CN108446381A - 一种基于Web的数据可视化系统与方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于Web的数据可视化系统与方法，系统包括以下模块：图表类型管理模块、数据管理模块和图表配置模块；所述图表类型管理模块，用于负责组织管理数据可视化系统提供的所有图表类型操作和图表类型的属性说明；所述数据管理模块，用于向用户提供数据预览、数据导入、数据修改、数据裁剪、矩阵转置、数据转换的功能；所述图表配置模块，用于提供图表预览以及图表的修改配置选项功能，其中图表配置选项包括：画布、颜色、标题、坐标轴映射。本发明使用简单、方便，解决了教师、学生、教育管理者的数据可视化需求。

Description

一种基于Web的数据可视化系统与方法

技术领域

本发明涉及计算机数据可视化技术，尤其涉及一种基于Web的数据可视化系统与方法。

背景技术

教育领域已经步入了大数据时代，如何快速、便捷展示和分析教育数据成为普通教育工作者面临的一个问题。数据可视化可将抽象的数据转换为形象的图表，利于数据特点和规律的发掘，因而将数据可视化技术应用教育领域，服务于普通教育工作者具有重要意义。但是普通教育工作者缺乏专业的数据可视化知识和技能，方便易用的数据可视化工具成为迫切需要。

可视化的数据分为一维、二维、三维、多维、层次、网络、时序七类数据；随着网络社交媒体的发展，文本类和地理类数据也越来受到重视。以上共九类数据，都有可视化的一般方法。例如，二维数据可视化一般采用两种：基于位置的方法、基于颜色和面积的方法；时序数据的可视化方法：基础统计图、日历图；文本可视化方法主要有三类：基于文本内容、基于文本关系多层面信息。

目前数据可视化在教育中的应用主要包括两大块：知识图谱和教育管理。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种基于Web的数据可视化系统与方法。

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，包括以下模块：

图表类型管理模块、数据管理模块和图表配置模块；

所述图表类型管理模块，用于负责组织管理数据可视化系统提供的所有图表类型操作和图表类型的属性说明；图表类型操作包括：图表类型的增加、删除、查询和过滤；图表类型的属性说明用于描述该类型图表适合可视化表达的内容，辅助用户快速锁定所需的图表类型；

所述数据管理模块，用于向用户提供数据预览、数据导入、数据修改、数据裁剪、矩阵转置、数据转换的功能；具体包括如下：

数据预览子模块；

数据预览子模块，用于向用户提供界面化的方式让用户随时看到自己的数据；

数据导入子模块；

数据导入子模块，用于根据用户需求将用户的表格或者类表格数据导入进行绘图；

数据修改子模块；

数据修改子模块，用于为用户提供在线修改数据内容的服务；

数据裁剪子模块；

数据裁剪子模块，用于为用户提供在线编辑和处理数据表格的工具；

矩阵转置子模块；

矩阵转置子模块，用于为用户提供数据行列互换的功能，包括水平排列和垂直排列之间的转置；

数据转换子模块；

数据转换子模块用于将内存中不便于进行可视化的用户数据转化为便于可视化的数据，并且将需要可视化的数据依据绘图库的标准配置成相应的格式；

所述图表配置模块，用于提供图表预览以及图表的修改配置选项功能，其中图表配置选项包括：画布、颜色、标题、坐标轴映射；具体包括：

图表预览子模块；

图表预览子模块，用于用户在修改图表配置或者改变数据时，实时反馈图表效果。

按上述方案，所述图表配置选项中，所述画布的配置指根据用户需求修改图表尺寸以适应每个视觉符号的分配区域；所述颜色的配置指根据用户需求选择数据信息的配色方案；所述坐标轴映射配置指用户通过输入框指定维度编号进行绘图，用于解决用户数据的维度个数与图表能显示的维度个数不一致的问题。

基于上述系统的一种基于Web的数据可视化方法，包括以下步骤：

1)用户访问数据可视化系统，图表类型管理模块会显示所有图表类型，同时会显示每个图表类型相应的描述性说明，该描述用于向用户传达图适合可视化表达的内容，包括：表现趋势、比较大小、计算比例、探究相关性；辅助用户快速锁定所需的图表类型；

2)当用户确定了具体的图表类型之后，进入图表配置界面，此时会有一个请求发送给服务器，服务器在数据库中查询到对应图表所需的实验示例数据并返回给数据可视化系统，一方面，返回的实验示例数据在数据可视化系统中与相应的图表封装组件结合生成图表实例呈现在页面；另一方面，该数据也会与系统页面提供的电子表格容器结合形成在线电子表格；

3)该在线电子表格中还包括向用户提供数据预览、数据导入、数据修改、数据裁剪、矩阵转置、数据转换的功能的入口，供用户选择；用户通过图表配置界面来设置图表的各项配置，图表配置选项包括：画布、颜色、标题、坐标轴映射；用户导入数据后，修改数据、修改图表配置操作时都会引起数据的改变，改变后数据会重新与以上三个视图(图表类型、图表配置和在线电子表格)结合生成新的画面，实时反馈图表效果，直到用户调整到自己满意为止；

4)图表编辑完成后，用户如果不满意当前的图表类型，可以重新选择图表类型，系统会重新去请求相应图表类型的实验示例数据，然后重复步骤2)至3)。

本发明产生的有益效果是：

1)操作简单，易于配置。用户可以通过友好的交互式可视化界面实现零编程基础就可得到数据可视化图表。

2)图表类型丰富。不仅包括基本统计图，例如：柱形图、折线图、饼图、散点图、雷达图等，还有复杂的设计图，比如：力导图、树形等。

3)可移植性强。考虑到移动端的流行趋势，工具只需简单的包装即可变成混合式移动APP。

4)人性化。用户可以根据数据的特征去选择数据可视化图表，从而排除了部分不合适的图表。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例的结构示意图；

图2是本发明实施例的方法流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明实例提供一种基于Web的数据可视化系统，包括以下模块：

1)图表类型管理模块

图表类型管理模块负责组织管理基于Web的数据可视化系统提供的所有图表类型，包括：图表类型的增加、删除、查询和过滤。用户可以通过它查询所有图表类型以及基于需求对图表类型进行过滤，开发者通过该功能模块对系统的图表类型进行增加、修改、删除。还提供图表类型的属性说明，图表类型的属性说明用于描述该类型图表适合可视化表达的内容，比如：表现趋势、比较大小、探究相关性等，它可以辅助用户快速锁定所需的图表类型。

2)数据管理模块

数据管理模块提供用户数据预览、数据导入、数据修改、数据裁剪、矩阵转置、数据转换的功能。

2.1)数据预览

数据预览功能提供一个界面化(表格或类表格)的方式让用户可以随时看到自己的数据，因为在数据可视化的过程中，单一的查看图表并不能让用户对数据有整体的把握，这将会影响用户发现数据中的规律。

2.2)数据导入

数据导入功能使用户可以将自己的表格或者类表格数据导入，和图表类型形成绘图。

2.3)数据修改

数据修改功能提供用户在线修改数据的服务，比如修改某一行、某一列的数据。

2.4)数据裁剪

数据裁剪指用户可以在线编辑和处理数据，该功能是为满足用户可视化数据时，删除干扰数据、排除错误数据的需求，比如删除某几列或某几行。

2.5)矩阵转置

矩阵转置提供数据行列互换的功能，现实生活中数据的排列方式有两种：水平排列、垂直排列。对于垂直排列的数据，采用矩阵转置功能，用户可在不破坏原始数据的情况下得到相应转置后图表。

2.6)数据转换

数据转换是工具内部的核心功能，它将内存中不便于进行可视化的数据转化为便于可视化的数据，并且将需要可视化的数据依据绘图库的标准配置成相应的格式。

3)图表配置模块

图表配置功能提供图表预览以及图表的修改配置选项，其中图表配置项包括：画布、颜色、标题、坐标轴映射。

3.1)图表预览

图表预览指用户在修改图表配置或者改变数据时，工具可实时反馈图表效果，该功能使修改过程更直观，提高了工具的用户友好性。

3.2)画布

修改画布指用户可修改图表尺寸，当数据量较大时，分配给每个视觉符号的区域会减小，相应的会增加用户通过视觉分析数据规律的难度。

3.3)标题

基于数据展示需要，用户可以修改图表的标题，使数据可视化的主题更加突出。

3.4)颜色

修改颜色功能可以通过调整颜色来更好的发现数据隐藏的信息，同时也可以更好的展示数据信息。因为颜色对人眼视觉的冲击作用很大，合适的配色方案对于人们发现数据规律有重要作用。

3.5)坐标轴映射

坐标轴映射指用户可通过输入框指定维度编号进行绘图，该功能是为解决用户数据的维度个数与图表能显示的维度个数不一致的问题。该功能可充分发挥人的主观性，同时也能提高工具的便捷性。

如图2所示，基于上述基于Web的数据可视化系统的数据可视化方法如下：

1)用户访问主页，会显示所有图表类型，同时这些图表类型下面会有相应的描述性说明。该描述用于向用户传达图适合表达的意思，比如：表现趋势、比较大小、探究相关性等，它可以辅助用户快速锁定所需的图表类型。

除此之外，为了方便用户抉择，系统导航栏还可以有数据类型的分类，用户可进一步筛选出适合自己的图表类型。

当用户确定了具体的图表类型之后，进入图表编辑页面(图表配置模块和数据管理模块开始工作)，此时会有一个请求发送给服务器，服务器在数据库中查询到对应图表所需的实验数据并返回给数据可视化系统。一方面，返回的数据在数据可视化系统中与相应的图表封装组件结合生成图表实例呈现在页面；另一方面，该数据也会与页面上的电子表格容器结合形成在线电子表格，该电子表格具有数据展示、数据修改、提供数据导入入口的功能；最后，数据还会结合页面上的图表配置视图生成图表配置界面，该界面用于修改图表的各项配置。

2)在图表编辑页面，用户在进行导入数据、修改数据、修改图表配置操作时都会引起数据的改变，数据会重新与以上三个视图(图表配置视图、图表类型视图和在线电子表格视图)结合生成新的画面，直到用户调整到自己满意为止。图表编辑后，用户如果不满意当前的图表类型可以重新选择，系统会重新去请求相应图表类型的实验数据，然后重复上面的步骤。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (3)

1.一种基于Web的数据可视化系统，其特征在于，包括以下模块：

图表类型管理模块、数据管理模块和图表配置模块；

所述图表类型管理模块，用于负责组织管理数据可视化系统提供的所有图表类型操作和图表类型的属性说明；图表类型操作包括：图表类型的增加、删除、查询和过滤；图表类型的属性说明用于描述该类型图表适合可视化表达的内容，辅助用户快速锁定所需的图表类型；

所述数据管理模块，用于向用户提供数据预览、数据导入、数据修改、数据裁剪、矩阵转置、数据转换的功能；具体包括如下：

数据预览子模块；

数据预览子模块，用于向用户提供界面化的方式让用户随时看到自己的数据；

数据导入子模块；

数据导入子模块，用于根据用户需求将用户的表格或者类表格数据导入进行绘图；

数据修改子模块；

数据修改子模块，用于为用户提供在线修改数据内容的服务；

数据裁剪子模块；

数据裁剪子模块，用于为用户提供在线编辑和处理数据表格的工具；

矩阵转置子模块；

矩阵转置子模块，用于为用户提供数据行列互换的功能，包括水平排列和垂直排列之间的转置；

数据转换子模块；

数据转换子模块用于将内存中不便于进行可视化的用户数据转化为便于可视化的数据，并且将需要可视化的数据依据绘图库的标准配置成相应的格式；

所述图表配置模块，用于提供图表预览以及图表的修改配置选项功能，其中图表配置选项包括：画布、颜色、标题、坐标轴映射；具体包括：

图表预览子模块；

图表预览子模块，用于用户在修改图表配置或者改变数据时，实时反馈图表效果。

2.根据权利要求1所述的基于Web的数据可视化系统，其特征在于，所述图表配置选项中，所述画布的配置指根据用户需求修改图表尺寸以适应每个视觉符号的分配区域；所述颜色的配置指根据用户需求选择数据信息的配色方案；所述坐标轴映射配置指用户通过输入框指定维度编号进行绘图，用于解决用户数据的维度个数与图表能显示的维度个数不一致的问题。

3.一种基于权利要求1或2所述的基于Web的数据可视化系统的数据可视化方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)用户访问数据可视化系统，图表类型管理模块会显示所有图表类型，同时会显示每个图表类型相应的描述性说明，该描述用于向用户传达图适合可视化表达的内容，包括：表现趋势、比较大小、计算比例、探究相关性；辅助用户快速锁定所需的图表类型；

2)当用户确定了具体的图表类型之后，进入图表配置模块，此时会有一个请求发送给服务器，服务器在数据库中查询到对应图表所需的实验示例数据并返回给数据可视化系统，一方面，返回的实验示例数据在数据可视化系统中与相应的图表封装组件结合生成图表实例呈现在页面；另一方面，该数据也会与系统页面提供的电子表格容器结合形成在线电子表格；

3)该在线电子表格中还包括向用户提供数据预览、数据导入、数据修改、数据裁剪、矩阵转置、数据转换的功能的入口，供用户选择；用户通过图表配置界面来设置图表的各项配置，图表配置选项包括：画布、颜色、标题、坐标轴映射；用户导入数据后，修改数据、修改图表配置操作时都会引起数据的改变，改变后数据会重新与三个视图：图表类型、图表配置和在线电子表格，结合生成新的画面，实时反馈图表效果，直到用户调整到自己满意为止；

4)图表编辑完成后，用户如果不满意当前的图表类型，可以重新选择图表类型，系统会重新去请求相应图表类型的实验示例数据，然后重复步骤2)至3)。