基于時序的山東省環(huán)境數(shù)據(jù)可視分析研究.pdf

1、隨著科學(xué)的進步和信息通信技術(shù)的快速發(fā)展，社會生產(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，隨著時間的推移將會采集和積累海量的高維時序數(shù)據(jù)，單純通過人工的方法對海量的高維時序數(shù)據(jù)進行展示和分析已經(jīng)變得不可能。因此，通過計算機程序?qū)@些海量的高維時序數(shù)據(jù)進行可視化和可視分析已經(jīng)成為近些年在計算機領(lǐng)域研究的一個熱點和難點問題。空氣監(jiān)測數(shù)據(jù)作為時序數(shù)據(jù)的一種，隨著我國環(huán)境問題的日益嚴重而逐漸受到人們的重視，本論文將對山東省空

2、氣質(zhì)量監(jiān)測時序數(shù)據(jù)進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個空氣監(jiān)測站，每個監(jiān)測站點以小時為單位對PM2.5，SO2等污染物濃度進行采集。每一種污染物將會形成144個時序數(shù)據(jù)，如何對如此大規(guī)模的時序數(shù)據(jù)集進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)無法很好對如此規(guī)模數(shù)據(jù)進行可視化的展示，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)模時序數(shù)據(jù)進行很好的展示，而且能使用戶對監(jiān)測站點之間的時序數(shù)據(jù)相似性和山東省空氣質(zhì)量的特性有很好的了解。每個監(jiān)測站點對污染物濃度的采集將會形成多元時序數(shù)據(jù)，如何對多元時序數(shù)據(jù)進行可視化從而使用戶對污染物之間的線性相關(guān)性進行探究是我們考慮的第二個問題。本論文提出使用散點圖矩陣對多元時序數(shù)據(jù)進行展示，基于傳統(tǒng)的散點圖矩陣應(yīng)用往往會忽略異常值的檢測，同時也不能對空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)的時序特性有很好的展示，我們在散點圖矩陣中加入了基于

4、馬氏距離的異常值自動檢測和使用動畫效果對數(shù)據(jù)的時序特性進行展示。對于空氣質(zhì)量時序數(shù)據(jù)的另一個重要的研究方面為如何展示隨時間變化首要污染物的變化和各個站點、城市首要污染物之間的對比。這就需要我們將城市或者站點這個層次型數(shù)據(jù)和時序性數(shù)據(jù)進行結(jié)合展示，本論文提出使用Circle Packing和餅形圖結(jié)合的方法對上述兩種數(shù)據(jù)進行可視化。通過我們提出的三種可視化方案，能夠使用戶對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。