基于Python的數(shù)據(jù)可視化大屏的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

胡明星

摘 要：數(shù)據(jù)可視化是指將數(shù)據(jù)以視覺形式來呈現(xiàn)，如圖表或地圖，以幫助人們了解這些數(shù)據(jù)的意義。傳統(tǒng)可視化技術(shù)在應(yīng)對大規(guī)模數(shù)據(jù)有響應(yīng)時間過長、缺少靈活性等弊端，而現(xiàn)如今，這項(xiàng)技術(shù)已發(fā)展到一定程度，很多互聯(lián)網(wǎng)公司都推出了各自的產(chǎn)品，種類繁多，能滿足目前大多數(shù)需求。本文將使用把Python與echarts結(jié)合的數(shù)據(jù)可視化工具pycharts，對個人計(jì)算機(jī)裝配與調(diào)試中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，最后進(jìn)行可視化大屏的展示，作為Python可視化技術(shù)的基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)，希望可以對學(xué)習(xí)可視化技術(shù)的相關(guān)人員起到借鑒作用。

關(guān)鍵詞：Python;數(shù)據(jù);可視化;大屏;設(shè)計(jì)

1數(shù)據(jù)可視化多樣化的意義

數(shù)據(jù)信息可視化是當(dāng)今時代發(fā)展的產(chǎn)物，人們審美能力的提高一方面對可視化設(shè)計(jì)提出了更多的挑戰(zhàn)，另一方面設(shè)計(jì)師也需要考慮功能與設(shè)計(jì)的平衡。數(shù)據(jù)可視化能夠幫助人們快速分析海量的數(shù)據(jù)，同時數(shù)據(jù)可視化可以展示巨量的數(shù)據(jù)，幫助人們理解數(shù)據(jù)之間的內(nèi)在聯(lián)系。數(shù)據(jù)可視化的圖表表現(xiàn)形式方面，我們可以采用傳統(tǒng)的餅狀圖、折線圖、餅狀圖等，同時還可以運(yùn)用瀑布圖、面積圖、漏斗圖、GIS 等圖形來實(shí)現(xiàn)圖標(biāo)類型的多樣化，滿足更多目標(biāo)群體的需求。數(shù)據(jù)可視化的多樣性是符合時代發(fā)展要求與背景的，可以更好地滿足人們視覺上的需求。設(shè)計(jì)師需要在設(shè)計(jì)之初就要考慮到元素的多樣性，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)多樣性的協(xié)調(diào)發(fā)展。

2基于Python的數(shù)據(jù)可視化大屏設(shè)計(jì)原理

本次設(shè)計(jì)是以個人計(jì)算機(jī)裝配以及調(diào)試的相關(guān)信息為源數(shù)據(jù)，利用Python可視化工具處理后，實(shí)現(xiàn)可視化大屏展示?？梢暬笃令櫭剂x就是將需要進(jìn)行展示的數(shù)據(jù)集中體現(xiàn)在一塊屏幕上，既要注重美觀，簡潔，也不能顧此失彼，造成信息顯示不完整或者強(qiáng)行雜糅，適得其反，造成理解困難。本次設(shè)計(jì)基于Python語言通過pyecharts工具實(shí)現(xiàn)，最終進(jìn)行html網(wǎng)頁的輸出展示。系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求六大模塊，分別為一段時間內(nèi)核心溫度變化關(guān)系可視化，硬件成本占用可視化，計(jì)算機(jī)組配流程可視化，12小時內(nèi)存占用和同時間段的核心溫度變化可視化以及文本詞云美化。經(jīng)過考慮本次可視化大屏設(shè)計(jì)在源數(shù)據(jù)的選定上希望可以發(fā)揮出pyecherts這一工具的能力，盡量貼近日常生活，為Python快速與美觀的處理日常數(shù)據(jù)提供一種參考方案，為略懂編程的愛好者甚至其它非專業(yè)人士提供參考借鑒。首先從可視化工具出發(fā)，pyecharts作為一種將第三方庫與python結(jié)合的工具并不適用于服務(wù)器級別的大規(guī)模的數(shù)據(jù)計(jì)算與處理，所提供的圖表雖然豐富，但是靈活性欠佳，與Matplotlib等其它老牌工具相比存在一定差距。我認(rèn)為pyecharts的優(yōu)勢在于對簡單數(shù)據(jù)集的可視化，降低了可視化技術(shù)的實(shí)用門檻，而這次使用的源數(shù)據(jù)就直接來源于日常生活。確定數(shù)據(jù)方向后在對源數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的過程中，需要對個人裝配機(jī)器的涉及到信息進(jìn)行遴選，確定可視化的展現(xiàn)手段，也就是說選用哪種圖表來進(jìn)行數(shù)據(jù)的最佳表達(dá)。比如本次設(shè)計(jì)中的cpu和gpu核心溫度隨時間變化的數(shù)據(jù)，除了顯示具體時間點(diǎn)上的溫度變化，還要展示出倆組溫度數(shù)據(jù)相關(guān)性，同時兼顧到可視化大屏的美觀與多樣性，排除使用過的坐標(biāo)系圖，最終確定使用雷達(dá)圖，從中心到邊界溫度刻度逐漸遞增，數(shù)據(jù)同樣可以再在12小時的角度間隔中顯示出相關(guān)性變化。

3基于Python的數(shù)據(jù)可視化大屏的設(shè)計(jì)

3.1色彩相匹配

豐富的色彩可以給我們的視覺帶來沖擊，數(shù)據(jù)可視化中所表現(xiàn)出來的色彩多樣化也是迎合大眾需求的。顏色在數(shù)據(jù)可視化中所起的作用是重要的，我們?nèi)菀妆簧术r明的東西所吸引。過去所采用的單色效果給我們帶來嚴(yán)謹(jǐn)、簡單的感覺，但是長期觀看單色很容易產(chǎn)生審美疲勞。與之相對應(yīng)，若采用繁華絢麗的色彩，很容易產(chǎn)生眩暈，從而忽略了重要信息與數(shù)據(jù)，只注重形式與色彩。因此，在進(jìn)行數(shù)據(jù)可視化設(shè)計(jì)時要選擇相匹配的色彩，從而起到傳達(dá)重要信息與數(shù)據(jù)的作用，并且?guī)Ыo人們視覺上的沖擊。在進(jìn)行顏色選擇時，要充分考慮到數(shù)據(jù)中的內(nèi)容，不要單憑想象，只用充分實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)表現(xiàn)含義與顏色搭配方面的相互聯(lián)系才能更好地實(shí)現(xiàn)目標(biāo)訴求。

3.2功能設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)可視化平臺展示應(yīng)用于高清小間距大屏和移動應(yīng)用手機(jī)，控制臺程序應(yīng)用于工作站。按照系統(tǒng)的應(yīng)用場景izi，應(yīng)用功能設(shè)計(jì)為日常運(yùn)營模式、突發(fā)事件模式、節(jié)假日模式。

日常運(yùn)營模式展示的數(shù)據(jù)包括：收費(fèi)站當(dāng)日累計(jì)收費(fèi)金額、收費(fèi)站當(dāng)日累計(jì)出口車流量、收費(fèi)站當(dāng)日收費(fèi)金額趨勢對比與排名、收費(fèi)站當(dāng)日出口車流量趨勢對比與排名、路面車流量排名、情報(bào)板信息、突發(fā)事件信息、路況信息、天氣信息、值班信息、視頻圖像。

突發(fā)事件模式展示的數(shù)據(jù)包括：突發(fā)事件信息、事件現(xiàn)場動態(tài)、事件附近的情報(bào)板信息、路面車流量、收費(fèi)站車流量、視頻圖像信息。

節(jié)假日模式展示的數(shù)據(jù)包括：景區(qū)附近的收費(fèi)站、服務(wù)區(qū)和重點(diǎn)路段視頻圖像信息，景區(qū)附近的收費(fèi)站車流量、路面車流量信息，景區(qū)附近的服務(wù)區(qū)停車場信息。

控制臺模塊實(shí)現(xiàn)以下功能，視頻圖像配置功能—配置視頻的輪詢間隔、路數(shù)、范圍;情報(bào)板信息配置功能—配置情報(bào)板信息的輪詢間隔、范圍;各類數(shù)據(jù)刷新周期配置功能;大屏展示頁面的切換控制功能。

3.3事件聯(lián)動實(shí)現(xiàn)

事件聯(lián)動是指在收到報(bào)警通知時，采取的可視化平臺聯(lián)動處置的功能。具體流程如下。平臺接收到緊急事件通知，緊急事件通知中包含的參數(shù)有，事件類型、事件概述、事件發(fā)生位置的樁號、事件發(fā)生的時間、事件上報(bào)單位、事件上報(bào)人;平臺將事件通知數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至可視化平臺路網(wǎng)數(shù)據(jù)提供服務(wù);可視化平臺路網(wǎng)數(shù)據(jù)提供服務(wù)接收到事件通知數(shù)據(jù)，調(diào)用客戶端服務(wù)，通知切換至緊急事件模式，同時通知緊急事件模式執(zhí)行視頻切換;客戶端服務(wù)根據(jù)事件樁號調(diào)用視頻數(shù)據(jù)服務(wù)的樁號范圍視頻切換接口，執(zhí)行解碼器解碼操作;客戶端服務(wù)調(diào)用拼控器進(jìn)行視頻開窗;可視化平臺客戶端將已解碼的視頻信號顯示在大屏對應(yīng)的視頻窗口上。

3.4圖形設(shè)計(jì)

開始階段我們常采用諸如扇形、折線、面積等單一的圖形設(shè)計(jì)形式，雖然這些簡單的形式有其存在的歷史意義。數(shù)據(jù)可視化中圖形的設(shè)計(jì)需要采用多樣的圖形設(shè)計(jì)，在新時代條件下我們要摒棄過去單一的圖形設(shè)計(jì)形式。這就要求設(shè)計(jì)師及時順應(yīng)時代的發(fā)展變化以及人們的內(nèi)在需求，在進(jìn)行圖形設(shè)計(jì)時采用多樣的圖形設(shè)計(jì)，需要充分發(fā)揮主觀能動性。采用特殊的圖形設(shè)計(jì)形式不僅可以使我們擺脫直觀枯燥的數(shù)據(jù)，還可以使我們體驗(yàn)抽象數(shù)字的趣味性，激發(fā)我們主動思考的欲望。

3.5風(fēng)格多樣化

經(jīng)濟(jì)社會水平的提高，人們的物質(zhì)生活水平獲得極大提高，越來越注重精神追求，人們的審美能力逐漸提高。隨著時代的進(jìn)步與發(fā)展，人們在生活中與設(shè)計(jì)中逐漸追求簡約的風(fēng)格。由于數(shù)據(jù)本身繁雜的特點(diǎn)，簡約風(fēng)格的使用受到人們的偏愛，并與繁雜的數(shù)據(jù)形成明顯的對比。但是在時代飛速發(fā)展的今天，人們對于審美的需求是呈現(xiàn)出多樣化特點(diǎn)的，并不只是簡約風(fēng)格單獨(dú)得到人們的支持，其他的富有創(chuàng)造性的風(fēng)格也會受到人們的喜愛，并運(yùn)用到設(shè)計(jì)中去。鼓勵多種風(fēng)格同時存在，實(shí)現(xiàn)風(fēng)格的多樣化發(fā)展是當(dāng)今時代數(shù)據(jù)可視化中的主旋律。

結(jié)束語

綜上所述，在數(shù)據(jù)信息日益增多的今天，如何精準(zhǔn)而簡潔的處理數(shù)據(jù)并對其加以分析利用，數(shù)據(jù)可視化技術(shù)到了至關(guān)重要的作用。而開源強(qiáng)大的Python利用第三方庫的結(jié)合，為我們處理日常數(shù)據(jù)提供了一種簡單易用的可能性。即使目前數(shù)據(jù)可視化技術(shù)已經(jīng)發(fā)展多年，我們?nèi)稳恍枰粩喟l(fā)掘數(shù)據(jù)可視化的應(yīng)用潛力，為我國的數(shù)據(jù)技術(shù)實(shí)力添磚加瓦，從容的應(yīng)對未知的風(fēng)險和挑戰(zhàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]崔迪，郭小燕，陳為.大數(shù)據(jù)可視化的挑戰(zhàn)與最新進(jìn)展[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用.2017-07-10.