CN102609507A - 基于Web的数据可视化系统 - Google Patents

Abstract

一种基于Web的数据可视化系统，包括Web服务平台和客户端，所述Web服务平台包括Web浏览器、Web服务器和数据库服务器，所述Web服务器接收客户端浏览器的数据请求，负责数据计算工作并将生成的处理结果转发到客户端浏览器，所述Web服务器内设置地图可视化组件、树图可视化组件、平行坐标可视化组件、时间流图可视化组件、散点图可视化组件、柱状图可视化组件、网状图可视化组件、饼状图可视化组件、折线图可视化组件和标签云组件，所述Web服务器还包括用以根据预先设置的规则配合使用两种以上可视化组件共同展示数据的可视化组件协同模块。本发明对客户端硬件要求较低、降低客户使用成本、适用性较好。

Description

基于Web的数据可视化系统

技术领域

本发明涉及信息可视化技术，尤其是一种数据可视化系统。

背景技术

在当前数据爆炸性增长的时代，大量的商业数据被收集并存放在磁盘中，但目前还没有强有力的工具将数据转换成有用的信息——知识。对这些数据进行分析的需求可描述为“数据丰富，但信息贫乏”，因此，如何从堆积在“数据坟墓”中无法被利用的数据中挖掘知识，为决策者提供依据，是当前迫切需要解决的问题。对于数据泛滥，传统的数据分析和数据挖掘工具对数据进行分析处理已显得捉襟见肘，于是并需要更加高效的方式来对数据进行可视分析。因为人类接收的信息90％来自图像，而图形可视化分析，正是利用人类自身强大的视觉感知能力，在人和信息之间架起了一座桥梁，为日益严重的“信息迷航”问题提供了一种可行的解决方法。信息可视化是利用计算机图形学和图像处理技术将抽象数据以可视化的形式展示出来，辅助以相应的交互技术，最终达到增强用户认知的目的。

面对日益积累起来的信息数据，通过资源的有效交换和共享，挖掘其中隐藏着的大量潜在、尚且未知的知识，已经成为打破现有图形可视分析研究局限的迫切需要，也是国际上新兴的热点研究趋势之一。由于地理环境等因素的局限，海量的信息数据往往分散在不同的用户和机构中，不同的用户和机构各自有着不同的研究目标和功能，彼此之间的信息交流十分有限，形成了一个个数据孤岛。因此，打破数据孤岛间的壁垒，实现用户之间的良性协同互动、共享可视化服务结果，已经成为一项亟需解决的研究难题。

当前使用在线可视化方式的平台有：来自Swivel公司提供的Swivel商业可视化分析平台，IBM研究院Visual Communication Lab开发的ManyEyes可视化平台，Tableau公司开发的Tableau Public软件以及美国Google公司开发的Google Viz平台等。

Swivel是最早进行商业化尝试的可视化平台之一，其提供了非常友好的界面供用户上传其数据，包含了诸如折线图，柱形图，饼图等可视化方式，同时可以将可视化的结果制作成自定义的报表，并分享给特定的群体或者公众。除此之外，Swivel上可视化的构建采用了HTML，JavaScript等方式，因此就可以跨平台地使用Swivel。由于Swivel是商业化的可视化平台，对于普通用户的使用就有所限制，而且Swivel提供的可视化工具比较传统，缺乏诸如显示层次数据的TreeMaps等新颖的可视化方式。

ManyEyes为IBM研究院研发的免费在线可视化服务，ManyEyes提供了诸如TreeMaps，Graph等数十种常用的可视化技术，允许整个社区用户和机构上传自己的数据、可视化数据、分享可视化结果、与其他用户讨论数据挖掘中的新发现、并对不同的可视化进行评分和评论。由于ManyEyes是基于Java Applet来实现各种数据的可视化，因此对普通群体客户端的用户体验有一定影响，而且对处理器和内存的消耗比较大。

Tableau Public为Tableau公司提供的免费可视分析的客户端软件，通过非常简单易用的拖拽界面来构建用户所需的可视化结果，除此之外，Tableau Public还可以针对用户数据，智能地提供最合适的可视化方式供用户查看。通过Tableau Public，用户可以上传自己的可视化结果到Tableau服务器上与他人共享。但是在使用Tableau Public过程中，用户用于可视化数据都是公开的，而且可视化的结果只能保存在网络上；同时由于Tableau Public是本地运行的客户端软件，应此在适用范围上比较窄。

Google Viz API是Google公司研发的用于公共数据挖掘和可视化的应用程序接口，通过这一接口，用户就可以访问本地或者远程的表格形式的结构化数据，并实现高自由度的个人定制可视化，但是Google Viz并不是面向普通用户，而是拥有计算机编程知识的专业用户来进行可视分析的。

发明内容

为了克服已有现有的可视化系统的对客户端硬件要求较高、客户使用成本较高、适用性较差的不足，本发明提供一种对客户端硬件要求较低、降低客户使用成本、适用性较好的基于Web的数据可视化系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于Web的数据可视化系统，所述数据可视化系统包括Web服务平台和客户端，所述Web服务平台包括Web浏览器、Web服务器和数据库服务器，所述Web服务器接收客户端浏览器的数据请求，负责数据计算工作并将生成的处理结果转发到客户端浏览器，所述Web服务器内设置地图可视化组件、树图可视化组件、平行坐标可视化组件、时间流图可视化组件、散点图可视化组件、柱状图可视化组件、网状图可视化组件、饼状图可视化组件、折线图可视化组件和标签云组件，所述Web服务器还包括用以根据预先设置的规则配合使用两种以上可视化组件共同展示数据的可视化组件协同模块。

进一步，所述的Web服务器内还设置气泡图可视化组件。

再进一步，所述Web服务器还包括用以允许用户间的数据数据共享，提供API和外链供其他网站分享可视结果的社会协同可视模块。

更进一步，所述Web服务器还包括用于对客户端的用户数据进行分级权限管理的数据安全管理模块。

所述数据库服务器采用云平台数据管理模式，分布式存储用户数据。

本发明的技术构思为：基于互联网Web服务平台的信息可视化方法是可视化技术的新发展，其将信息可视化技术与Web服务相结合，为用户提供在线可视化服务，将用户数据项转换为图形图像的形式，并从中发现数据内在的联系和发展规律，互联网平台能很好地解决可视数据的协同和共享等问题，降低数据计算成本，实现社会协同可视化。Web服务具有成本低、高可扩展性、可移植性高等特点，用户只需一台可联网的个人终端并可随时随地使用Web服务，基于Web平台的可视化技术将成为信息可视化发展的主流趋势之一。

本发明旨在通过Web服务平台实现一个社会化数据存储、加工、共享、展示，最终实现有效集成的图形可视分析系统，它随着计算机网络的覆盖、信息数据的丰富和可视化技术的更新而不断发展和成长。

本发明涉及到大量的可视化技术，如传统的经典的折线图、饼图、散点图、网状图、地图等可视化方式，以及较新颖的平行坐标、树图、时间流图等可视化方式，同时可以根据用户的需求与数据的特点不断添加新的可视化方式。

本发明的有益效果主要表现在：

1)本发明将信息可视化技术与Web服务平台相结合，客户仅需一个可以连入因特网的浏览器并可不受时间和地域的限制使用可视服务，无需安装软件客户端，对客户端硬件要求低，降低客户使用可视服务的成本。

2)本发明系统实现了多种可视化组件，如传统的散点图、柱状图、网状图、饼图等，以及新颖的树形图、平行坐标、时间流图等，丰富了用户数据的展现方式，用户可通过网站提供的可视分析服务对数据集进行合理地挖掘。

3)本发明中用户可根据自身需求定制网站可视化服务，通过拖拽组件以增加或删除某一可视服务组件，使得可视服务在为用户服务这一方面更具针对性，用户对数据的展现方式有更大的自由性。

4)本发明系统提供了多种组件协同交互的规则，组件之间以主辅关系实现联动展示，丰富了数据的展现形式，有利于从多角度、多方面观察数据特征。用户可以查看其它用户的可视化结果、引用其他用户的数据进行可视化以及对可视化结果的外链等，提供站外使用信息可视化服务的API。

5)本发明将数据可视化的渲染和展示分割开来，渲染过程交给Web服务平台处理，展示及交互过程交给客户端处理，对性能有较大的提高。

6)本发明对用户数据进行隐私安全管理，合理实现用户权限，系统中的公共数据可以被其他用户浏览并下载，对用户在上传数据时设置的私有数据，仅开放部分权限以保障数据的安全性。

附图说明

图1是基于Web的数据可视化系统的架构图。

图2是两种颜色的颜色聚合示意图。

图3是平行坐标可视化组件的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

参照图1～图3，一种基于Web的数据可视化系统，本系统可以用于各种类型数据的可视分析，包括对公众数据和相应机构的私有数据。本发明最终结果以服务的形式展现给用户，用户只需要一台具备基本计算能力的终端设备以及一个有效的互联网连接，就可以随时随地访问使用该可视化服务，通过浏览器来交互并得到形式多样的可视化结果，通过浏览其他用户的可视化结果来解决可视化协同和共享的问题，实现社会协同可视化。

本发明系统使用的Web服务后台服务器接收客户端浏览器的数据请求，数据处理的细节对客户端完全透明，客户端只关心数据呈现结果。后台服务器负责数据计算工作并将生成的处理结果转发到客服端浏览器，在本发明中，后台服务器仅处理数据计算请求，可视化服务的交互呈现均由浏览器实现，以此减少数据传输时延，改善用户体验。

本发明将多种可视化技术结合呈现在浏览器窗口中，包括相对较简单的饼图、柱状图、折线图、散点图等传统可视化技术，另外本系统还采用了用于显示层次化数据的树图可视化组件(TreeMaps)，用于关系结构的网状图，用于显示地理信息的地图，用于显示多维数据的平行坐标(Parallel Coordinates)，以及用于显示文本数据的标签云。本发明中多个可视化组件之间实现协同交互功能，本发明自定义的可视化组件可联动操作同一数据，利用不同组件模块来实现对数据的多方位展示。同时，本发明实现的社会协同可视功能允许用户间的数据数据共享，提供API和外链供其他网站分享可视结果。

本发明对于数据上传和导入功能，支持常见的表格数据，如Excel文件、CSV文件、结构良好的txt文本。考虑到随着本发明可视服务的开发，使用本发明可视分析的用户群规模不断扩大，用户数据上传量也随之剧增，本发明采用了云平台数据管理模式，分布式存储用户数据，实现了海量数据的有效管理。另外，本发明实现了对用户数据的分级权限管理，对于涉及到商业机密或自身利益的敏感数据进行隐私安全管理，不同权限的用户可查看的数据内容不同。

下面就逐个介绍本发明采用的部分可视化组件。

1)地图可视化组件：

本发明使用的地图组件根据用户上传的数据，其中数据包括地理位置和不同维度的数值大小，结合地理信息将数据模糊映射到地图上，地图可采用互联网上常见的二维平面地图或卫星遥感地图。利用划分好的地图区块内的颜色的深浅或者地图上的气泡大小表示某一属性的数值大小，本发明的地图使用区块颜色的透明度来表示某一数值的大小，并用文本标识不同的区域，如在杭州区域规划图上以滨江区、西湖区浅色字样覆盖区域。

本发明地图组件在实现可视化某一属性的同时，保留了数据原有的地理特征，使用户在直觉上联系地理信息分析数据，对数据有一个直观上的理解。

除了使用颜色透明度可视化一维数据，本发明地图区块颜色也可利用色调和饱和度可视化二维数据，即将两个维度的数据映射到两个颜色区间，并从两个颜色区间插值计算得到相应的颜色矩阵，并在地图上用该颜色矩阵表示该二维数据，如图2所示。

2)树图可视化组件：

本发明定义的树图可视化组件采用一个矩形方块表示某属性节点，如对浙江省内各县市房地产树图展示中，利用杭州市、台州市等市级名称作为所有数据的根节点，市内行政区域块作为该根节点的子节点，或对时间数据的分析中，采用年份作为根节点，月份作为子节点，树图以其高效的平面空间利用率可以将所有数据绘制在指定的矩形区域内。本发明实现的树图使用矩形方块的颜色和面积大小来表示当前节点对应属性的两个数值型数据维度，矩形方块颜色透明度与属性数值成反比，矩形方块的面积则用来表示另一属性，与与当前节点属性的数值成正比，矩形块在父节点区域内与它兄弟块面积成比例填充父节点区域。

本发明实现的树图可视化组件的用户交互功能，用户选择某一节点时，通过层层递进方式不断展示父节点下子矩形块的详细内容，子节点将覆盖原来窗口的展示区域，通过Esc键返回根节点层。

3)平行坐标可视化组件：

本发明实现了常用于可视化多维数据的平行坐标图，根据数据属性整合维度，在二维平面上绘制多条间距相等的平行坐标轴，每个维度对应一个坐标轴表示，各维度的数值按大小自上而下分布在各个坐标轴上，通过连接各坐标轴上某一数据项对应的各个点产生一条横跨平行坐标轴的折线，如图3所示，在数据项达到一定规模后可根据数据特征聚类，赋予不同的类别折线不同的颜色，用户可直观了解数据的大致分布情况。

本发明实现的平行坐标可视化组件提供了刷技术、维度重排、坐标轴范围缩放交互功能来改变数据分布和显示方式，使得平行坐标可以更深入地挖掘高维数据。在本发明中使用的平行坐标可视化组件中，用户通过拖拽选中的某一坐标轴，如拖动图3的V1、V2实现两坐标轴位置的互换，并重绘该坐标轴与其他轴之间的数值点连接线段，也可通过坐标轴缩放调节坐标轴范围的最值，此两个功能均改变了数据项在平行坐标中的初始分布。本发明组件的刷技术允许用户选用高亮颜色对平行坐标轴上的折线重新上色，突出用户感兴趣的数据。

4)时间流图可视化组件

本发明采用时间流图来可视化时序数据，采用沿水平轴对称式均匀分布条带展现数据。本发明时间流图采用水平时间轴和垂直数值轴，横坐标表示从左到右依次递增的时间，示例数据中使用年份做时间单位，本发明可根据用户上传得数据特性选用微秒、秒、分钟等合适的时间单位，纵坐标表示数据项的数值大小，数值单位从上到下递增。本发明流图中每一数据条带表示一个数据项，数据条带的宽度表示数值项在对应时间单位上的大小，通过层层叠加的形式来展示出不同数据项间的相对大小，并根据数据项的两个属性值赋予条带不同的颜色的饱和度。本发明时间流图实现了基本的交互功能，随着用户鼠标在展示区域滑动，时间流图可视化组件采用高亮颜色重绘用户鼠标停留区域上的条带，本发明流图高亮颜色采用天蓝色，同时以提示框方式显示该时间点该数据项所含的信息，包括介绍文本、某一时间点上的数值等，鼠标移开时使用原来颜色重绘条带并隐藏提示框。

5)本发明实现了经典散点图，横纵坐标和点大小表示离散数据项的属性值，点可采用常见的圆点、方点或其它简单几何图形。在本发明组件的示例数据中采用圆点表示个体，以某校中学生在校情况作为例子，横坐标表示学生的综合文化课成绩的加权平均分，以10分为单位，横坐标表示学生的身体素质测评，以5分为单位，图上散点集中分布在文化课和身体素质测评分中段，高分和低分散点分布稀疏，这表明的散点图适合表示无线性关系的数据，经常被用于比较跨类别、多模型混合的聚合数据。本发明实现的散点图组件适用于显示和比较至少二维以上的数值，当展现数据越多，比较效果就越明显，它对展现随意的、无明显关系数据非常有效。

6)本发明实现了经典柱状图组件，用户可指定柱状图排列方式(水平和垂直)、颜色和标签信息，本发明实现的柱状图适用于统计和分析分离的、不连续的数据，且一般用于小型数据集变量。本发明柱状图组件以浙江省大学生衣着购买方式调查数据作为示例数据，使用水平轴作为标签轴，斜方向显示购物方式标签(如显示网络购物、电视购物、逛实体专卖店等)，纵轴做为数值轴表示表示购买次数，默认单位为1次。本发明组件实现的用户交互功能上，用户将鼠标移上条带时高亮显示条带，突出选中柱体渐隐未选中部分，在鼠标移开时重绘柱状图。

7)本发明实现的网状图分析提取用户上传数据信息赋值给多个结点实体，通过最优布局算法进行点、线绘制，根据结点的度按比例绘制大小并使用文本加以描述该点，本发明网状图采用常见的圆形结点，并采用长短不一的折线形成聚类，隐藏结点簇各个结点文本标签仅显示该簇名称，根据不同的聚类赋予折线簇各不相同的颜色。本发明实现的网状图继承了一般网状图善于展示实体间关联关系的特性，适用于可视化社交网络、网站网页附属关系、学术论文引用等，支持IE、FireFox、Opera等常用浏览器。

本发明组件在交互上，用户任意选择一个结点簇在屏幕上进行拖拽，或按重新排列各个结点簇位置。考虑到用户交互的便捷性，使用鼠标滚轮或组件下方的缩放键缩放网状图，查看节点细节，鼠标移上任意节点以高亮边框显示该节点，并显示该结点说明标签。

8)本发明采用了常见的饼状图组件，通过将圆形区域按比例分成多个扇形片，分片区域附近标上说明文本和比例系数，并使用不同颜色加以区分，来比较各数据类别间的比例大小。本发明实现的饼图组件可以清晰地比较分块和全局以及块与块之间的比例关系，在分块上以文本标注该块所占百分比和名称。在用户交互上，当用户将鼠标移入某一分块时，高亮显示该分块，并将分块与整体饼图分离显示更多的隐藏信息(如对分块的文本说明、比例等)，也可旋转圆形区域、拖动重排分块布局。

9)本发明实现了传统的折线图功能组件，通过折线将分散在二维坐标平面的各点连结，并使用不同颜色描绘折线加以区分，同时在上面添加文本说明信息。本发明折线图组件克服了传统折线图仅适用于小规模数据展示的缺点，对大规模数据按指定类别进行聚类，如针对房产数据可按行政区域或年份聚类，在初始画面仅展现数个聚类后的折线，随着用户交互展现聚类前的折线。本组件实现的用户交互上，鼠标移近某一折线以橙色高亮显示该折线并以文本描述折线，点击则突出折线隐藏其他折线，鼠标在折线上移动可获得该点的具体数值。

10)本发明实现了目前在搜索网站、社交网络上常见的标签云组件，标签云是对文本数据一种高效的可视化展现方式，常用于统计给定文本中关键词词频，一般用于描述网站搜索标签、文章关键词。标签云直观的展现方式和简单的实现方式使得它被广泛采用，可以帮助人们快速浏览文本数据中的重要信息，把握全文体现的大概涵义。标签云一般可分为紧密型和松散型布局，本发明的标签云组件采用紧密型布局，使用贪婪算法尽可能填充空白区域充分利用展示区域，呈现大量词频统计结果，并根据标签权重赋予标签不同的字体大小和颜色，其中标签颜色仅做区分作用。。本标签云组件实现的用户交互功能中，用户移动鼠标可上下、左右旋转标签群，标签移动速度与标签权重成反比，权重大的标签因其重要性在组件中缓慢移动。组件内各标签上均添加超链接，单个标签与文本数据有着一对多或多对多的映射关系，用户点击该标签可查看关键词在文本数据中的分布情况，分布情况以柱状图形式展示，关联本发明中的柱状图组件。

11)经典气泡图通常以圆形节点展现数值型数据，圆形面积对应数值大小，颜色可表示数值的正负等信息，是一种常见的图表展现形式。通过对圆节点进行文本标注，提示用户该节点的简要说明和值大小，同时，可通过调整节点的大小和其之间的间隙提高区域的利用率，在此类型中节点的位置不包含任何信息，本发明气泡图组件在继承经典气泡图特点的同时将它与地图结合，使用气泡地图来展示与地理位置相关的数据，本组件地图区域中的气泡节点大小表示数值，气泡颜色表示其他属性，组件中的地图采用互联网地图保留区域划分，赋予不同区域相同的背景颜色以突出气泡节点。。本发明组件在用户交互时，用户将鼠标移上节点，节点以橙色高亮显示，并提示其他隐藏的说明信息。

基于Web2.0的系统协同功能：

1)本发明实现的社会协同功能：

本发明系统的社会化功能研究主要涉及到如何实现具有Web 2.0元素的可视化服务及为用户提供在线服务。研究不同用户之间同时/同地、同时/异地、异时/同地、异时/异地的协同可视化方式，异步协同可视化是本发明研究的重点，实现异步协同可视化，一般需要先对可视分析过程进行形式化描述。同时，这一功能还包括共享可视化结果的外链、用户对可视化结果的评分评论、用户上传数据管理等。

1.本发明系统注重友好的界面设计和流畅的用户体验的实现，不仅用户在发布内容过程中实现与网络服务器之间的交互，而且也实现了同一网站不同用户之间的交互，以及不同网站之间信息的交互，有利于数据在不同实体间的传递。用户界面注重功能的使用性，提高实时交互的响应速度，注重交互性是Web2.0的一个主要特点。

2.在网站内，用户可以对可视化数据和结果进行评论、标注和评分，方便日后的查看，也可为其他用户提供参考作用，增加不同用户实体间的交流，加强实体间沟通也是Web2.0网站的一个鲜明特色。网站运营商可通过该功能的评分评估某一服务的优劣，提高信息可视服务的质量。

用户可定制个性化的服务平台界面，或根据用户的搜索历史对用户进行服务推荐。用户拖拽可视化组件以增加或删除该组件，使得网站服务和数据处理结果更有针对性。

3.用户除了可以在站内分享数据和可视化结果外，还可以将交互的可视化结果以外链的形式发布到其他社交网站，站外用户可直接通过外链查看可视化结果，有利于不同站点之间共享可视结果，实现社会协同可视化。

4.对于不同类型的数据上传和导入，本系统研究实现了支持常见的表格数据的处理，如Excel文件、TAB符号或者逗号分隔的文本，另外也支持数据库文件的导入，如MySQL、Oracle、SQLServer等常用数据库。由于本系统提供一种标准服务，供参与可视分析的用户使用，用户越来越多，数据上传量也随之越来越大，本发明同样研究对海量数据进行有效管理的方法。由于不同的用户可能会上传结构和内容相同或类似的数据，虽然廉价的、高可扩展的云存储服务可以适应各种情况下的数据存储，但面对海量的上传数据，如果仅是单纯的存储在云端服务器，不仅会浪费磁盘空间，也增加了服务器在数据传输时的压力。因此本系统通过查找和比对将数据文件中冗余和无用的数据项剔除和合并，针对相同服务类型项目的数据文件，在比较数据集之间结构的异同之后采用特殊算法融合多个同项目的数据文件，有效的节约了磁盘空间，提高数据传输效率。

另外，用户上传的数据可能涉及到商业机密或自身利益，所以需要区分公共与私有数据，对私有数据进行隐私安全管理，公共数据可以被其他用户浏览并下载。用户在上传数据时可对数据进行隐私设置，开放部分权限以保障数据的安全性，即使是网站管理者也无法随意查看用户设置的私有数据，其他用户如需使用该私有数据，可通过申请得到临时或永久的使用权限。

5.在互联网上大量的第三方站点包含着数目可观的可用数据，可作为本系统可视服务展示数据的重要来源之一，因此在第三方站点上使用可视化技术呈现数据是非常必要的。本发明设计适当的接口标准，在第三方站点上实现一个小窗体，第三方站点用户可以在这个小窗体里面上传数据，数据上传的操作都是在第三方站点的前端上实现，但是最终数据仍旧保存在云端服务器上；针对不同的可视化组件，设计不同的接口组件，辅助以一定的交互功能，用户就可以在第三方站点上实现数据的可视化，其操作体验跟原始站点一样。用户同样可以将可视化得到的结果保存下来或者以外链的形式发布到其他站点。

2)本发明的组件协同功能：

本发明系统实现了多个信息可视化组件，其中主要的有地图可视化组件、树图组件、平行坐标组件、时间流图组件、柱状图组件、折线图组件、标签云组件、气泡地图组件等，组件可以单独使用，也可按预先设置的规则配合使用共同展示数据，用户对浏览器窗口中的组件有最大权限，可任意拖拽、增删组件。本发明系统着重实现组件间的协同可视功能，组件可与其他多个组件间进行交互，在定义组件间的交互操作规则后，对某一组件的操作均可联动其他组件进行协同交互。下面就介绍组件间的协同交互规则功能：

1.地图可视组件与时间流图组件、折线图组件间的协同交互。地图组件以全局方式展示所有与地理位置相关的信息，本发明的地图组件采用了互联网上常见的二维平面地图，支持用户操作功能。地图组件上可以使用地图位置标签、区域聚类、区域划分来展示数据。在添加时间流图组件和折线图组件关联后，以地图组件为主组件，其他为辅助组件，用户在地图上的操作均会影响其他两组件的显示内容，两组件在初始界面时均展示全部节点数据。

以杭州市的近年的房地产销售数据为示例数据，采用地理位置标签标注杭州市目前正处于销售的楼盘位置。在地图组件初始界面中若标签数量过多，为使界面整洁、易读，按一定分类规则将同类型的标签聚类，随着用户操作逐渐展示详细信息。用户在选中某一楼盘标签或楼盘群后，时间流图组件和折线图组件重绘选中数据，若选中数据仍然较多超过预先设置的数量阈值，本发明折线图则对数据按一定规则进行聚类仅显示数条折线，使得画面清晰。同样地，对辅助组件的操作也影响主组件的显示内容。本规则也允许地图组件仅和时间流图组件或折线图组件关联。

2.树图组件与平行坐标组件、时间流图组件间的协同交互。树图组件同样展示全局数据，用户可对树图中的矩形块操作以得到该节点下的子矩形块信息。在规则中，树图组件为主组件，平行坐标、时间流图组件为辅助组件，用户对树图矩形块的选择均会改变其他辅助组件中的数据显示内容。组件在初始时均显示所有数据信息。

用户选择树图矩形节点后，平行坐标图和时间流图重绘该树图节点与其子节点的所有数据，如以年份为树图节点父节点，初始时组件展示所有年份数据，在用户选择树图中某一年的节点后，平行坐标和时间流图组件则重绘该年份下的所有数据。相似的，对辅助组件的操作也会改变树图组件的显示内容。本规则允许树图与单个辅助组件进行关联。

3.散点图、平行坐标图、柱状图、折线图组件之间的交互规则。本发明中的此部分组件为展示数据的经典图表，被广泛采用，均可单独展示全局数据。散点图组件展示离散节点信息，对节点的选择会同时高亮显示此节点数据在平行坐标图组件中的折线，柱状图组件显示该点多个属性条带，折线图则重绘该点折线段。在添加组件关联后，对本规则的某一组件的操作均会改变其他组件的显示内容。

4.标签云组件与柱状图组件间的关联交互。标签云展示文本数据中词频较大的关键标签，标签云显示的标签与文本中的多处标签有映射关系，用户在选中某一标签后看查看该标签在文本数据中的分布情况，文本数据面板中该标签词语均高亮显示。柱状图组件在初始时展示所有关键标签的统计情况，当用户在本发明标签云组件中选择某一标签后，显示该标签在文本数据的分布情况，如在多个文本文件中的分布或在多个段落中的分布，挖掘该词的分布规律。

本发明系统采用Web服务与信息可视化技术相结合的方式，将信息可视化服务移植到Web服务平台，实现了信息可视化服务系统的跨平台特性，充分利用Web服务平台覆盖区域广、易升级和成本低的优势。本发明实现的服务平台采用了B/S开发中常用的三层结构，即Web浏览器、Web服务器、数据库服务器的软件结构，前端展示、后台处理，数据处理对客户端浏览器透明，用户无需考虑数据处理细节。

1)本发明架构考虑在前端设计中，在对信息可视化服务展示实现时，由于用户端浏览器种类繁多，各浏览器支持标准有所差异，本发明系统前端设计中需要着重考虑浏览器兼容性，尽量实现对所有浏览器呈现相同的预期效果。客户端浏览器仅发送、接收、展示数据处理结果，为减少网络传输时延带来的不良的用户交互体验，将数据处理和计算均交付给云计算服务器，服务器再将处理发回到浏览器展示。

2)对于后端，本系统采用目前最传统的架构模式——LAMP，即Linux(操作系统)、Apache(网页服务器)、MySQL(数据库服务器)、PHP或Perl或Python(脚本语言)。但是在目前Web 2.0的情况下，面临着海量用户及海量数据，为了加强整个站点的性能，需要添加分布式缓存，分布式数据库等模块。后台通过MySQL实现对数据库的管理，同时后台通过硬件虚拟化，来实现对数据的分布式存储，并行计算和负载均衡。

后端服务器接受客户端的数据请求后将处理完的结果发回到客户端，由浏览器接收展示。因服务器接受客户端的所有数据请求及发送结果数据，因此对传输线路有较高的带宽要求以满足实时交互性。

Claims (4)

1.一种基于Web的数据可视化系统，其特征在于：所述数据可视化系统包括Web服务平台和客户端，所述Web服务平台包括Web浏览器、Web服务器和数据库服务器，所述Web服务器接收客户端浏览器的数据请求，负责数据计算工作并将生成的处理结果转发到客户端浏览器，所述Web服务器内提供地图可视化组件、树图可视化组件、平行坐标可视化组件、时间流图可视化组件、散点图可视化组件、柱状图可视化组件、网状图可视化组件、饼状图可视化组件、折线图可视化组件和标签云组件，所述Web服务器还包括用以根据预先设置的规则配合使用两种以上可视化组件共同展示数据的可视化组件协同模块。

2.如权利要求1所述的基于Web的数据可视化系统，其特征在于：所述的Web服务器内还设置气泡图可视化组件。

3.如权利要求1或2所述的基于Web的数据可视化系统，其特征在于：所述Web服务器还包括用以允许用户间的数据数据共享，提供API和外链供其他网站分享可视结果的社会协同可视模块。

4.如权利要求1或2所述的基于Web的数据可视化系统，其特征在于：所述Web服务器还包括用于对客户端的用户数据进行分级权限管理的数据安全管理模块。

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