大数据空间可视化这么做,酷炫到爆表!

编者按:超图于2017 GIS 软件技术大会上发布了大数据时代的GIS基础软件——SuperMap GIS 9D。为了让大家能更全面的认识SuperMap GIS 9D在大数据领域的成果和能力,我们策划了SuperMap GIS 9D大数据系列文章,从技术、产品、数据和应用等多个维度进行全面、系统的介绍和阐述。欢迎走进大数据时代GIS技术的饕餮盛宴!

据不完全统计,我们所接触的数据中有80%与空间位置相关。在大数据时代也不例外,甚至占比还在加大。例如,我们每天出行时用到的导航、打车、共享单车等软件,都会在APP上实时展示当前位置。同时,行业数据也越来越开放,公众可以方便地查看航班、船舶、公交车、气象等实时数据。

对于个体而言,在使用APP的过程中,了解自己关注的少量数据就够了。然而,对于管理者来说,需要了解全局数据,挖掘其深层次信息,交通管理部门借此发现拥挤的航线,道路;环保部门发现环保不达标地区;公安部门发现人口聚集区等。

空间可视化可以直观地表达这些内容,不过针对海量的数据,采用传统的静态数据专题制图能力已很难满足要求。在SuperMap GIS 9D系列产品中,大数据空间可视化结合了GPU、分布式存储、分布式计算等多种技术,从实时展示、历史查看、信息提取三个层次为大数据提供完备的空间可视化能力。

实时展示

实时展示,顾名思义就是实时地把观测到的数据实时地显示出来。该应用的技术难点是如何高效地完成大规模对象的实时渲染。在SuperMap GIS 9D系列产品中,在传统的桌面端、web端、二维、三维中都分别基于硬件加速技术推出支持大规模对象高效实时渲染图层。在iObjects产品的二维显示中有DynamicLayer,DataFlowLayer,在iClient 3D for WebGL产品中有DynamicLayer3D等等。如下面几幅图所示:

图1 50万飞机动态展示(DynamicLayer)

图2 5万船舶浏览器中动态展示(DynamicLayer3D)

历史查看

历史查看,顾名思义就是能够根据时间设置,查看某个特定时刻的数据情况。我们借助分布式存储引擎(Elasticsearch,MongoDB),实现了从数以亿计的历史库中快速地检索出所需要的数据,同时提供丰富的可视化效果。针对不同场景,有多版本缓存、基于时间过滤矢量图层两种方案。

多版本缓存适合于高并发,实时查看大规模对象的场景。如全球的船舶位置历史回看时,需要在全国乃至全球范围查看船只点分布时,就可以设计成小比例尺下使用多版本缓存,大比例尺下使用矢量图层的方案来满足应用需求。多版本缓存的生成,可以在后台分时段启动多机的切图作业。

图3 全球船舶历史位置多时态缓存

除了查看点外,我们还可以进行更丰富的内容展示。如图4,我们利用了分段标签,能够很方便地表达出全国各地的空气质量情况。

图4 分段标签表达空气质量情况

下面以一个更丰富的例子,如图5所示,清晰地展示了某个历史时刻首都机场进出航班的航班号、航线、航向等信息。为管理者提供高效准确的信息展示。

图5 多个图层表达首都机场航班进出港航班信息

实时展示,历史查看沿用了传统的符号化、标注等空间数据可视化思路,结合硬件加速,分布式存储,使得SuperMap GIS 9D在数据的承载力及性能上都有了很高的提升。接下来,介绍满足信息提取要求的大数据空间可视化采用了哪些技术手段,以便打破传统的空间数据直接可视化的局限性,使得可以更直观地展示数据背后深层次的信息。

信息提取

满足信息提取的可视化要求,首先需要有强大的大数据空间算法作为支撑,其次是丰富多样的可视化方式,最后是形态全覆盖的产品体系。在《大数据GIS技术之分布式计算全解析》一文中已给我们展示了多种算法与其结果的可视化效果。我们在通过图6来总结一下两者间的联系,连线表明了不同的空间分析的结果,可以用什么可视化技术来表达。

图6 大数据空间分析与可视化效果对应关系

接下来,我选取热力图与网格专题图为例,说明其在信息提取上的表现力。图7为航运船舶位置热力图,通过颜色深浅和分布情况,我们可以直观地了解到长三角,珠三角是我国的航运中心,同时长江,珠江的仍是内陆运输的主力。

图7 航运船舶位置热力图

网格专题图除了可以表达热力图的聚集情况外,还能展示聚合数值。在对数量、总数、平均值等关注时,优先考虑网格专题图。图8为全球船舶位置网格专题图,从其地理覆盖,颜色,数值,可以看出在全球航运领域里,长三角仍是主角,另外还可以发现南半球部分海域很少有船只经过。

图8 全球船舶位置网格专题图

图7、8是通过iDesktop/iObjects 产品所提供的可视化能力。iClient 9D除了这两种图外,还提供了OD图,以及更绚丽的效果图,见图8。

图9 iClient产品多种数据展示效果

通过前面的介绍,可以看到SuperMap GIS 9D产品结合了硬件加速,分布式存储,大数据空间分析等技术为大数据空间可视化提供了丰富、效果好、多层次,产品多样的可视化解决方案,满足管理者对大数据空间可视化要求。

本期供稿 基础研发中心 云惟英

本期责编谢林 曾志明

本文来自企鹅号 - 超图软件媒体

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