数据三维可视化的技术应用


       随着数据在当下互联网快速发展下变的维度更广,数量更大、结构越来越复杂,人们想要更加清晰,快速的认知和理解一份数据,传统的二维平面图表已经不能满足需求,三维可视化技术越结合多媒体技术、网络技术以及三维镜像技术实现了数据处理的虚拟化,通过对物体进行全方位的监控,构建基于现实的3D虚拟现实效果,让数据展现更为直观和容易理解,已经迅速成为信息数字化管理的重要组成部分,被广泛应用到各行业中。  

  一、什么是数据可视化简单的来说数据可视化就是根据数据的特征、性质等属性,通过图形图像等合适的方式,将数据直观的有概念性的展示出来,帮助大家更好的、更清晰的理解数据,掌握数据中的有用信息。

  1. 数据可视化的发展与应用

  数据可视化并不是什么新兴技术,其发展历程起源可以追溯到二十世纪50年代计算机图形学的早期。当时,人们就可以利用计算机创建出了首批图形图表。随着互联网、计算机技术和人才方面的迅速发展,各式各样的数据可视化展现在人们的眼前。随着近两年来大数据备受关注,互联网端数据分析类产品兴起。企业经过早些年IT系统建设后积累了大量数据,包括业务数据、用户数据、及其他第三方数据。这些数据对企业很有价值,探索和分析的意愿强烈,其才被更广泛应用到各个行业中。


  (1)数据可视化应用可分为三类:

  ①宏观态势可视化:宏观态势可视化是指在特定环境中对随时间推移而不断变化的目标实体进行觉察,可以直观、灵活、逼真地展示宏观态势,可以很快掌握某一领域的整体态势、特征。

  ②设备仿真运行可视化:通过图像、三维动画以及计算机程控技术与实体模型相融合,实现对设备的可视化表达,使管理者对其所管理的设备有形象具体的概念,对设备所处的位置、外形及所有参数一目了然,会大大减少管理者的劳动强度,提高管理效率和管理水平。

  ③数据统计分析可视化:是目前提及最多的应用,普遍应用于商业智能、政府决策、公众服务、市场营销等等领域。借助于可视化的数据图表,可以很清晰有效的传达与沟通信息。

  2. 数据可视化的发展趋势

  因大数据时代,大规模、高纬度、非结构化数据层出不穷,要将这样的数据以可视化形式完美的展示出来,传统的二维数据展示已难满足更多的需求。所以需结合数据实时渲染技术、空间数据可视化技术,实现数据实时图形可视化、场景化以及实时交互,通过三维虚拟现实让使用者更加方便地进行数据的理解和空间知识的呈现,应用于指挥监控、视景仿真及三维交互等众多领域。


  3. 数据可视化的优势

  ①知识传输速度快

  使用图表来总结复杂的数据,可以确保对关系的理解要比那些混乱的报告或电子表格更快。

  ②多维度、多层次的数据展现

  将数据每一维的值分类、排序、组合和显示,这样就可以看到表示对象或事件的数据的多个属性或变量。

  ③更直观的数据信息展示

  大数据可视化报告使我们能够用一些简短的图形就能体现那些复杂信息,甚至单个图形也能做到。决策者可以轻松地解释各种不同的数据源。丰富但有意义的图形有助于让忙碌的主管和业务伙伴了解问题和未解决的计划。

  ④更易信息传达的展现方式

  在进行相关理解和学习任务的时候,数据图文能够帮助读者更好的了解所要学习的信息内容, 图像更容易理解,更有趣,也更容易让人们记住。


  二.数据三维可视化的应用前景

  1.三维可视化技术从计算机学科出发,已渗透到各个学科中。在地理学、资源环境学、测绘学、海洋学、建筑学、生物医学等学科都能找到它的用武之地,而且为这些学科的科学研究提供了极大的帮助。例如在建筑、交通、医学等领域,三维可视化技术可以提高决策者的预见性,能够对其质量和成果进行前期的评估,避免不必要的浪费和损失;在动画和虚拟世界的应用,已经让我们领略到了它带给我们强烈的视觉冲击和真实世界的完美再现,使我们可以游历远古的城堡,遨游浩瀚的太空;在仿真技术方面的应用,可为医学手术实施、机械制造加工、矿物开采加工、水利设施建设等提供一定的决策作用。三维可视化技术的发展,已带动诸多学科的进步,可见,三维可视化的研究具有非常重要的意义。

  三维可视化的发展,缩短了现实世界和计算机虚拟世界的差距,并且拓宽了人们的视野,不仅使人们更加清楚地认识这个世界,还为人们改造世界提供了很好的指导作用。运用于数字化的建设与管理中,做为更加便捷有效的管理系统,可完全取代传统的数字化。三维可视化数字信息管理系统基于三维可视化综合管理平台,将物联网的海量数据信息通过三维立体化的方式进行展示和管理,同时可以对各种信息进行集成,还世界原本的真实,让信息以可视化的方式呈现并得以有效的管理控制。因此基于物联网的三维可视化数字信息综合管理系统必将对传统数字建设形成革命性的冲击,成为今后数字化建设的主流技术。

  2.三维可视化技术对建立数字化产业园、数字产业化、资源数字化、三维可视化农场等领域的意义重大。 

  三维可视化技术在各个领域的应用发展已经初见菱角。以数字园区为例,产业园区的发展日新月异,我国的产业园区特别是大多具备各类监控室、安防系统、应急管理系统等数字化设施。传统的管理方式已难以适应大量数字设备的监管维护任务,这就迫切需要一种更新更有效的系统来应对这一情况,这一系统就是已在众多学科中崭露头角的三维可视化技术。 
三维可视化数字产业园区信息管理系统主要是通过物联网、数据通信与传感网络、三维可视化与虚拟仿真、智能分析与多维联动、三维空间信息等最新技术的联合应用,依托于三维可视化综合管理平台,集成各种感知识别设备、现有业务系统和各类数据,完成了产业园区内多方位、跨平台管理。极大的丰富了数字产业园区信息管理的内涵,提升了园区管理信息化水平,为产业园区全方位管理提供决策支撑。

  3.三维可视化系统的开发与实现

  基于建模软件、三维制作平台、面向对象的编程语言可实现可视化系统的查询分析、漫游浏览、实时渲染、网上发布等功能。系统设计主要分为数据采集、数据处理、编程实现几个环节。数据采集主要是利用卫星遥感影像获取数字线化图、航片获取正射影像、数码相机获取地物纹理和用测量手段获取等高线,之后利用等高线数据通过三维软件建立虚拟现实的可视化模型。同时,利用相关软件生成地形、地貌模型之后将其导入三维可视化平台,并借助应用程序和数据库实现空间数据的存取和查询。 

  3.1.三维立体模型的开发与实现。

  三维可视化信息管理系统运用,三维模型、三维漫游、数据库管理等技术得以实现,首先建立虚拟三维场景模型,可将各个三维场景、电力设备工作状态、地下管网状态、实验室设备运行情况等信息和资料直观、形象地在三维漫游平台显示出来。

  3.2. 三维场景漫游、展示技术的设计与实现:

  ①地图基本视窗操作:可提供浏览图和鸟瞰图。浏览图是用户操作的主窗口,包括地图放大、缩小、自由缩放、漫游、全幅显示、拖拽移动、点选和矩形区域选择、设计区域快速切换等。

  ②导航定位:按照每个图层分类标准将管理对象信息以树形目录方式进行说明,方便用户了解管理层次结构、快速进入所关注的管理对象信息列表。定位功能支持用户将视窗直接切换到关注目标上。

  ③三维显示:可在二维和三维显示模式上进行切换,进入三维模式以后,可以进入模型建筑物内部,将管理对象精确到每个楼层、房间、设施、设备甚至传感器。

  ④图层管理:为此可对空间数据、对象和模型进行分层管理。

  ⑤数据处理:对此包括地图编辑、数据导入导出、地图配准、三维模型加载等等。

  4.数字化产业园的必要性 

  建设数字化产业园,有助于增强园区企业的整体数字化创新能力,利用数字化平台,有助于推动园区服务再次提档升级,对于整合信息化资源,提升生产运营水平,促进产业集聚,助力区域经济发展具有重要意义。

  推进园区数字化建设,不仅可以全方位深度孵化企业,为园区企业提供信息一体化解决方案,还能推动相关的数字化服务能力,打造良性循环的数字化生态。打造面向南亚东南亚辐射中心数字枢纽,即打造面向南亚东南亚的数据交易中心,加快发展面向南亚东南亚的跨境电子商务和数字金融产业,建设面向南亚东南亚的数字经济产业聚集区。

  未来,云南将打造“三化一中心枢纽”即资源数字化、数字产业化、产业数字化和面向南亚东南亚辐射中心数字枢纽。资源数字化,就是推进政务资源数字化、宏观经济数字化、农业资源数字化、环境资源数字化、自然资源数字化、人口法人资源数字化、禁毒大数据和边境立体化防控。数字产业化,即大力发展区块链产业,引进国内外一流企业到云南发展,以应用换产业,率先推进区块链技术在跨境贸易、数字医疗、数字小镇试点示范。在产业数字化方面,以世界一流“三张牌”为重点,探索数字化综合解决方案,打造产业发展的数字引擎。具体来说,云南将推进能源产业数字化,打造绿色能源数字引擎,包括建设区域性国际电力交易平台、能源大数据平台,发展智慧用能、绿色能源交易等新模式新业态,延伸产业链条。推进农业产业数字化,逐步推进农业生产流程数字化升级,并向数字集成化、高度自动化和数字农业定制化方向发展,建设20个农业物联网应用示范基地,推广绿色产品电子身份证,打造绿色食品数字引擎。推进制造业数字化,加快智能化转型。

  数据三维可视化技术可以帮助政府/事业单位、产业园区、企业等制作出更为直观明了的数据可视化展示、数据可视化管理、数据可视化分析、三维虚拟可视化等等,将为客户提供更多广泛的数据可视化开发运营服务。

  (原文来自 云南唯恒基业科技有限公司)

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