摘要：面向新時(shí)期自然資源管理要求，踐行新發(fā)展理念，發(fā)揮時(shí)空大數(shù)據(jù)技術(shù)在處理特定空間的自然、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、人文等動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)上的優(yōu)勢(shì)，提升基礎(chǔ)測(cè)繪對(duì)自然資源全方位支撐能力，自然資源部門(mén)提出了建設(shè)自然資源大數(shù)據(jù)分布式地學(xué)計(jì)算平臺(tái)。文章對(duì)該平臺(tái)的成果展示可視化系統(tǒng)的建設(shè)進(jìn)行了研究，分析了系統(tǒng)建設(shè)的設(shè)計(jì)、架構(gòu)和實(shí)現(xiàn)的技術(shù)路線(xiàn)。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)瀏覽、查詢(xún)、統(tǒng)計(jì)、分析等功能，用戶(hù)可根據(jù)業(yè)務(wù)需求自主選擇分析主題，其分析結(jié)果基于Echarts技術(shù)以地圖、圖表結(jié)合的方式展示。

關(guān)鍵詞：可視化系統(tǒng)；Echarts；自然資源大數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)鉆取

中圖分類(lèi)號(hào)：TP311

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

為了進(jìn)一步加強(qiáng)江蘇省自然資源信息化基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，整合原國(guó)土、規(guī)劃、海洋、林業(yè)、測(cè)繪等部門(mén)數(shù)據(jù)，須要采用新一代信息技術(shù)，建立統(tǒng)一的空間數(shù)據(jù)庫(kù)管理平臺(tái)和業(yè)務(wù)系統(tǒng)管理平臺(tái)，這不僅能快速、直觀地了解自然資源的各個(gè)領(lǐng)域數(shù)據(jù)，還能進(jìn)一步提升自然資源政務(wù)服務(wù)能力、監(jiān)測(cè)監(jiān)管能力和決策支持能力。本文以自然資源大數(shù)據(jù)分布式地學(xué)計(jì)算平臺(tái)成果展示子系統(tǒng)的建設(shè)為例，探討了大數(shù)據(jù)可視化系統(tǒng)建設(shè)的技術(shù)路線(xiàn)、內(nèi)容以及特色創(chuàng)新點(diǎn)。該系統(tǒng)采用Vue+ECharts技術(shù)，以Vue框架為基礎(chǔ)構(gòu)建大屏系統(tǒng)的布局，引入ECharts圖表對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化展示，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)瀏覽、查詢(xún)、統(tǒng)計(jì)、分析等功能，用戶(hù)可根據(jù)業(yè)務(wù)需求自主選擇分析主題，分析結(jié)果以地圖、圖表結(jié)合的方式展示。

1 大屏可視化系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)

1.1 數(shù)據(jù)可視化的概念

數(shù)據(jù)可視化這一領(lǐng)域?qū)Ｗ⒂谔剿鲾?shù)據(jù)的視覺(jué)呈現(xiàn)效果，通過(guò)巧妙地運(yùn)用圖形、圖像、計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)及用戶(hù)界面設(shè)計(jì)等方式，高效地組織、詮釋及展示數(shù)據(jù)信息。其歷史淵源可追溯至18世紀(jì)，歷經(jīng)數(shù)世紀(jì)的演進(jìn)與精進(jìn)，數(shù)據(jù)可視化在軍事戰(zhàn)略、航空航天探索、物理學(xué)研究、天文學(xué)觀測(cè)以及測(cè)繪行業(yè)等眾多關(guān)鍵領(lǐng)域均彰顯了其不可或缺的價(jià)值與影響力^［1］。

人類(lèi)在從外部環(huán)境汲取信息的過(guò)程中，超過(guò)80%的信息是通過(guò)視覺(jué)感知到的^［2］。將數(shù)據(jù)信息以圖形或者圖表的方式加以呈現(xiàn)，其最為顯著的優(yōu)勢(shì)在于能夠直觀且清晰地揭示數(shù)據(jù)之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)與動(dòng)態(tài)趨勢(shì)，從而極大地促進(jìn)信息接收者對(duì)數(shù)據(jù)內(nèi)容的閱讀與理解效率^［3］。特別是自2011年互聯(lián)網(wǎng)邁入大數(shù)據(jù)時(shí)代以來(lái)，面對(duì)浩如煙海的數(shù)據(jù)海洋，人們迫切需要從中提取出有價(jià)值的信息。在此背景下，數(shù)據(jù)可視化技術(shù)憑借其強(qiáng)大的展示功能，有效助力人們剖析高維度、多源頭的海量數(shù)據(jù)，為即時(shí)決策提供了不可或缺的輔助支持。目前，市面上主流的數(shù)據(jù)可視化技術(shù)包括Excel、Tableau、Python等^［4］。

本系統(tǒng)所采用的Echarts技術(shù)，是一款基于JavaScript構(gòu)建的開(kāi)源可視化圖表庫(kù)，它可以提供直觀形象和高度交互性的數(shù)據(jù)展示。Echarts最初由百度團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)，2018年捐贈(zèng)給Apache基金會(huì)，2021年晉升為Apache的頂級(jí)項(xiàng)目。它提供了極為豐富的可視化圖表類(lèi)型，除了常規(guī)的折線(xiàn)圖、柱狀圖、餅圖和散點(diǎn)圖，還涵蓋了更多用途的特殊圖表，如用于數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的盒形圖，用于地理數(shù)據(jù)可視化的地圖、熱力圖和線(xiàn)圖，用于關(guān)系數(shù)據(jù)可視化的關(guān)系圖、Treemap和旭日?qǐng)D，商業(yè)智能（BI）領(lǐng)域常用的漏斗圖和儀表盤(pán)等。而且，Echarts還支持各類(lèi)圖表之間的靈活搭配，能夠全方位滿(mǎn)足Web前端數(shù)據(jù)可視化的各類(lèi)需求。

1.2 可視化系統(tǒng)設(shè)計(jì)及架構(gòu)

1.2.1 數(shù)據(jù)采集與預(yù)處理

由于采集到的數(shù)據(jù)來(lái)自自然資源的各個(gè)領(lǐng)域，數(shù)據(jù)之間缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)體系，導(dǎo)致采集到的數(shù)據(jù)大相徑庭，這一現(xiàn)象嚴(yán)重阻礙了自然資源數(shù)據(jù)的有效整合與高效利用，為數(shù)據(jù)融合工作帶來(lái)了極大的挑戰(zhàn)與不便^［5］。因此，數(shù)據(jù)預(yù)處理采用“批量轉(zhuǎn)換+批量檢查”相結(jié)合的思路，如圖1所示，開(kāi)發(fā)工具套件對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行抽取，自動(dòng)糾正存在的問(wèn)題，批量導(dǎo)出為適應(yīng)大數(shù)據(jù)分析要求的數(shù)據(jù)集，在提升數(shù)據(jù)預(yù)處理效率的同時(shí)，為數(shù)據(jù)入庫(kù)奠定良好基礎(chǔ)。

數(shù)據(jù)預(yù)處理分為2個(gè)階段，一是數(shù)據(jù)檢測(cè)與理解，包括開(kāi)展空幾何檢測(cè)、多邊形節(jié)點(diǎn)次序拓?fù)錂z測(cè)以及多孔洞標(biāo)識(shí)操作；二是數(shù)據(jù)清洗，根據(jù)實(shí)際需求過(guò)濾字段、按條件過(guò)濾記錄、空間參考轉(zhuǎn)換，以確保數(shù)據(jù)遵循統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。

數(shù)據(jù)檢測(cè)與理解是數(shù)據(jù)清洗的準(zhǔn)備工作，為數(shù)據(jù)入庫(kù)與分析奠定良好的基礎(chǔ)，目的在于加深對(duì)大數(shù)據(jù)的掌握程度，排除清理不符合入庫(kù)條件的數(shù)據(jù)，提升后期大數(shù)據(jù)處理的效率。數(shù)據(jù)清洗為數(shù)據(jù)質(zhì)檢奠定基礎(chǔ)，主要包含字段過(guò)濾、按照查詢(xún)條件的記錄過(guò)濾、空間參考轉(zhuǎn)換等。針對(duì)待處理圖層集合，按照指定的wkid進(jìn)行批量的空間參考轉(zhuǎn)換。

1.2.2 系統(tǒng)架構(gòu)

大數(shù)據(jù)可視化系統(tǒng)立足已有分布式地學(xué)計(jì)算環(huán)境，基于自然資源大數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)測(cè)繪、自然資源等各類(lèi)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通與綜合分析應(yīng)用，結(jié)合自然資源管理需要，引入多樣化大數(shù)據(jù)可視化技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)分析結(jié)果的展示，開(kāi)發(fā)相關(guān)應(yīng)用分析功能，提高數(shù)據(jù)對(duì)管理決策的支撐服務(wù)能力^［6］。如圖2所示，系統(tǒng)具備大數(shù)據(jù)計(jì)算、自然資源相關(guān)分析、專(zhuān)題地圖等功能，分別從結(jié)構(gòu)、分布、變化、潛力等角度進(jìn)行全方位多場(chǎng)景分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)地理國(guó)情數(shù)據(jù)、自然資源調(diào)查數(shù)據(jù)、工業(yè)用地調(diào)查數(shù)據(jù)、自然資源管理數(shù)據(jù)的高效分析與利用，形成相關(guān)數(shù)據(jù)分析指標(biāo)，展示專(zhuān)題分析成果，進(jìn)一步提升大數(shù)據(jù)分布式計(jì)算與分析能力，為自然資源管理提供業(yè)務(wù)支撐，輔助領(lǐng)導(dǎo)決策，支撐區(qū)域內(nèi)自然資源保護(hù)利用的統(tǒng)籌協(xié)調(diào)^［7］。

2 大屏可視化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

2.1 建設(shè)要求

大屏可視化系統(tǒng)不僅要實(shí)現(xiàn)對(duì)自然資源相關(guān)數(shù)據(jù)的分析，更要提供分析結(jié)果的直觀展示。按照“專(zhuān)業(yè)化處理、專(zhuān)題化匯集、專(zhuān)題化分析”的思路，立足已有分布式地學(xué)計(jì)算環(huán)境，面向多層次需求，利用分布式計(jì)算技術(shù)，結(jié)合基礎(chǔ)測(cè)繪等其他相關(guān)數(shù)據(jù)，以基礎(chǔ)測(cè)繪DLG矢量數(shù)據(jù)和地理國(guó)情數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，以自然資源調(diào)查、工業(yè)用地績(jī)效評(píng)價(jià)為應(yīng)用，形成相關(guān)數(shù)據(jù)分析指標(biāo)，打造以自然資源大數(shù)據(jù)分布式地學(xué)計(jì)算平臺(tái)為支撐，專(zhuān)題數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)模型為服務(wù)的“1+N”模式，提升數(shù)據(jù)分析的效率、頻率和時(shí)效性，推動(dòng)數(shù)據(jù)深度分析與綜合分析，實(shí)現(xiàn)自然資源數(shù)據(jù)要素賦能，提升自然資源數(shù)據(jù)面向自然資源管理和社會(huì)全域的整體服務(wù)水平，為“支撐自然資源管理，服務(wù)生態(tài)文明建設(shè)”“支撐各行業(yè)需求，服務(wù)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展”以及江蘇省自然資源治理體系和治理能力現(xiàn)代化水平提升提供有力技術(shù)支撐。

2.2 建設(shè)模式

按照《自然資源部信息化建設(shè)總體方案》要求，對(duì)自然資源大數(shù)據(jù)分布式地學(xué)計(jì)算平臺(tái)建設(shè)工作進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃，統(tǒng)一設(shè)計(jì)系統(tǒng)，尤其是平臺(tái)相關(guān)的架構(gòu)、數(shù)據(jù)模型、業(yè)務(wù)模型、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)以及系統(tǒng)擴(kuò)展規(guī)劃等方面，均須按照自然資源信息化建設(shè)要求從全局出發(fā)，從長(zhǎng)遠(yuǎn)的角度出發(fā)。本項(xiàng)目采用主流大數(shù)據(jù)分布式框架，涉及的數(shù)據(jù)、軟件服務(wù)的數(shù)據(jù)、軟件服務(wù)成果工程化后將與智慧城市時(shí)空大數(shù)據(jù)平臺(tái)以及其他應(yīng)用集成。

2.3 建設(shè)內(nèi)容

大屏可視化系統(tǒng)按照地理國(guó)情、自然資源調(diào)查、工業(yè)用地調(diào)查和自然資源管理4個(gè)專(zhuān)題進(jìn)行各相關(guān)指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)分析，以Echarts圖表的形式展示分析結(jié)果。

2.3.1 地理國(guó)情專(zhuān)題分析

按照地理國(guó)情普查與監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)成果進(jìn)行系統(tǒng)分析，包括地表資源分布與利用專(zhuān)題分析、地表生態(tài)格局專(zhuān)題分析、基本公共服務(wù)均等化專(zhuān)題分析、城鎮(zhèn)發(fā)展空間格局專(zhuān)題分析、交通設(shè)施覆蓋與服務(wù)能力專(zhuān)題分析，綜合反映全省地理國(guó)情的空間格局、分布特征和區(qū)域差異。

2.3.2 自然資源調(diào)查專(zhuān)題分析

對(duì)全省國(guó)土調(diào)查成果概況進(jìn)行系統(tǒng)分析，包括土地利用現(xiàn)狀分析、耕地專(zhuān)題分析、建設(shè)用地專(zhuān)題分析等，分別展現(xiàn)土地利用整體概況及自然資源管理中重點(diǎn)關(guān)心的重點(diǎn)地類(lèi)、專(zhuān)項(xiàng)調(diào)查的相關(guān)情況。

2.3.3 工業(yè)用地調(diào)查專(zhuān)題分析

按照全省工業(yè)用地調(diào)查狀況開(kāi)展專(zhuān)題分析，分為概況專(zhuān)題分析、重點(diǎn)區(qū)域?qū)ｎ}分析、產(chǎn)業(yè)用地專(zhuān)題分析3個(gè)方面。

2.3.4 自然資源管理專(zhuān)題分析

增減掛鉤專(zhuān)題分析包含全省可用新增農(nóng)用地面積分析、區(qū)縣可用新增農(nóng)用地面積分析、全省可用新增耕地面積分析、區(qū)縣可用新增耕地面積分析等。以多樣化的圖表展示增減掛鉤指標(biāo)的主要信息，便于掌握增減掛鉤工作整體實(shí)施情況。

3 特色與創(chuàng)新

3.1 多角度增強(qiáng)分解樹(shù)

3.1.1 面臨問(wèn)題

傳統(tǒng)大屏展示系統(tǒng)多以靜態(tài)圖表形式呈現(xiàn)數(shù)據(jù)，展示內(nèi)容浮于表面，缺乏對(duì)數(shù)據(jù)內(nèi)在關(guān)系的深入挖掘與分析，且無(wú)法實(shí)時(shí)更新數(shù)據(jù)，導(dǎo)致分析結(jié)果存在延遲。

為了解決地理國(guó)情、自然資源調(diào)查、工業(yè)用地調(diào)查、自然資源管理數(shù)據(jù)維度和層次過(guò)多、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的問(wèn)題，本文利用數(shù)據(jù)鉆取技術(shù)——多角度增強(qiáng)分解樹(shù)，從2個(gè)角度進(jìn)行層次鉆取，把重要數(shù)據(jù)展示出來(lái)，直觀發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，更加深入地展示給用戶(hù)數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)。

多角度增強(qiáng)分解樹(shù)從2個(gè)方面對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行鉆取，一方面是傳統(tǒng)的鉆取方式，可以通過(guò)對(duì)關(guān)注的內(nèi)容進(jìn)行鉆取分解，獲得更詳細(xì)的內(nèi)容，這是對(duì)某一度量的維度聚合進(jìn)行分解查看的過(guò)程；另一方面是多角度鉆取，這種方式的出發(fā)點(diǎn)是通過(guò)不同的角度來(lái)對(duì)比觀察數(shù)據(jù)，以便于模式的發(fā)現(xiàn)，這是一個(gè)針對(duì)某一度量的維度聚集過(guò)程。通過(guò)維度聚集，用戶(hù)可以從不同的角度觀察度量，在對(duì)比中更容易發(fā)現(xiàn)隱藏在其中的數(shù)據(jù)模型。

多角度增強(qiáng)分解樹(shù)技術(shù)是通過(guò)將維度聚集上的鉆取和有意識(shí)的維度聚集2種技術(shù)進(jìn)行融合，讓用戶(hù)在觀察數(shù)據(jù)的過(guò)程中做到線(xiàn)面結(jié)合，提高數(shù)據(jù)的利用效率。

3.1.2 數(shù)據(jù)下鉆

數(shù)據(jù)鉆取是按照某個(gè)特定層次結(jié)構(gòu)或條件進(jìn)行數(shù)據(jù)細(xì)分呈現(xiàn)，讓用戶(hù)關(guān)注的數(shù)據(jù)范圍從一個(gè)比較大的面，逐步下鉆并聚焦到一個(gè)小的點(diǎn)上。鉆取是改變維的層次，變換分析的粒度，包括向上鉆?。╮oll up）和向下鉆取（drill down）。用戶(hù)每次執(zhí)行上卷或下鉆操作，實(shí)際上是對(duì)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)范圍的縮小或擴(kuò)大。

用戶(hù)對(duì)數(shù)據(jù)的鉆取操作，都將產(chǎn)生新的查詢(xún)標(biāo)準(zhǔn)和統(tǒng)計(jì)條件。系統(tǒng)將這些標(biāo)準(zhǔn)和條件存儲(chǔ)在相應(yīng)的維表記錄中的備注字段，形成分析歷程。它的作用是讓用戶(hù)能從當(dāng)前的統(tǒng)計(jì)層次退回到上一層的統(tǒng)計(jì)或者作為進(jìn)一步下鉆的前提條件。

維是關(guān)于一個(gè)組織想要記錄的透視或?qū)嶓w，比如用地規(guī)模；維還涉及概念分層，比如土地按照權(quán)屬劃分；事實(shí)是數(shù)值度量的，比如開(kāi)票銷(xiāo)售收入、從業(yè)人員等。本項(xiàng)目主要聚焦數(shù)據(jù)下鉆方式。

下鉆是從當(dāng)前數(shù)據(jù)往下展開(kāi)下一層數(shù)據(jù)，通過(guò)增加圖層從匯總數(shù)據(jù)深入到細(xì)節(jié)數(shù)據(jù)進(jìn)行觀察。通過(guò)逐層下鉆，數(shù)據(jù)更加一目了然，更能充分挖掘數(shù)據(jù)背后的價(jià)值，及時(shí)做出更加正確的決策。當(dāng)用戶(hù)點(diǎn)擊圖表的某一部分時(shí)，可以打開(kāi)一個(gè)新的圖表或超鏈接，進(jìn)而查看與圖表此部分相關(guān)的詳細(xì)信息。每種圖表觸發(fā)下鉆的方式不同，例如：折線(xiàn)圖的觸發(fā)方式是點(diǎn)擊折線(xiàn)上的某一點(diǎn)，地圖是點(diǎn)擊某個(gè)區(qū)域，表格是點(diǎn)擊某行或某列。結(jié)合排序、過(guò)濾等功能，有助于更好地展示數(shù)據(jù)的內(nèi)在規(guī)律。

（1）下鉆維度。

數(shù)據(jù)可視化擁有“可視、可交流、可互動(dòng)”的特點(diǎn)，使用戶(hù)更容易對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及時(shí)分析預(yù)警。用戶(hù)點(diǎn)擊不同分析模塊中的某一個(gè)圖形區(qū)域，下鉆顯示不同統(tǒng)計(jì)維度的數(shù)據(jù)情況，圖形起到了顯示結(jié)果和分析“導(dǎo)航”的作用。地理國(guó)情綜合分析按照“省級(jí)（江蘇?。貐^(qū)（蘇南、蘇中、蘇北）→地級(jí)市（南京市、無(wú)錫市等）”的層級(jí)進(jìn)行下鉆維度設(shè)置，自然資源調(diào)查綜合分析按照“三大類(lèi)→一級(jí)類(lèi)→二級(jí)類(lèi)”的層級(jí)進(jìn)行下鉆維度設(shè)置，工業(yè)用地調(diào)查綜合分析按照“省級(jí)（江蘇省）→地區(qū)（蘇南、蘇中、蘇北）→設(shè)區(qū)市（南京市、無(wú)錫市等）”的層級(jí)進(jìn)行下鉆維度設(shè)置，結(jié)合餅圖、柱狀圖、折線(xiàn)圖等組合，打造豐富的可視化效果。

以工業(yè)用地調(diào)查為例，如圖3所示，點(diǎn)擊“用地規(guī)?！蹦K中的“蘇南”餅圖，下方跳轉(zhuǎn)顯示13個(gè)設(shè)區(qū)市用地規(guī)模情況（按照從大到小順序排列），蘇南5市用高亮顯示并且地圖聯(lián)動(dòng)顯示蘇南地區(qū)概況。如圖4所示，再點(diǎn)擊“蘇州市”柱子，下鉆顯示蘇州市用地規(guī)模結(jié)構(gòu)，即工業(yè)用地、采礦用地、倉(cāng)儲(chǔ)用地、科研用地的情況，點(diǎn)擊“返回”鍵可以返回上一維度繼續(xù)選擇想要查看數(shù)據(jù)的情況。

（2）下鉆類(lèi)型。

自由下鉆總體來(lái)說(shuō)，可以分為2大類(lèi)。

①單一種類(lèi)下鉆：這種類(lèi)型的圖表只能觸發(fā)一種類(lèi)型的下鉆，比如餅圖，點(diǎn)擊餅圖和每個(gè)區(qū)域下鉆彈出一個(gè)柱狀圖，根據(jù)點(diǎn)擊區(qū)域的不同，讓柱狀圖顯示不同的數(shù)據(jù)，觸發(fā)下鉆時(shí)，餅圖傳遞給下鉆柱狀圖的下鉆參數(shù)會(huì)自動(dòng)根據(jù)點(diǎn)擊位置的不同而變化。

②多種類(lèi)下鉆：這種類(lèi)型的圖表可以觸發(fā)多個(gè)下鉆操作，比如表格，可以設(shè)置點(diǎn)擊每行觸發(fā)下鉆，點(diǎn)擊某行中的某一列觸發(fā)下鉆，這樣對(duì)表格就設(shè)置了2個(gè)下鉆，當(dāng)用戶(hù)點(diǎn)擊表格的不同區(qū)域時(shí)觸發(fā)不同的下鉆行為。

（3）數(shù)據(jù)鉆取與地圖聯(lián)動(dòng)。

如圖5所示，當(dāng)用戶(hù)點(diǎn)擊左右兩側(cè)模塊中全省開(kāi)票銷(xiāo)售收入柱狀圖時(shí)，下鉆顯示下一個(gè)層級(jí)數(shù)據(jù)情況，上方地圖聯(lián)動(dòng)變換，以熱力圖形式展示數(shù)據(jù)分布情況。該方法既能直觀地展示數(shù)據(jù)的數(shù)值情況，又能從地圖上直觀地反映整體的情況。

3.2 多專(zhuān)題時(shí)空數(shù)據(jù)可視化表達(dá)技術(shù)

數(shù)據(jù)可視化是通過(guò)可視的方式將相對(duì)復(fù)雜、抽象的數(shù)據(jù)讓人們更易理解，能更形象地表達(dá)數(shù)據(jù)內(nèi)在的信息和規(guī)律，從而促進(jìn)數(shù)據(jù)信息的傳播和應(yīng)用。本項(xiàng)目涉及的數(shù)據(jù)復(fù)雜多樣，空間上可以分為地圖數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)，時(shí)間上可分為靜態(tài)數(shù)據(jù)和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，類(lèi)型上可分為層次數(shù)據(jù)、關(guān)系數(shù)據(jù)、文本數(shù)據(jù)、空間數(shù)據(jù)等，格式上可分為結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，可視化方式上包含多維、交互、時(shí)空、動(dòng)態(tài)等。

本文借助基于JavaScript實(shí)現(xiàn)的開(kāi)源數(shù)據(jù)可視化圖表庫(kù)Echarts，針對(duì)不同數(shù)據(jù)分析的需求及特點(diǎn)，制作直觀、生動(dòng)、可交互的圖表^［6］。

3.2.1 豐富的可視化類(lèi)型

ECharts提供了常規(guī)的折線(xiàn)圖、柱狀圖、散點(diǎn)圖、餅圖、K線(xiàn)圖，還提供了用于統(tǒng)計(jì)的盒形圖，用于地理數(shù)據(jù)可視化的地圖、熱力圖、線(xiàn)圖，用于關(guān)系數(shù)據(jù)可視化的關(guān)系圖、treemap、旭日?qǐng)D，多維數(shù)據(jù)可視化的平行坐標(biāo)，用于BI的漏斗圖，儀表盤(pán)，且支持圖與圖之間的混搭。

例如，工業(yè)用地調(diào)查數(shù)據(jù)往往按照“省級(jí)-區(qū)域-市級(jí)”維度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，根據(jù)頁(yè)面布局設(shè)計(jì)，柱狀圖展示受到限制，如圖6所示，可以采用條形圖方式進(jìn)行展示，既解決了布局問(wèn)題，又增加了圖表可視化的豐富性。

ECharts 中的“得分環(huán)”通常指的是一個(gè)用于顯示分?jǐn)?shù)或者分布情況的圖表，通常是通過(guò)餅圖或環(huán)形圖來(lái)實(shí)現(xiàn)。這種圖表可以清晰地表示各個(gè)部分或類(lèi)別所占的比例。不同區(qū)域容積率由于數(shù)值只有3個(gè)，使用柱狀圖或者餅圖展示過(guò)于單薄，如圖7所示，采用得分環(huán)的形式，能更生動(dòng)形象地展示出蘇南、蘇中、蘇北區(qū)域之間的差異。

ECharts 玫瑰圖（又稱(chēng)南丁格爾圖或極區(qū)圖）是一種特殊類(lèi)型的餅圖，它通過(guò)調(diào)整扇形的半徑大小來(lái)表示數(shù)據(jù)的大小，而不是僅通過(guò)扇形的角度來(lái)展示。這種圖表能夠更直觀地展現(xiàn)不同分類(lèi)數(shù)據(jù)之間的比例關(guān)系，尤其是當(dāng)數(shù)據(jù)差異較大時(shí)，能夠避免小數(shù)據(jù)項(xiàng)在餅圖中被忽略的問(wèn)題。為了更加突出不同地級(jí)市之間用地面積的差異，如圖8所示，可以采用玫瑰圖的形式展示數(shù)據(jù)，比傳統(tǒng)的餅圖更加直觀。

此外，根據(jù)數(shù)據(jù)特點(diǎn)及可視化需求，還可以對(duì)圖表進(jìn)行圖例、線(xiàn)條、圖表、背景顏色、網(wǎng)格線(xiàn)等配置項(xiàng)的設(shè)置。當(dāng)想要對(duì)多個(gè)維度數(shù)據(jù)同步進(jìn)行展示時(shí)，可采用多種可視化圖表疊加的方式，如圖9所示，折柱混合圖中的2個(gè)Y軸反映不同數(shù)值的變化情況。

3.2.2 千萬(wàn)數(shù)據(jù)的前端展現(xiàn)

通過(guò)增量渲染技術(shù)（4.0+），配合各種細(xì)致的優(yōu)化，ECharts能夠展現(xiàn)千萬(wàn)級(jí)的數(shù)據(jù)量，而且在這個(gè)數(shù)據(jù)量級(jí)上依然能夠流暢地進(jìn)行縮放平移等交互。如果數(shù)據(jù)量太大，可以考慮將數(shù)據(jù)分割成更小的片段傳輸?shù)角岸瞬惒郊虞d到圖表中，這樣可以避免一次性加載和處理所有數(shù)據(jù)，從而提高處理性能。對(duì)于網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，可以使用壓縮算法來(lái)減小數(shù)據(jù)大小。此外，可以實(shí)現(xiàn)懶加載，即只在用戶(hù)查看某個(gè)區(qū)域的數(shù)據(jù)時(shí)才加載該區(qū)域的數(shù)據(jù)。

3.2.3 多種數(shù)據(jù)格式直接使用

ECharts內(nèi)置的dataset屬性（4.0+）支持直接傳入包括二維表、key-value等多種格式的數(shù)據(jù)源，如圖10所示，通過(guò)設(shè)置source屬性可以完成從數(shù)據(jù)到圖形的映射，省去了大部分場(chǎng)景下數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的步驟。在dataset.source中設(shè)置數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)可以設(shè)置為3種形式：第一種是二維數(shù)組，其中第一行/列可以給出維度名，也可以不給出，直接就是數(shù)據(jù)；第二種是按行的key-value形式（對(duì)象數(shù)組），其中鍵（key）表明了維度名；第三種是按列的key-value形式，每一項(xiàng)表示二維表的“一列”。這樣就不用再去進(jìn)行復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)可以直接放到數(shù)據(jù)集中使用。

3.2.4 數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)展示

利用數(shù)據(jù)的改變驅(qū)動(dòng)圖表展現(xiàn)的改變，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的變化展示。配合timeline組件，提供了在多個(gè) ECharts option間進(jìn)行切換、播放等操作的功能，整個(gè)圖表會(huì)有動(dòng)態(tài)切換的效果，能夠在更高的時(shí)間維度上去表現(xiàn)數(shù)據(jù)的信息，幫助用戶(hù)更好地展示和分析不同時(shí)間段的數(shù)據(jù)。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著覆蓋國(guó)家、省、市、縣4級(jí)的云計(jì)算中心和電子政務(wù)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的逐步建設(shè)完成，自然資源數(shù)據(jù)管理與應(yīng)用正在由小規(guī)模集中式管理，向大規(guī)模分布式管理邁進(jìn)。隨著云GIS技術(shù)的成熟，分布式空間數(shù)據(jù)庫(kù)逐步成為主流，為統(tǒng)一管理和應(yīng)用自然資源空間大數(shù)據(jù)奠定了基礎(chǔ)。大數(shù)據(jù)可視化旨在將大數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為易于理解和分析的視覺(jué)形式，幫助人們從復(fù)雜的數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)規(guī)律、趨勢(shì)和模式，從而更好地支持決策制定。它提高了數(shù)據(jù)的理解和洞察力，加強(qiáng)了數(shù)據(jù)分析和結(jié)果的溝通和共享，進(jìn)一步完善了自然資源政務(wù)服務(wù)體系、監(jiān)測(cè)監(jiān)管體系和決策支持體系。

參考文獻(xiàn)

［1］左圓圓，王媛媛，蔣珊珊，等.數(shù)據(jù)可視化分析綜述［J］.科技與創(chuàng)新，2019（11）：82-83.

［2］任磊，杜一，馬帥，等.大數(shù)據(jù)可視分析綜述［J］.軟件學(xué)報(bào)，2014（9）：1909-1936.

［3］劉濱，劉增杰，劉宇，等.數(shù)據(jù)可視化研究綜述［J］.河北科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2021（6）：643-654.

［4］楊凱利，山美娟.基于Python的數(shù)據(jù)可視化［J］.現(xiàn)代信息科技，2019（5）：30-31，34.

［5］劉玉珠，葉茂，董萬(wàn)虎，等.大數(shù)據(jù)在自然資源中的應(yīng)用［J］.地理空間信息，2021（10）：114-116.

［6］郭文華，曾建鷹，肖飛，等.自然資源大數(shù)據(jù)決策支持系統(tǒng)建設(shè)與應(yīng)用［J］.自然資源信息化，2022（5）：92-98.

［7］石永閣，余磊，雷揚(yáng).自然資源基礎(chǔ)大數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)研究［J］.地理空間信息，2019（7）：1-5.

（編輯 沈 強(qiáng)）

Design and implementation of natural resources big data visualization system based on Echarts

JI Yujie， LI Guanshi， TANG Tianqi

（Jiangsu Provincial Research Institute of Surveying and Mapping， Nanjing 210013， China）

Abstract：Facing the requirements of natural resource management in the new era， practicing the new development concepts， developing the advantages of spatial-temporal big data technology in processing dynamic data such as natural， economic， social and cultural data in specific spaces， enhancing the comprehensive support ability of basic surveying and mapping for natural resources， the natural resources department proposed to build a distributed geological computing platform for natural resource big data. The article studied the construction of the achievement display visualization system belongs to this platform， and analyzed the design， architecture， and technical roadmap of the system construction. The system implements functions such as data browsing， querying， statistics， and analysis. Users can choose their own analysis topics according to business requirements， and the analysis results can display through a combination of maps and charts based on Echarts technology.

Key words：visualization system; Echarts; natural resource big data; data drilling