第四讲三维标量场数据可视化
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数据科学与大数据技术专业背景下《数据可视化技术》教学内容探讨杨丹;陶皖;刘三民;石建国;詹郭睿【摘要】随着大数据与人工智能技术的快速发展,自2016年以来,共283所高校获批数据科学与大数据技术专业.针对该专业的人才培养目标中涉及的主干课程《数据可视化技术》,进行了研究背景、课程定位分析以及教学内容探讨.分析了课程与专业的目标定位问题,优化精练了课程的理论教学和实验教学的内容.教学实践证明教学内容符合新工科的培养要求.【期刊名称】《牡丹江教育学院学报》【年(卷),期】2019(000)007【总页数】4页(P54-57)【关键词】数据科学;大数据技术;数据可视化;新工科;教学内容【作者】杨丹;陶皖;刘三民;石建国;詹郭睿【作者单位】安徽工程大学计算机与信息学院,安徽芜湖 241000;安徽工程大学计算机与信息学院,安徽芜湖 241000;安徽工程大学计算机与信息学院,安徽芜湖241000;安徽工程大学计算机与信息学院,安徽芜湖 241000;安徽工程大学计算机与信息学院,安徽芜湖 241000【正文语种】中文【中图分类】G642.0一、研究背景2016年2月,北京大学、中南大学及对外经济贸易大学等3所高校获批数据科学与大数据技术专业;2017年3月,复旦大学、中国人民大学等第二批32所高校获批;2018年3月,南开大学、厦门大学等第三批248所高校获批。
据教育部统计共283所高校获批数据科学与大数据技术专业。
该专业重点培养具有以下三方面素质的人才:一是理论方面的,主要是对数据科学中模型的理解和运用;二是实践方面的,主要是处理实际数据的能力;三是应用方面的,主要是利用大数据技术解决具体行业应用问题的能力[3]。
文献[7]分析了大数据技术的产生背景,介绍了大数据的基本概念以及重要的应用领域,归纳总结了大数据处理的基本流程:包括数据采集、数据处理与集成、数据分析和数据解释4个阶段。
针对其中的关键技术,如MapReduce、GFS、BigTable、Hadoop以及数据可视化等,介绍了基本的处理过程和组织结构。
第一章测试1【单选题】(10分)以下不属于可视化的作用的是()A.数据采集B.传播交流C.信息记录D.数据分析2【单选题】(10分)数据可视化萌芽于什么时间()A.15世纪B.18世纪C.17世纪D.16世纪3【单选题】(10分)可视分析学是何时兴起的()A.20世纪B.18世纪C.21世纪D.19世纪4【单选题】(10分)张量场可视化属于可视化的哪个分支学科()A.信息可视化B.人机交互学C.科学可视化D.可视分析学5【单选题】(10分)使用以下哪种可视化工具不需要编程基础()A.D3.jsB.ProcessingC.VegaD.Tableau6【判断题】(10分)数据可视化的原则是细节优先。
A.错B.对7【判断题】(10分)文本可视化属于信息可视化。
A.错B.对8【多选题】(10分)可视分析学涉及到的学科包括()A.人机交互B.计算机图形学C.统计分析D.数据挖掘9【多选题】(10分)以下哪些工具是数据可视化工具()A.VegaB.MatlabC.D3.jsD.Tableau10【多选题】(10分)这个视频中体现了可视化的哪些作用()A.信息记录B.数据过滤C.传播交流D.数据分析第二章测试1【单选题】(10分)有的人在发朋友圈的时候,会把一张图片切成9份,然后再按顺序拼出一个九宫格,如下图所示。
虽然图片被分割开来,但是我们仍旧能够感知到图片原来完整的样子,这体现了格式塔理论的()原则。
A.闭包原则B.连续原则C.接近原则D.相似原则2【单选题】(10分)下图所示的图片体现了格式塔理论的()原则。
A.相似原则B.接近原则C.连续原则D.闭包原则3【单选题】(10分)下图所示的图片体现了格式塔理论的()接近原则A.闭包原则B.接近原则C.连续原则D.相似原则4【单选题】(10分)下图所示的可视化中运用了以下哪个视觉通道?()A.形状B.亮度C.颜色D.高度5【单选题】(10分)下图所示的可视化中体现了哪种类型的视觉通道?()A. 定量型B. 分组型C.定性型D.分类型6【判断题】(10分)根据格式塔理论,人们在观看时,眼脑在一开始的时候会先区分一个形象的各个单一的组成部分,然后再将各个部分组合起来,使之成为一个易于理解的统一体。
网络环境下海洋标量场数据三维可视化研究孙强;王世航;鹿凤【摘要】为了实现多种海洋标量数据在网络环境下的三维可视化,设计基于开源三雏地球框架Cesium的海洋标量场数据可视化系统,三维数据可视化系统采用B/S架构.文中对系统整体架构和功能设计进行详细阐述:系统采用瓦片思想,运用层次细节和数据动态调度方法优化数据可视化效果;系统实现数据的时间过程动态可视化、要素点属性查询和点过程曲线查询等功能.实验结果表明,该系统框架方法具有可行性,可在海洋环境分析中起到一定辅助作用.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2019(042)008【总页数】5页(P104-108)【关键词】Cesium;海洋标量数据;B/S架构;三维可视化;LOD;动态调度【作者】孙强;王世航;鹿凤【作者单位】安徽理工大学测绘学院,安徽淮南232000;安徽理工大学测绘学院,安徽淮南232000;安徽理工大学测绘学院,安徽淮南232000【正文语种】中文【中图分类】TN926-340 引言可视化(Visualization)是指在人脑中形成对某物的图像,是一个心理处理过程,促使对事物的观察力建立概念等[1]。
地学可视化(Geo-Visualization)是科学计算可视化与地球科学结合而形成的概念,是关于地学数据的视觉表达与分析[2]。
海洋标量数据是一类只有海洋要素测量值大小,没有方向信息的海洋环境数据,具有多源、海量、异构、多维及动态等特点,海洋三维环境要素可视化系统是分析探究其内在规律及发展变化的有效办法。
海洋标量场数据可视化平台在单机或基于C/S架构已经取得了较好的效果,如李新放等在VC++和OSG2.8.7的可视化开发环境上,构建了一个三维、动态、实时、可交互的海洋环境可视化模拟仿真系统[3];Google在2009年初推出Google Ocean,基于三维地球球体实现了大范围的海底地形三维可视化,但缺乏对海洋水体要素的可视化表达[4];徐胜华等基于OpenGL与NetCDF-Java相关库进行开发,实现在自主研发的三维可视化平台,进行海洋标量场数据的三维动态可视化,平台没有实现网络共享的功能[5]。
空间数据三维可视化及三维分析空间数据的三维可视化及分析是指将空间数据(如地理、地球物理、气象、遥感等数据)转化为具有三维结构的图形,以便进行更深入的分析和理解。
本文将介绍三维可视化和分析的相关原理、技术和应用。
一、三维可视化的原理和技术三维可视化是指将空间数据通过计算机技术和图形学的方法转化为具有三维结构和深度感的图像。
其原理和技术主要包括以下几个方面:1.数据获取和预处理:空间数据的获取包括地理测量、遥感影像获取等,预处理则包括数据校正、投影转换、无效数据处理等。
这些步骤是获取高质量、准确的空间数据的基础。
2.空间数据模型:空间数据常使用的模型包括栅格模型和矢量模型,栅格模型是将地理空间数据划分为规则的栅格单元,矢量模型则是通过点、线、面等图元来表示地理空间对象。
栅格模型适用于连续数据,如遥感影像,矢量模型适用于离散、不规则数据,如地理要素。
3.三维数据呈现:三维数据的呈现主要通过图形渲染技术来实现,包括三维图元的建模和投影、光照和阴影效果的处理等。
同时,还可以应用贴图技术和纹理映射等技术实现真实感渲染,提升可视化效果。
4.交互和导航:通过交互技术和用户界面实现对三维模型的控制和导航。
用户可以通过鼠标、触控屏等方式对模型进行缩放、旋转、平移等操作,以获得更好的观察角度和空间感。
5.动态三维可视化:除了静态的三维图像,还可以通过时间维度来展示动态场景的演变过程,如气象变化、城市发展等。
通过动态可视化,可以更好地理解和分析空间数据的变化规律和趋势。
二、三维空间数据分析的应用三维空间数据分析是在三维可视化基础上,进一步对空间数据进行量化、模拟、预测等分析和推理。
以下是几个常见的应用案例:1.地震监测与预测:通过地震监测仪器获取的地震数据可以进行三维可视化,以便更好地理解地震带、地震发生的空间分布、震源深度等,进而对发生地震的原因和机制进行分析和预测。
2.3D城市规划与建模:借助三维可视化和分析技术,可以对城市的地形、建筑物、道路等进行建模和分析,为城市规划和土地利用提供支持。
三维可视化什么是三维可视化?三维可视化是一种利用计算机技术将数据以三维空间的形式进行表示和展示的方法。
在传统的二维平面可视化中,数据以平面直角坐标系进行表示,而三维可视化则将数据从平面扩展到了空间,使得人们可以以更直观、更真实的方式来理解和分析数据。
三维可视化可以用于各种不同领域,例如科学研究、医学、工程设计等。
通过将数据以三维形式呈现,人们可以更清晰地观察数据之间的关系和趋势,发现其中的模式和规律,进而进行更深入的分析和研究。
三维可视化的应用科学研究在科学研究中,三维可视化可以帮助科学家更好地理解和分析复杂的科学现象和实验数据。
例如,在物理学中,科学家通过将三维空间中的粒子运动轨迹可视化,来研究粒子之间的相互作用和力学性质;在气象学中,科学家可以利用三维可视化来展示大气层的三维结构和气候变化趋势。
医学在医学领域,三维可视化可以帮助医生更准确地诊断病情和制定治疗方案。
例如,在影像学中,医生可以将CT、MRI 等医学图像进行三维重建,以便更好地观察人体器官的结构和病变情况;在手术模拟中,医生可以利用三维可视化技术来模拟手术过程,提前规划手术路径和操作步骤,减少手术风险。
工程设计在工程设计中,三维可视化可以帮助工程师更好地设计和优化产品和系统。
例如,在建筑设计中,工程师可以使用三维可视化工具来展示建筑物的外观和内部结构,以便客户更好地理解和评估设计方案;在机械工程中,工程师可以利用三维可视化来模拟机械零件的运动和装配过程,以便进行设计优化和故障排除。
三维可视化的工具和技术建模软件在三维可视化中,建模软件是一种常用的工具,用于将数据转换为三维模型。
建模软件通常提供了丰富的建模工具和操作,可以让用户根据实际需求创建和编辑三维模型。
常见的建模软件包括AutoCAD、SolidWorks、Blender等。
渲染引擎渲染引擎是一种用于将三维模型转化为图像的软件工具。
渲染引擎通过计算光照、材质和阴影等因素,将三维模型渲染成逼真的图像。
大数据可视化技术答案姜枫1、问题:对于层次结构关系的数据,例如公司组织机构关系、家谱等数据,更适合使用哪种图表进行可视化?选项:A:柱状图B:树状图C:网络图D:折线图答案: 【树状图】2、问题:对于微博转发关系,更适合使用哪种图表进行可视化?选项:A:柱状图B:树状图C:网络图D:折线图答案: 【网络图】3、问题:层次结构关系数据是特殊的网络关系数据,因此树状图是特殊的网络图。
选项:A:对B:错答案: 【对】4、问题:网络关系数据可以用多种形式进行可视化,空间填充是其中重要的手段。
选项:A:对B:错答案: 【错】5、问题:网络关系数据可视化中,节点链接图和邻接矩阵是常用的布局方法,二者甚至可以有效融合,共同表达一个复杂的网络图。
选项:A:对B:错答案: 【对】6、问题:树是表达层次关系数据的经典数据结构,其常用的可视化方法包括:选项:A:节点链接图B:空间填充图C:节点链接和空间填充混合图D:这三个都不是答案: 【节点链接图;空间填充图;节点链接和空间填充混合图】7、问题:图是表达网络关系数据的经典数据结构,其常用的可视化方法包括:选项:A:节点链接图B:空间填充图C:邻接矩阵图D:这三个都不对答案: 【节点链接图;邻接矩阵图】8、问题:图可视化中,节点链接图相比于邻接矩阵有哪些优势?选项:A:结点之间的关系更加清晰B:适合于大规模网络数据的布局C:布局比较灵活,参数可以调节D:布局效率高,算法复杂度较低答案: 【结点之间的关系更加清晰;适合于大规模网络数据的布局;布局比较灵活,参数可以调节】见面课:可视化交互1、问题:在一个散点图中,鼠标悬浮在一个圆点上显示出提示窗口 (tooltip),该操作属于:选项:A:选择(select)B:浏览(explore)C:编码(encode)D:展开(elaborate)答案: 【选择(select)】2、问题:在一个数据表格中、对某一列属性作排序,该操作属于:选项:A:选择(select)B:浏览(explore)C:编码(encode)D:重新配置(reconfigure)答案: 【重新配置(reconfigure)】3、问题:动态查询(dynamic query)相比数据库查询,优点包括:选项:A:能提供实时查询反馈B:展示所查询数据的边界C:支持复杂的查询逻辑D:支持撤回答案: 【能提供实时查询反馈;展示所查询数据的边界;支持撤回】4、问题:鱼眼效果(fisheye)和缩放(zooming)都会扭曲视觉元素。