基于微服务架构的江苏省新冠疫情大数据平台的设计与实现

2020年初,新冠肺炎(COVID-19)在全国大规模暴发,导致数万人感染,社会经济活动受到影响,严重威胁到人民生命健康与正常生活。以江苏省官方发布的新冠肺炎疫情相关数据为基础,基于微服务架构,综合运用时空大数据分析技术、跨平台可视化技术等,设计并实现了江苏省疫情大数据平台。平台统计分析了江苏省疫情数据,包括每日新增、累计新增、疫情地图、疫区人员迁入情况、疫情预测、病例出行信息等,向省疾病预防控制中心等相关部门提供精准高效的数据分析和决策支持服务,为政府相关部门防疫、控疫工作的实时化、可视化、精准化管理提供了重要参考和可靠保障。     

基于GeoScene的时空数据多维动态可视化方法——以湖北新冠疫情数据为例

为了克服传统GIS因忽略空间数据时间特征,而不能有效描述展示事物动态变化过程的不足,提出基于GeoScene的时空数据多维动态可视化方法。文中以湖北新冠疫情时空数据为例,首先阐述该方法通过地理数据库(GeoDatabase)将时空数据“管”起来的单、双字段模型;继而描述了利用地图、场景、属性表及统计图使数据“展”出来的4种可视化形式;最后分析凭借时间滑块、动画视频让数据“动”起来的两种实施策略。研究表明该方法具有可视化手段多样、二三维融合联动、易于发布共享、无需复杂的编程实现等优点。该研究可为解决同类可视化应用问题提供实用的技术参考和灵活的方法选择。     

利用地理知识图谱的COVID-19疫情态势交互式可视分析

新型冠状病毒肺炎(coronavirus disease 2019,COVID-19)疫情的暴发产生了海量与时空信息相关的数据,当前的地理时空疫情分析难以关联人物关系、事件等数据,由此提出了一种利用地理知识图谱结合交互式可视分析COVID-19疫情态势的方法。首先定义了病患实体和关系类型,提出了事件语义模型和事件关系分类,并根据不同的数据分类设计了知识抽取和知识表示方法,构建了病患时空信息知识图谱;然后分别从宏观和微观层次把控疫情态势的任务出发,设计了知识图谱可视化视图和交互分析方法;最后构建实验分析系统,利用COVID-19确诊患者数据,通过地图分布可视化、图谱可视化和轨迹可视化等多视图协同交互对COVID-19疫情态势进行分析实验。实验结果表明,该方法能够从实时疫情态势监控、病患关联关系、高危人群防控和地区防控态势等方面为疫情态势分析提供一种新的思路与方法。     

时空信息云平台下数据管理及可视化方法

针对智慧城市时空信息云平台中海量时空数据的管理和可视化问题,该文提出了一种时空索引建立及时空数据可视化方法。时空索引机制将时间、空间与专题属性作为同等重要的维度,兼顾了三者的查询效率,实现对时空数据的快速有效提取。时空数据可视化表达方法提出了时间轴动画、多时态对比、对象状态回溯等可视化方式,实现时空数据的动态交互式表达。该方法在"智慧常州时空信息云平台"项目中进行了实现,证明这种时空数据组织管理方法可较高效地实现数据的检索调度,且具有较强的可操作性;基于此的时空数据可视化方法亦具备较佳的时空对象动态表达效果。     

基于ＧｅｏＳｃｅｎｅ的时空数据多维动态可视化方法———以湖北新冠疫情数据为例

为了克服传统ＧＩＳ因忽略空间数据时间特征,而不能有效描述展示事物动态变化过程的不足,提出基于 ＧｅｏＳｃｅｎｅ的时空数据多维动态可视化方法。文中以湖北新冠疫情时空数据为例,首先阐述该方法通过地理数据库 （ＧｅｏＤａｔａｂａｓｅ）将时空数据“管”起来的单、双字段模型;继而描述了利用地图、场景、属性表及统计图使数据“展”出来 的４种可视化形式;最后分析凭借时间滑块、动画视频让数据“动”起来的两种实施策略。研究表明该方法具有可视 化手段多样、二三维融合联动、易于发布共享、无需复杂的编程实现等优点。该研究可为解决同类可视化应用问题 提供实用的技术参考和灵活的方法选择。     

网络三维技术下的时空可视化分析

随着数据获取技术的快速发展,海量时空数据的来源越来越广。然而受限于数据的认知能力,人们无法高效地从海量时空数据中获取有用信息。利用人的视觉带宽,进行数据可视化分析,可以大大增强对数据的认知能力,提高数据分析效率,从而更快地对时空进行感知,制定决策。时空立方体作为一种三维的时空数据可视化方法,可以直观地展示时空数据的动态特质、周期性规律以及分布状况,对于辅助决策具有重要意义。本文利用WebGL技术,实现了Web端时空立方体的快速生成;并基于中国铁路运输开展实验,对全国铁路运输时空数据进行可视化分析,验证了网络时空可视化分析的实用性。     

智慧黄山时空大数据建设与应用实践

基于时空大数据技术、面向服务模式、高性能计算和分布式计算等相关理论和技术,本文设计并实现了时空大数据平台,集合了时空数据整合、处理、存储、分析、可视化等功能,并具备后台资源弹性分配和管理能力.规划了适合本地情况的时空大数据重点应用方向,基于大数据空间分析模型,分析了土地利用现状数据变化情况;运用机器学习的方法构建地价预测模型,实现了远期地价预测能力;利用大数据分析及存储手段,实现了基于手机信令数据的旅游景区流量分析.为黄山市提供了统一的时空大数据服务基础设施,并为智慧城市全面应用积累了经验.     

溃坝洪水演进的光滑粒子流体动力学分析

传统GIS在实现溃坝洪水过程模拟时通常是采用无源淹没分析或有源淹没分析方法,这些方法忽略了洪水演进过程中的物理学与动力学因素,模拟结果的时效性、可靠性较差,表达效果也较为简单。针对此问题,该文提出结合光滑粒子流体动力学方法与GIS相关技术实现溃坝洪水演进的三维动态可视化及分析,以光滑粒子流体动力学生成的海量多维时空序列流体粒子数据为基础,研究了粒子数据的建模及时空数据的时空建模技术。最后在自主研发的系统中实现了溃坝洪水演进的三维动态可视化表达及分析,应用效果良好。     

多粒度时空对象的校史信息可视化研究

针对现有校史信息可视化存在的形式单一、表达内容缺乏等问题,该文基于多粒度时空对象的思想对校史信息可视化进行了探索.分析了校史信息可视化数据的特点,构建了基于多粒度时空对象的校史信息及其可视化表达方法的分类体系.最后在该分类体系的指导下,以某大学为例,进行了校史信息可视化的技术实现.研究结果表明,基于多粒度时空对象的校史信息可视化更有利于校史的全面、真实和动态展示.     

基于Web服务的多源海洋温度场时空过程可视化研究

分析了当前海洋温度场数据在数据和模型共享与应用方面存在的不足,结合Web Service技术,提出在分布式网络环境下将海洋温度数据与应用模型封装为web服务的方式,实现多源海洋温度场数据时空过程可视化应用的方法。并基于该方法构建了"多源海洋温度数据动态集成与远程可视化系统平台"。通过该平台的构建,为用户提供海洋温度数据的透明的Web应用,实现了基于网络对多源海洋温度场数据的集成与交互式时空过程可视化表达。     

时空数据可视化研究

在移动互联网时代,资源互联和共享、群体协同与合作成为科学和社会发展的新动力,可视化、人机交互技术等在协同式知识传播与科学发现中发挥着重要作用。本文对时空大数据可视化的人机交互技术、数据挖掘技术及其可视化展示方法及其相关领域进行了大量研究。通过研究,本文将可视化分为描述可视化、挖掘型可视化、交互可视化,并对其进行详细的分析,最后对时空大数据可视化的发展趋势进行展望。     

从时空大数据的角度分析评价江苏省新冠疫情发展趋势

以江苏省疫情专题数据、人口迁徙数据等为基础,从时空大数据的角度对江苏省新冠疫情进行分析评价,总结疫情在时间和空间上的发展规律。主要研究内容包括:基于动态参数的Logistic模型来拟合全省确诊人数变化趋势并与实际确诊人数进行对比分析;通过时空迁徙特征来分析疫情在空间上的实际分布情况与高危地区之间的相关性。经对比,采用的模型其最终预测结果与江苏省新冠疫情最终实际确诊人数仅相差约1%,说明基于动态参数的Logistic模型对于流行病感染人数预测具有较好的适用性;基于时空迁徙特征的疫情高危地区预测与实际感染情况有一定出入,说明人口迁徙是疫情空间分布的重要影响因素,但不是唯一因素,可作为疫情防控的参考依据之一。     

基于模板的DEM快速可视化

为了满足对海量数据三维实时动态浏览的需要,采用地形分块技术,形成了地形分块模板、地形整合模板、视点相关模板,建立了基于模板技术的地形快速可视化流程,并在VC 平台下,采用OpenGL渲染引擎实现了大规模地形的快速无缝漫游。     

改进时空克里金插值的气体扩散体可视化

针对气体监测数据无法有效表达气体整体扩散情况的问题,结合气体监测数据的分布特点提出了一种基于时空克里金插值的气体扩散体可视化方法。首先通过时空体素模型对多时态气体数据进行高效组织;然后利用改进时空克里金插值法对气体扩散过程中浓度进行数据加密,通过采样计算转化为时空体素模型中对应的体素值;最后基于光线投射法实现扩散过程的体可视化模拟。通过构建仿真场地对本文方法进行实验与分析,结果证明本文方法在可接受的计算速度内实现了气体扩散的插值,且气体动态体可视化的效果较好。     

卫星时态信息可视化技术研究

时间问题是地理学中一个基本的研究问题,针对当前时空数据模型较多,而可视化研究相对较少的现状,总结、探讨了时态信息可视化所需要的插值、动画、交互等相关技术,重点研究了当前我国卫星影像实时获取能力不能满足用户较高时间分辨率分析的情况,提出了相应的改进方法,探索了时空尺度与分辨率的匹配与可视化表达方法、多目标时间协调等问题,并在影像数据的基础上,实现了时态信息的动态显示。     

微博数据挖掘的用户行为时空特征分析

针对国内既有研究对微博数据地理位置属性的关注主要集中在省域大尺度上,对微博发布时间考量不足且大多数都没有反映出地理位置随时间的变化问题,提出将微博数据的时间和空间属性结合起来,在城市中观尺度上综合分析用户行为时空特征并据此进行事件监测的方法。实验结果表明,通过格网化离散的微博数据对数据进行时空分析,可以发现用户日常行为的时空特征及其变化;通过全局自相关检验及局部自相关热点探测,依据微博热点区域的数量和属性变化可以正确发现事件所在地理位置。     

省级疫情防控辅助决策系统构建与应用

2020年初,新型冠状病毒疫情暴发并向全国范围内蔓延,黑龙江省疫情防控组结合省疫情特点,利用"大数据+网格化"技术手段,借助测绘地理信息数据资源和技术优势,依托省地理信息公共服务平台("天地图·黑龙江"),建立"大数据+网格化"的黑龙江省疫情防控辅助决策系统,为全省疫情防控工作指挥决策与精准防控提供综合服务,并推进各地市应用,形成联防联控布局。结合地理信息的可视化、空间分析等特性,提出了对省卫健委等多个专业部门疫情数据的快速集成方法、处理流程及系统构建思路,系统设计并实现了在PC端和移动端的一体化应用,并在全省疫情精准防控中发挥了重要作用。     

基于多策略的微博位置数据获取方法研究

随着Web2.0时代发展的成熟,在以微博为代表的新社交网络平台上产生了大量含有空间位置信息和时间标识的数据,即位置数据(location data)。位置数据是大数据的一个重要组成部分,现已作为一种战略性资源被广泛应用于社会生活的多个领域,而位置数据的获取是位置数据挖掘和应用的基础。深刻分析了基于API、基于网络爬虫和基于网络数据流3种目前常用的微博数据获取方法的特点,在此基础上提出了一种基于多策略的微博位置数据获取方法,详细阐述了该方法的基本原理、基本流程和主要特点。最后通过获取新浪微博的位置数据进行实验验证,结果证实,该方法可以实现全面、高效地获取微博位置数据。     

基于WebGIS的历史人文地理信息系统设计与实现

针对历史人文资料数据的研究管理缺少与时空地理信息的有效结合和集成,现有的数据存储管理、检索查询、时空关联分析等信息化不足的问题,提出和设计了历史人文地理信息时空组织模型。利用GIS的时空信息数据管理、空间分析及可视化优势,有效整理和构建了历史人文资料空间数据库;开发并实现了基于WebGIS的集历史人物事件检索查询、空间动态可视化、人物—事件关联分析于一体的中国近现代史信息服务系统,有利于历史爱好者和研究者较为全面、便捷、形象直观地理解和掌握中国近现代历史人文资料。     

实时GIS时空数据模型

为满足动态目标与传感器等实时观测数据获取、存储、管理、分析与可视化的要求,需要发展一种新型地理信息系统—实时GIS。本文根据实时GIS中各种地理要素的特点以及存贮管理要求,提出了一种面向动态地理对象与动态过程模拟的实时GIS时空数据模型,它将时空过程、地理对象、事件、事件类型、状态、观测等相关要素整合在一个时空数据模型中。基于该模型研发了新一代实时GIS,并以四种动态地理对象（包括移动对象、原位传感器对象、视频对象和过程模拟对象）的时空数据的实时接入、存储与可视化为例,验证的模型的可行性。