大数据可视分析方法与应用/"中国制造2025"出版工程

数据科学与大数据分析在当前是炙手可热的概念，关注的是如何通过分析海量数据来洞悉隐藏于数据背后的见解。 本书的作者团队是靠前很好有经验的大数据可视化和可视分析的研究和教学团队。

本书共有12章，分为3篇。大数据基本定义篇阐述了大数据可视分析的背景、分析框架及前景，并结合实例多角度描述可视化分析在不同应用场景下的设计及实现过程。大数据基本方法篇针对实际应用中遇到的不同类型的数据，包括多媒体数据、网络数据、多层面数据和不确定性数据介绍相应的可视化方法，并结合研究成果，展示从探索层面到解释层面的数据分析及可视化推理过程。大数据应用篇侧重介绍大数据可视化综合应用及实用系统，特别是在三维空间域数据、社交媒体数据、通用时空数据、城市数据、网络日志数据、云计算环境下的数据可视分析及多人在线游戏日志数据等场景下的可视化方案、模型及工作。 本书反映了浙江大学在可视分析方面的进展与所思所想，希望对有志于从事大数据可视化、可视分析的研究生、企事业从业人员有所帮助。

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篇大数据基本定义 章可视分析基础与框架/ 2 1.1可视化简介/ 2 1.2可视分析/ 3 1.2.1交互式可视分析框架描述/ 5 1.2.2可视分析的新方向/ 5 1.3实例1——VisComposer：可视化图表制作工具/ 6 1.3.1框架设计/ 7 1.3.2与嵌套增量模型的关系/ 10 1.3.3系统实现/ 10 1.4实例2——基于知识图谱的交互关系浏览与分析/ 15 1.4.1对象的可视化/ 16 1.4.2可视化/ 18 1.5实例3——EasySVM：基于可视分析方法的支持向量机的白盒分析方法/ 33 1.5.1简介/ 33 1.5.2方法概览/ 34 1.6基于迁移学习的数据分类可视分析方法/ 36 1.6.1概念定义/ 37 1.6.2方法概览/ 38 参考文献/ 39 第2篇大数据基本方法 第2章多媒体数据/ 46 2.1多媒体数据可视分析简介/ 46 2.2多媒体数据的可视探索/ 47 2.2.1文本数据可视化/ 47 2.2.2图像数据可视化/ 53 2.3多媒体数据分析实例/ 57 2.3.1项目背景和需求分析/ 57 2.3.2项目架构流程/ 58 2.3.3可视化布局算法/ 58 2.3.4可视化设计/ 62 2.3.5使用说明/ 64 参考文献/ 67 第3章网络数据/ 69 3.1网络数据简介/ 69 3.2网络拓扑结构的常用可视化方法/ 69 3.2.1节点链接法/ 70 3.2.2邻接矩阵法/ 70 3.2.3混合布局法/ 71 3.3网络动态变化的常用可视化方法/ 72 3.3.1动画法/ 72 3.3.2时间线法/ 73 3.4动态网络中关系动态变化的可视化/ 74 3.4.1关系动态变化可视化系统简介/ 75 3.4.2关系强度变化可视化系统设计/ 77 3.4.3实例与应用/ 85 3.5动态网络中异常检测可视化/ 88 3.5.1背景/ 88 3.5.2研究目标/ 89 3.5.3可视化系统设计/ 90 3.5.4算法选择和设计/ 90 3.5.5可视化设计/ 93 3.5.6案例研究/ 100 3.6动态网络中节点排名可视化/ 103 3.6.1设计目标/ 104 3.6.2系统设计/ 104 参考文献/ 110 第4章多层面数据/ 113 4.1维度相关性的可视探索/ 113 4.1.1方法描述/ 113 4.1.2案例分析/ 121 4.1.3小结/ 125 4.2基于多层面数据的关系可视推理/ 126 4.2.1简介/ 127 4.2.2数据/ 128 4.2.3任务描述/ 129 4.2.4方法描述/ 132 4.2.5案例分析/ 139 4.3数据分析：从探索层面到解释层面/ 143 4.3.1简介/ 143 4.3.2时序排名数据的可视表达/ 144 4.3.3排名项的语义探索/ 147 4.3.4案例分析/ 149 参考文献/ 152 第5章不确定性数据/ 155 5.1不确定性数据简介/ 155 5.1.1不确定性的定义与分类/ 155 5.1.2不确定性的来源/ 156 5.1.3不确定性可视化及挑战/ 157 5.1.4本章工作概要/ 157 5.2多变量集合数据的可视化方法与实例/ 158 5.2.1不确定性感知的多维投影方法/ 159 5.2.2集合不确定性的量化与可视化/ 164 5.2.3可视探索系统设计/ 166 5.2.4实例与应用/ 168 5.3空间线几何的差异可视化与分析/ 174 5.3.1方法描述/ 175 5.3.2可视探索界面设计/ 177 5.3.3结果与讨论/ 179 5.4多类散点图的可视简化与探索/ 183 5.4.1多类散点图的可视简化/ 184 5.4.2多类散点图的可视探索/ 190 5.4.3有效性评估/ 192 5.4.4小结/ 197 参考文献/ 198 第3篇大数据应用 第6章三维空间域数据/ 204 6.1三维空间域数据简介/ 204 6.2三维体可视化/ 205 6.3间接体绘制/ 206 6.4直接体绘制/ 208 6.4.1直接体绘制方法/ 208 6.4.2采样重建/ 211 6.4.3体数据分类/ 212 6.4.4光照计算/ 218 6.4.5光学积分/ 220 6.5三维空间域数据可视化方法实例/ 222 6.5.1基于感知的传输函数颜色优化设计/ 222 6.5.2多变量空间数据场的压缩域体绘制方法/ 234 6.5.3基于多类蓝噪声采样的多变量空间数据场可视化技术/ 248 参考文献/ 261 第7章社交媒体数据/ 265 7.1社交媒体数据可视分析简介/ 265 7.2获取社交媒体数据中的信息/ 266 7.2.1关键词模型法/ 267 7.2.2话题模型法/ 268 7.2.3综合模型法/ 271 7.3理解社交媒体用户的行为/ 272 7.3.1分析社交媒体用户的交往行为/ 273 7.3.2探索社交网络内容/ 276 7.3.3小结/ 280 7.4工具与开发/ 281 7.5本章小结/ 282 参考文献/ 283 第8章通用时空数据/ 287 8.1时空数据概述/ 287 8.2三维多变量空间数据场兴趣域可视化发掘/ 289 8.2.1分析任务/ 290 8.2.2数据处理/ 292 8.2.3可视化设计/ 294 8.2.4结果与讨论/ 298 8.3传感器时序数据关联可视分析/ 304 8.3.1TCP树/ 304 8.3.2可视化设计/ 309 8.3.3结果与讨论/ 312 参考文献/ 317 第9章城市数据/ 321 9.1背景介绍/ 321 9.1.1城市化与智慧城市/ 321 9.1.2城市数据/ 323 9.1.3城市数据可视化与可视分析/ 325 9.1.4准备数据/ 325 9.2基本的城市数据可视化方法/ 326 9.2.1时间属性的可视化/ 326 9.2.2空间属性的可视化/ 331 9.2.3时空属性的可视化/ 336 9.3城市数据可视分析的应用/ 337 参考文献/ 346 0章网络日志数据/ 349 10.1用户交易时间序列数据的可视分析/ 349 10.1.1多用户交易探索（MUIE）方法概述/ 349 10.1.2多用户交易探索（MUIE）流程/ 352 10.1.3问题定义和数据/ 353 10.1.4概率决策树分类算法/ 354 10.1.5时序显著度图：探索大量的用户交易数据/ 356 10.1.6KnotLines可视化/ 358 10.1.7交易案例分析/ 365 10.2动态交易轨迹可视化/ 367 10.2.1本节可视化方法概述/ 367 10.2.2交易轨迹的核密度估计/ 367 10.2.3密度图的渲染及加速计算/ 369 10.2.4动态粒子可视化效果/ 371 10.2.5城市进出口交易信息可视化/ 372 10.3用户交易类别型数据的可视化/ 373 10.3.1本节可视分析方法概述/ 373 10.3.2任务定义/ 374 10.3.3离散随机变量的矩阵生成/ 375 10.3.4矩阵可视化方案/ 376 10.3.5交易可视化案例/ 377 10.3.6相似性的定义/ 379 10.3.7交式探索工具/ 379 10.3.8交互分析案例/ 381 参考文献/ 383 1章云计算环境下的数据可视分析/ 384 11.1云计算平台可视化概述/ 384 11.1.1云计算简介/ 384 11.1.2云计算相关的可视化挑战/ 385 11.2云平台监控数据可视分析/ 386 11.2.1云平台监控数据简介/ 386 11.2.2系统设计与方法介绍/ 388 11.2.3案例分析/ 394 11.3多层级可视分析——计算集群监控/ 398 11.3.1简介/ 398 11.3.2集群监控信息可视化系统框架设计/ 399 11.3.3集群监控信息可视化系统/ 401 11.4基于云服务的移动端可视化/ 405 11.4.1简介/ 405 11.4.2数据识别/ 407 11.4.3数据编辑/ 408 11.4.4数据可视化设计/ 411 11.4.5案例分析/ 412 参考文献/ 415 2章多人在线游戏日志数据/ 416 12.1背景介绍/ 416 12.1.1游戏类别/ 416 12.1.2游戏数据分析角色和任务的简介/ 416 12.1.3游戏数据指标的类别简介/ 417 12.1.4现有游戏数据分析的方法简介/ 417 12.1.5游戏数据可视化的意义/ 417 12.1.6游戏数据可视化的挑战/ 418 12.2基本的游戏数据可视化方法/ 419 12.2.1游戏中的柱形图/ 419 12.2.2游戏中空间数据的可视化/ 421 12.2.3游戏中时序数据的可视化/ 422 12.2.4游戏中网络数据的可视化/ 425 12.2.5游戏可视化综述/ 425 12.3游戏数据可视化的应用——海量玩家的消费行为与交流行为的可视分析/ 425 12.3.1海量玩家的消费行为与交流行为可视分析的引入/ 425 12.3.2海量玩家的消费行为与交流行为可视分析的一个具体工作/ 427 参考文献/ 436 索引/ 441

制造业是国民经济的主体，是立国之本、兴国之器、强国之基。近十年来，我国制造业持续快速发展，综合实力不断增强，国际地位得到大幅提升，已成为世界制造业规模最大的国家。但我国仍处于工业化进程中，大而不强的问题突出，与先进国家相比还有较大差距。为解决制造业大而不强、自主创新能力弱、关键核心技术与高端装备对外依存度高等制约我国发展的问题，国务院于2015年5月8日发布了“中国制造2025”国家规划。随后，工信部发布了“中国制造2025”规划，提出了我国制造业“三步走”的强国发展战略及2025年的奋斗目标、指导方针和战略路线，制定了九大战略任务、十大重点发展领域。2016年8月19日，工信部、国家发展改革委、科技部、财政部四部委联合发布了“中国制造2025”制造业创新中心、工业强基、绿色制造、智能制造和高端装备创新五大工程实施指南。 为了响应党中央、国务院做出的建设制造强国的重大战略部署，各地政府、企业、科研部门都在进行积极的探索和部署。加快推动新一代信息技术与制造技术融合发展，推动我国制造模式从“中国制造”向“中国智造”转变，加快实现我国制造业由大变强，正成为我们新的历史使命。当前，信息革命进程持续快速演进，物联网、云计算、大数据、人工智能等技术广泛渗透于经济社会各个领域，信息经济繁荣程度成为国家实力的重要标志。增材制造（3D打印）、机器人与智能制造、控制和信息技术、人工智能等领域技术不断取得重大突破，推动传统工业体系分化变革，并将重塑制造业国际分工格局。制造技术与互联网等信息技术融合发展，成为新一轮科技革命和产业变革的重大趋势和主要特征。在这种中国制造业大发展、大变革背景之下，化学工业出版社主动顺应技术和产业发展趋势，组织出版《“中国制造2025”出版工程》丛书可谓勇于引领、恰逢其时。 《“中国制造2025”出版工程》丛书是紧紧围绕国务院发布的实施制造强国战略的个十年的行动纲领——“中国制造2025”的一套高水平、原创性强的学术专著。丛书立足智能制造及装备、控制及信息技术两大领域，涵盖了物联网、大数据、3D打印、机器人、智能装备、工业网络安全、知识自动化、人工智能等一系列的核心技术。丛书的选题策划紧密结合“中国制造2025”规划及11个配套实施指南、行动计划或专项规划，每个分册针对各个领域的一些核心技术组织内容，集中体现了国内制造业领域的技术发展成果，旨在加强先进技术的研发、推广和应用，为“中国制造2025”行动纲领的落地生根提供了有针对性的方向引导和系统性的技术参考。 这套书集中体现以下几大特点： 首先，丛书内容都力求原创，以网络化、智能化技术为核心，汇集了许多前沿科技，反映了国内外最新的一些技术成果，尤其使国内的相关原创性科技成果得到了体现。这些图书中，包含了获得国家与省部级诸多科技奖励的许多新技术，因此，图书的出版对新技术的推广应用很有帮助！这些内容不仅为技术人员解决实际问题，也为研究提供新方向、拓展新思路。 其次，丛书各分册在介绍相应专业领域的新技术、新理论和新方法的同时，优先介绍有应用前景的新技术及其推广应用的范例，以促进优秀科研成果向产业的转化。 丛书由我国控制工程专家孙优贤院士牵头并担任编委会主任，吴澄、王天然、郑南宁等多位院士参与策划组织工作，众多长江学者、杰青、优青等中青年学者参与具体的编写工作，具有较高的学术水平与编写质量。 相信本套丛书的出版对推动“中国制造2025”国家重要战略规划的实施具有积极的意义，可以有效促进我国智能制造技术的研发和创新，推动装备制造业的技术转型和升级，提高产品的设计能力和技术水平，从而多角度地提升中国制造业的核心竞争力。 中国工程院院士