枯燥的護(hù)具被制作成具有強(qiáng)大視覺沖擊力和說服力的圖像，可以大大增強(qiáng)讀者的閱讀興趣。可視化的重要作用可視化的圖表新聞（如圖）就是一個(gè)非常受歡迎的應(yīng)用。在海量新聞信息面前，讀者的時(shí)間和精力都開始閑的有些捉襟見肘時(shí)。傳統(tǒng)單調(diào)保守的講述方式已經(jīng)不能引起讀者的興趣，需要更加直觀、高效的信息呈現(xiàn)方式。因此現(xiàn)在的新聞報(bào)越來越多地使用數(shù)據(jù)圖表，動(dòng)態(tài)、立方化地呈現(xiàn)報(bào)道內(nèi)容，讓讀者一目了然，能夠在短時(shí)間內(nèi)迅速消化和吸收，大大提高了知識(shí)理解的效率。15可視化工具目前已經(jīng)有許多數(shù)據(jù)可視化工具，其中大部分都是免費(fèi)使用的，可以滿足各種可視化需求，主要包括入門級工具（Excel）、信息圖表工具（GoogleChartAPI、D3、Visual.ly、Raphaёl、Flot、Tableau、大數(shù)據(jù)魔鏡）、地圖工具(ModestMaps、Leaflet、PolyMaps、OpenLayers、Kartograph、GoogleFushionTables、QuanumGIS)、時(shí)間線工具(Timetoast,Xtimeline、Timeslide、Dipity)和高級分析工具(Processing、NodeBox、R、Weka和Gephi)等。16人門級工具Excel是微軟公司的辦公軟件Office家族的系列軟件之一，可以進(jìn)行各種數(shù)據(jù)的處理、統(tǒng)計(jì)分析和輔助決策操作，已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于管理、統(tǒng)計(jì)、金融等領(lǐng)域。Excel是日常數(shù)據(jù)分析工作中最常用的工具，簡單