【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于数据可视分析，具体涉及一种高维时空数据整体视觉分析方法。
技术介绍
1、不断改进的对地观测技术、物联网技术、传感网络等技术，以及可穿戴设备和社交媒体连续观测的系统等极大地提高了收集时空数据的能力和精细程度，这些数据能够细致、全面、丰富、多样地记录和描述自然现象和人类生活的方方面面，为发现和分析自然和人类社会动态情况和趋势提供了基础数据保障。
2、时空数据，是具有时间属性、地理空间属性和一般属性的数据，其结构复杂、信息含量大，特别地，具有高维度特性和关系多样性，如交通数据、经济数据、人口数据、天气数据等。目前，全世界范围内，人类社会的信息化、全球化正在以势不可挡的态势发展，人们需要理解的科学和社会现象日趋复杂，这就必须要综合大量的经济、环境、生物、生态和社会因素，以及这些因素与时间、地理空间之间的关系和相互依赖，使得理解和分析高维时空数据成为一个具有挑战性的问题，也对高维时空数据的可视化呈现能力和可视分析能力提出了更高的要求。从高维地理空间数据中获得深刻见解的需求正在推动研究人员设计、开发和研究新的工具和技术，以支持对数据的理解和推理。
3、在时空数据的可视分析任务中，在保持对数据的地理空间方面的认识的同时，以研究人员为中心，允许选择一个维度子集进行研究，允许考虑不同的感兴趣因素的价值，从正在显示的东西中得出新的见解，发现关键因素对时空态势的影响，支持决策和认识，由于这些优势，各个领域的专家越来越多地使用地理时空可视分析工具，以支持时空数据的探索性分析。建立针对高维度的和时空特性的可视化分析方
4、现有技术中，平行坐标法是高维度的一般属性数据的主流可视化方法，能够将高维数据映射在二维空间中，从而对数据有一个直观的研究。分析地理空间数据的一种高效的方法是在地图上绘制数据。目前的研究主要集中在地理空间与高维一般属性的视觉分析上，且通常采用协调多视图方法在不同的视图中可视化，以多个视觉类型出现，如，地图与平行坐标结合、地图与散点图结合、地图与直方图结合等等。在多视图协同分析情境下，多个视图之间可能存在不一致的现象，也就是说，相同的属性可能在不同视图中以不同方式编码，不同的属性也可能以相同的方式编码，由此会产生多视图视觉认知一致性的问题。另外对时间维度的可视化也没有比较理想的方法，通常会在地图上提供动画或小的多个地图来可视化数据的每个时间步长。然而，滚动时间步要求记住在不同的时间步上发生了什么空间分布，并且比较屏幕上的一个可视化与另一个可视化并不容易。此外，通过直接比较两种可视化方法，很难显式地提取数据随时间的变化，还会造成绘制图表时地图过于拥挤，接近位置重叠的问题。而且，很难再考虑维度高的情况下的可视分析。
5、因此需要提供一种将高维一般属性和时间、空间属性同时可视表达出来的可视分析方法，高效地、通用地、快捷地挖掘、探索、研究和发现高维时空数据中蕴含的巨大的新知识等，解决不同领域中的有现实意义的问题。
技术实现思路
1、针对上述不足，本专利技术的目的是提供一种高维时空数据的可视分析方法，将地图、平行坐标图和时间纹理相融合，使用地图来可视表达地理空间信息，使用平行坐标轴来展示时间序列，用颜色编码高维一般属性，将表达地理空间、时间和高维属性的三种视觉类型无缝衔接，解决了时空分离可视分析的缺陷。同时，本专利技术还为其设计了特定的可视交互分析方法，以使其更加高效地揭示高维数据中的时空态势，能够获得高维度的一般属性和时空变化的完整、真实和详细的可视分析体验。
2、本专利技术的技术方案如下：
3、一种高维时空数据整体视觉分析方法，包括3个步骤，步骤1，将地图与平行坐标可视化方法进行整体化；步骤2，对步骤1中的可视化方法设计并实现交互可视分析方法；步骤3，设计并实现数据表格辅助可视分析方法；
4、所述步骤1包括步骤1.1，时空属性在同一视图中同时可视化；步骤1.2，利用折线连接步骤1.1中的地图和平行坐标可视化方法；步骤1.3，利用颜色通道视觉编码高维属性折线；步骤1.4，将步骤1.3中实现的高维时空数据整体可视化方法中的折线曲线化；
5、所述步骤2包括步骤2.1，设计并实现属性分类突出可视交互分析方法；步骤2.2，设计并实现地理空间属性突出可视交互分析方法；
6、所述步骤3包括步骤3.1：设计并实现高维时空数据整体可视分析方法与数据表格的可视交互分析方法。
7、所述步骤1.1，时空属性在同一视图中同时可视化；使用平行坐标可视化时间属性，将地图与平行坐标在一个视图中同时可视化出来，达到整体可视化时空属性，且时间戳以序列方式存在，有多个时间步长；
8、首先在一个视图中可视化地图与平行坐标轴，使用d3.js可视化库实现所有可视化及交互分析方法，d3.js采用可缩放的矢量图形文件格式生成高分辨率的web图形页面。
9、所述步骤1.2，利用折线连接步骤1.1中的地图和平行坐标可视化方法；使用平行坐标折线可视化，利用折线无缝连接空间和时间数据，完整地可视表达高维的、时空的数据，连续表示了高维属性的空间态势和随时间的变化。
10、所述步骤1.3：利用颜色通道视觉编码高维属性折线；对步骤1.2中的整体高维时空数据可视化方法中代表高维属性的折线，利用颜色通道对其进行视觉编码，使用不同的颜色来表示不同的属性，并展示颜色图例，地图用来可视化表示地理空间，平行的坐标轴用来可视表达时间序列，将两者使用折线串联起来形成一个整体，而折线则表示高维一般属性，并以颜色来进行区分，从而实现将三种类型的数据在一个视图中进行可视分析。
11、所述步骤1.4，将步骤1.3中实现的高维时空数据整体可视化方法中的折线曲线化；对步骤1.3中的经过地图和平行坐标轴的折线使用带有一定弧度的曲代替。
12、所述步骤2.1，设计并实现属性分类突出可视交互分析方法；为表示高维属性的颜色编码的曲线设计了重要且必要的突出显示交互分析方法，当鼠标悬停在曲线上时，属于这个曲线的属性的全部曲线为粗突出显示，属于其他属性的折线全部调暗，并调整透明度。
13、所述步骤2.2，设计并实现地理空间属性突出可视交互分析方法；为地图设计了专门的可视交互方法来突出显示鼠标悬停的地理区域，当鼠标悬停在地图中某一地理位置上，当前地理位置会突出显示，边缘会加粗，同时，当前地理位置对应的所有代表属性的已经颜色编码的曲线会突出显示，其他地理位置对应的折线调暗。
14、所述步骤3，设计并实现数据表格辅助可视分析方法；该步骤是对步骤2中的高维时空数据整体可视分析方法设计辅助的可视分析方法，添加了数据表格作为辅助来展示高维时空数据的细节；
15、平行坐标轴用来展示每个年份中每个属性的值，对于不同的属性来说具有不同的量纲，为了消除量纲带来的影响，需要进行数据的特征缩放处理，以解决数据指标之间的可比性；将整本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高维时空数据整体视觉分析方法，包括3个步骤，步骤1，将地图与平行坐标可视化方法进行整体化；步骤2，对步骤1中的可视化方法设计并实现交互可视分析方法；步骤3，设计并实现数据表格辅助可视分析方法；
2.如权利要求1所述的一种高维时空数据整体视觉分析方法，其特征在于：所述步骤1.1，时空属性在同一视图中同时可视化；使用平行坐标可视化时间属性，将地图与平行坐标在一个视图中同时可视化出来，达到整体可视化时空属性，且时间戳以序列方式存在，有多个时间步长；
3.如权利要求1所述的一种高维时空数据整体视觉分析方法，其特征在于：所述步骤1.2，利用折线连接步骤1.1中的地图和平行坐标可视化方法；使用平行坐标折线可视化，利用折线无缝连接空间和时间数据，完整地可视表达高维的、时空的数据，连续表示了高维属性的空间态势和随时间的变化。
4.如权利要求1所述的一种高维时空数据整体视觉分析方法，其特征在于：所述步骤1.3：利用颜色通道视觉编码高维属性折线；对步骤1.2中的整体高维时空数据可视化方法中代表高维属性的折线，利用颜色通道对其进行视觉编码，使用不同的颜色来表
5.如权利要求1所述的一种高维时空数据整体视觉分析方法，其特征在于：所述步骤1.4，将步骤1.3中实现的高维时空数据整体可视化方法中的折线曲线化；对步骤1.3中的经过地图和平行坐标轴的折线使用带有一定弧度的曲代替。
6.如权利要求1所述的一种高维时空数据整体视觉分析方法，其特征在于：所述步骤2.1，设计并实现属性分类突出可视交互分析方法；为表示高维属性的颜色编码的曲线设计了重要且必要的突出显示交互分析方法，当鼠标悬停在曲线上时，属于这个曲线的属性的全部曲线为粗突出显示，属于其他属性的折线全部调暗，并调整透明度。
7.如权利要求1所述的一种高维时空数据整体视觉分析方法，其特征在于：所述步骤2.2，设计并实现地理空间属性突出可视交互分析方法；为地图设计了专门的可视交互方法来突出显示鼠标悬停的地理区域，当鼠标悬停在地图中某一地理位置上，当前地理位置会突出显示，边缘会加粗，同时，当前地理位置对应的所有代表属性的已经颜色编码的曲线会突出显示，其他地理位置对应的折线调暗。
8.如权利要求1所述的一种高维时空数据整体视觉分析方法，其特征在于：所述步骤3，设计并实现数据表格辅助可视分析方法；该步骤是对步骤2中的高维时空数据整体可视分析方法设计辅助的可视分析方法，添加了数据表格作为辅助来展示高维时空数据的细节；
9.如权利要求1所述的一种高维时空数据整体视觉分析方法，其特征在于：所述步骤3.1，设计并实现高维时空数据整体可视分析方法与数据表格的可视交互分析方法；该步骤为为步骤3中的数据表格实现了与高维时空数据整体可视化的联动的突出显示可视交互分析，当鼠标悬停在某一行数据上，突出显示一条包含一般属性信息的贯穿空间和时间的曲线，这里的突出显示用的是加粗当前曲线的方法，此外，数据表格自身带有数据筛选功能，正反排序功能。
...【技术特征摘要】
1.一种高维时空数据整体视觉分析方法，包括3个步骤，步骤1，将地图与平行坐标可视化方法进行整体化；步骤2，对步骤1中的可视化方法设计并实现交互可视分析方法；步骤3，设计并实现数据表格辅助可视分析方法；
2.如权利要求1所述的一种高维时空数据整体视觉分析方法，其特征在于：所述步骤1.1，时空属性在同一视图中同时可视化；使用平行坐标可视化时间属性，将地图与平行坐标在一个视图中同时可视化出来，达到整体可视化时空属性，且时间戳以序列方式存在，有多个时间步长；
3.如权利要求1所述的一种高维时空数据整体视觉分析方法，其特征在于：所述步骤1.2，利用折线连接步骤1.1中的地图和平行坐标可视化方法；使用平行坐标折线可视化，利用折线无缝连接空间和时间数据，完整地可视表达高维的、时空的数据，连续表示了高维属性的空间态势和随时间的变化。
4.如权利要求1所述的一种高维时空数据整体视觉分析方法，其特征在于：所述步骤1.3：利用颜色通道视觉编码高维属性折线；对步骤1.2中的整体高维时空数据可视化方法中代表高维属性的折线，利用颜色通道对其进行视觉编码，使用不同的颜色来表示不同的属性，并展示颜色图例，地图用来可视化表示地理空间，平行的坐标轴用来可视表达时间序列，将两者使用折线串联起来形成一个整体，而折线则表示高维一般属性，并以颜色来进行区分，从而实现将三种类型的数据在一个视图中进行可视分析。
5.如权利要求1所述的一种高维时空数据整体视觉分析方法，其特征在于：所述步骤1.4，将步骤1.3中实现的高维时空数据整体可视化方法中的折线曲线化；对步骤1.3中的经过地...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘佳，万刚，李矗，贾玉童，彭思卿，邓攀科，汪国平，谢珠利，刘伟，王珏，王帅，袁梨幻，尹云霞，穆遥，
申请(专利权)人：中国人民解放军战略支援部队航天工程大学，
类型：发明
国别省市：
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