基于時(shí)序的山東省環(huán)境數(shù)據(jù)可視分析研究.pdf

1、隨著科學(xué)的進(jìn)步和信息通信技術(shù)的快速發(fā)展，社會(huì)生產(chǎn)過程中信息化程度越來越高，通過智能化設(shè)備采集數(shù)據(jù)也越來也普遍，隨著時(shí)間的推移將會(huì)采集和積累海量的高維時(shí)序數(shù)據(jù)，單純通過人工的方法對(duì)海量的高維時(shí)序數(shù)據(jù)進(jìn)行展示和分析已經(jīng)變得不可能。因此，通過計(jì)算機(jī)程序?qū)@些海量的高維時(shí)序數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化和可視分析已經(jīng)成為近些年在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域研究的一個(gè)熱點(diǎn)和難點(diǎn)問題?？諝獗O(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)作為時(shí)序數(shù)據(jù)的一種，隨著我國環(huán)境問題的日益嚴(yán)重而逐漸受到人們的重視，本論文將對(duì)山東省空

2、氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)時(shí)序數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化和可視分析研究，從而幫助人們了解山東省空氣質(zhì)量特性。
　　山東省17城市中，共有144個(gè)空氣監(jiān)測(cè)站，每個(gè)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)以小時(shí)為單位對(duì)PM2.5，SO2等污染物濃度進(jìn)行采集。每一種污染物將會(huì)形成144個(gè)時(shí)序數(shù)據(jù)，如何對(duì)如此大規(guī)模的時(shí)序數(shù)據(jù)集進(jìn)行可視化是我們考慮的首要問題，基于傳統(tǒng)可視化方法已經(jīng)無法很好對(duì)如此規(guī)模數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化的展示，本文提出了一種結(jié)合ThemeRiver可視化方法和時(shí)序聚類算法的可視分析方法，不

3、僅能夠?qū)ι綎|省大規(guī)模時(shí)序數(shù)據(jù)進(jìn)行很好的展示，而且能使用戶對(duì)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)之間的時(shí)序數(shù)據(jù)相似性和山東省空氣質(zhì)量的特性有很好的了解。每個(gè)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)對(duì)污染物濃度的采集將會(huì)形成多元時(shí)序數(shù)據(jù)，如何對(duì)多元時(shí)序數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化從而使用戶對(duì)污染物之間的線性相關(guān)性進(jìn)行探究是我們考慮的第二個(gè)問題。本論文提出使用散點(diǎn)圖矩陣對(duì)多元時(shí)序數(shù)據(jù)進(jìn)行展示，基于傳統(tǒng)的散點(diǎn)圖矩陣應(yīng)用往往會(huì)忽略異常值的檢測(cè)，同時(shí)也不能對(duì)空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)的時(shí)序特性有很好的展示，我們?cè)谏Ⅻc(diǎn)圖矩陣中加入了基于

4、馬氏距離的異常值自動(dòng)檢測(cè)和使用動(dòng)畫效果對(duì)數(shù)據(jù)的時(shí)序特性進(jìn)行展示。對(duì)于空氣質(zhì)量時(shí)序數(shù)據(jù)的另一個(gè)重要的研究方面為如何展示隨時(shí)間變化首要污染物的變化和各個(gè)站點(diǎn)、城市首要污染物之間的對(duì)比。這就需要我們將城市或者站點(diǎn)這個(gè)層次型數(shù)據(jù)和時(shí)序性數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)合展示，本論文提出使用Circle Packing和餅形圖結(jié)合的方法對(duì)上述兩種數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化。通過我們提出的三種可視化方案，能夠使用戶對(duì)山東省空氣污染特性有更深的理解，從而為治理環(huán)境提供更好的決策支持。