CN104572096B - 一种基于web的多模型数据可视化开发方法及平台 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于WEB的多模型数据可视化开发方法及平台。该可视化平台通过多模型驱动的方式实现对数据的解析及可视化图形的配置，包括数据配置模型和可视化配置模型；所述数据配置模型接收原始数据并对原始数据进行处理，解析出数据各维度的元数据结构，同时提供给用户多粒度的数据选择方式；所述可视化配置模型将所述数据配置模型的输出作为输入，选择相应的可视化图形，并智能推送可视化配置项，最终输出可视化结果。本发明能够解决不同平台、不同技术路线之间的集成和互操作性问题，定义良好的接口可适应将来出现的新数据源与可视化方法，能够提升开发效率，通过友好的人机交互满足用户对数据可视化的需求。

Description

一种基于WEB的多模型数据可视化开发方法及平台

技术领域

本发明属于数据分析与数据可视化领域，具体涉及一种基于人机交互式的多模型数据呈现的可视化开发方法及平台。

背景技术

模型驱动开发是一种以模型作为主要工件的高级别抽象的开发方法，贯穿于软件开发全生命周期，它主要目的是为了解决软件的两个根本危机：复杂性和变更能力。让开发中心从编程转移到高级别抽象中去，通过模型转成代码或其他工件来驱动部分或全部的自动化开发。具有把系统可视化、描述系统的结构和行为、为构建系统提供模板和指导及记录在开发过程所形成的设计决策的作用。

在数据可视化领域，当前的研究主要集中在可视化工具的开发及可视化接口的对接，对于面向普通用户的平台研发不足。通过可视化工具输出的可视化结果，不能通过非常友好人机交互满足用户对可视化效果的需求，且不能够便捷的对可视化结果进行移植应用；可视化接口面向拥有一定可视化经验的开发人员，偏向底层，普通用户基于此实现可视化需求十分困难。

当前行业存在的问题是可视化平台对模型驱动方法的使用不够，大都使用单模型。单模型或者无模型(以代码为中心的开发)随着软件系统的复杂程度越来越高，将面临疲于应付需求的频繁变更，文档失效快、维护困难，更重要的是项目二期开发生产力无法提升等问题。

发明内容

本发明针对上述问题，提供一种基于WEB的多模型数据可视化平台及可视化开发方法，通过友好的人机交互满足用户对数据可视化的需求。

具体来说，本发明采用的技术方案如下：

一种基于WEB的多模型数据可视化平台，通过多模型驱动的方式实现对数据的解析及可视化图形的配置，包括数据配置模型和可视化配置模型；

所述数据配置模型接收原始数据并对原始数据进行处理，解析出数据各维度的元数据结构，同时提供给用户多粒度的数据选择方式；

所述可视化配置模型将所述数据配置模型的输出作为输入，选择相应的可视化图形，并智能推送可视化配置项，最终输出可视化结果。

进一步地，所述原始数据的来源包括：文件、数据库、数据服务；所述数据配置模型根据原始数据结构提供三种独立的数据模型，包括：基于表格结构的数据模型；非数据结构的数据模型，包括纯文本数据、多媒体数据；地理空间信息数据的数据模型。

进一步地，通过数据配置模型解析出的元数据对应的XML Schema，将元数据以所见即所得的方式呈现。

进一步地，所述数据配置模型中指定前端返回至服务器的数据源格式，Table结构返回至前端的Json格式，以及Graph结构返回至前端的Json格式，用于实现前端与服务器的数据传输与交互。

进一步地，所述前端返回至服务器的数据源格式包括：数据源唯一标识、数据源类型、数据源细分类型、各个数据源的路径及能够定位该数据的选项、各类型可配置的参数；所述Table结构返回至前端的Json格式包括：表格头、表格内容、表格列的类型；Graph结构返回至前端的Json格式包括：点、边、顶点分类名称、边分类名称。

进一步地，所述可视化配置模型中指定多项表结构，用于规范可视化配置过程中模板、图形、组件、空间之间的相互关系。

一种采用上述可视化平台的基于人机交互的多模型数据可视化开发方法，其步骤包括：

a.用户将具有可视化需求的数据上传至上述基于WEB的多模型数据可视化平台；

b.可视化平台通过加载相应模型对数据进行处理，解析出数据的元数据结构和示例数据；

c.用户根据元数据结构进一步选择使用相应的可视化呈现方式；

d.可视化平台根据用户选择的可视化呈现方式加载相应可视化配置模块；

e.用户根据需求对可视化进行交互式配置；

f.用户选择多个可视化呈现方式实现联动；

g.保存配置；

h.可视化平台生成相应的可视化呈现结果，该可视化结果可以直接嵌入到网页中。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明设计多模型的目的是扭转以代码为中心的软件开发，解决不同平台，不同技术路线之间的集成和互操作性问题，便于适应将来出现的新技术，既能够提升开发的效率，同时能够降低维护的难度。普通用户更习惯于通过友好的人机交互，将具有可视化需求数据上传至平台，简捷的根据元数据结构选择可视化呈现方式、对相应可视化图形交互配置，得到可视化结果从而应用到相应场合。在平台的应用中，数据配置模型和可视化配置模型支撑了数据分析、解析处理和可视化图形效果处理。

附图说明

图1：多模型数据可视化平台工作流程图。

图2：数据配置模型的输入输出示意图。

图3：数据配置模型的业务流程示意图。

图4：可视化配置项示意图。

图5：可视化样式类型示意图。

图6：具体实例的可视化效果图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面通过具体实施例和附图，对本发明做进一步说明。

1.多模型数据可视化平台介绍

本发明的多模型数据可视化平台是通过直观的图形展示以及交互，来探索数据背后的信息与知识。目的是为多种数据提供“数据解析->可视化配置->可视化呈现”的服务，并实现良好的人机交互。用户与平台的交互流程如图1所示，其中Prefuse、Gephi为可视化工具集，Json为一种标准的数据格式，具体包括如下步骤：

a.用户可通过本平台将具有可视化需求的数据上传至平台；

b.平台通过加载相应模型对数据进行处理，解析出数据的元数据结构和示例数据；

c.用户根据元数据结构进一步选择使用相应的可视化呈现方式；

d.平台根据可视化呈现方式加载相应可视化配置模块；

e.用户根据需求对可视化进行交互式配置；

f.用户可选择多个可视化呈现方式实现联动(根据需求由用户选择)；

g.最后保存配置；

h.平台生成相应的可视化呈现结果，该可视化结果可以直接嵌入到网页中。

2.多模型驱动开发

本发明提出的基于WEB的多模型数据可视化平台服务，通过多模型驱动的方法实现对数据的分析、解析，可视化图形的配置。核心模型包括两个主要部分，分别是数据配置模型和可视化配置模型：

2.1数据配置模型

该部分主要接收原始数据，对原始数据进行处理，并且能够灵活的支持新数据处理模型的添加，根据该处理的输入与输出，满足新处理模型的加入机制。解析出数据各维度的元数据结构，同时提供给用户多粒度的数据选择方式，呈现所见即所得的效果。

原始数据的来源包括:文件、数据库、数据服务。数据配置模型根据上述原始数据结构提供三种独立的数据模型：a)基于表格结构的数据模型。b)非数据结构的数据模型：纯文本数据、多媒体数据。c)地理空间信息数据的数据模型。图2是数据配置模型的输入输出示意图。

图3是数据配置模型的业务流程图，如该图所示，嵌入数据处理模型后，对数据模型文件进行合法性校验，以及数据处理与解析。通过数据配置模型解析出的元数据对应的XMLSchema，将元数据以所见即所得的方式呈现。

下面说明数据配置模型的数据配置规范：

本发明在数据配置模型的设计中指定了前端返回至服务器的数据源格式，Table结构(表格结)返回至前端的Json格式，以及Graph结构(图结构)返回至前端的Json格式。通过具有标准的格式实现前端与服务器的数据传输与交互。

表一为前端返回至服务器的数据源格式指定，该配置用来统一文件、数据库等多个不同的数据源的格式，使得可以传入统一格式的dsConfig来返回统一格式tableJson数据。对象名为dsConfig：

表一：前端返回至服务器的数据源格式指定

示例，如表二所示：

表二：前端返回至服务器的数据源示例

表三为Table结构返回至前端的Json格式指定，该配置从后台处理的数据结构到规范的table传至前端。

表三：Table结构返回至前端的Json格式指定

名称	描述
		{Array}header	表格头,”-”为无表格头
{Array}value	表格内容
		{Array}type	表格列的类型,默认为String

示例：

{"value":[[1,2],[3,4],[5,6],[7,8]],"header":["id","数量"],”type”:[“int”,”int”]}

{"value":[[10,20,"卡车"],[20,30,"小汽车"],[30,40,"小轿车"],[40,50,"跑车"]],"header":["尺寸","大小","名称"],“type”:[“int”,”int”,”string”}

表四为Graph结构返回至前端的Json格式指定，该配置从后台处理的数据结构到规范的graph传至前端。

表四：Graph结构返回至前端的Json格式指定

示例，如表五所示：

表五：Graph结构返回至前端的Json示例

2.2可视化配置模型

该部分主要功能是将数据配置模型的输出(格式化数据)作为输入，选择相应的可视化图形，智能推送可视化配置项，最终输出可视化结果。主要包括可视化配置文件和代码生成模块。图4是可视化配置项示意图，包括坐标轴、网格、极坐标、标题等。

可视化配置模型通过交互式的处理方式，对各个配置模块维度、文本样式、标示线样式、可视化图形样式、提示框样式、网格样式进行选择，生成用户需求的个性化样式。全部过程强调用户的参与选择。上述样式包括颜色(背景颜色、字体颜色等)、字号、相对位置、线条类型、线条宽度、图例开关等。图5是可视化样式类型示意图。

可视化配置模型的工作流程包括以下几个步骤：

a.为格式化数据选择可视化图形和布局类型；

b.选择数据元结构对应的相应的维度；

c.生成草图，并根据数据及可视化的类型智能推荐可视化配置项；

d.选择需要操作的可视化配置类型；

e.操作该类型的样式；

f.生成可视化结果。

可视化配置规范：在可视化配置模型的设计中指定多项表结构，规范了可视化配置过程中模板、组件、位置之间的相互关系。其中，模板是指可视化结果的布局模板，组件是指可视化结果中各个布局单元内的可视化元素；位置是指模板、组件等相对于屏幕的坐标位置。

表六是可视化配置表，定义了可视化配置过程的元信息。

表六：可视化配置表

Config

名称	描述
		{String}id	可视化唯一标识
{String}name	可视化名称
		{Object}layoutTemplate	布局模板，可选，默认为单个模板
{Array}control	控件/交互组件，可选，默认为无控件
		{Array}visComponent	可视化组件，详见visComponent
{Array}relation	组件之间的关联关系，可选，详见relation

表七是可视化配置模板布局表，定义了模板相关类型及位置与组件信息。

表七：可视化模板布局表

layoutTemplate

表八是控件控制表，定义控件信息及所控制组件相关参数。

表八：可视化控件信息表

Control

表九是可视化组件信息表，定义了可视化组件功能信息。

表九：可视化组件信息表

visComponent

表十是可视化关联表，定义了多种可视化组件关联关系信息。

表十：可视化关联表

Relation

图6是采用本发明方案实现的一个具体实例的可视化相关系统截图，包括选取数据源、配置可视化、发布结果等。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，本领域的普通技术人员可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围，本发明的保护范围应以权利要求所述为准。

Claims (8)

1.一种基于WEB的多模型数据可视化开发平台，其特征在于，通过多模型驱动的方式实现对数据的解析及可视化图形的配置，包括数据配置模型和可视化配置模型；

所述数据配置模型接收原始数据并对原始数据进行处理，解析出数据各维度的元数据结构，同时提供给用户多粒度的数据选择方式；

所述可视化配置模型将所述数据配置模型的输出作为输入，选择相应的可视化图形，并智能推送可视化配置项，通过交互式的处理方式，生成用户需求的个性化样式，最终输出可视化结果。

2.如权利要求1所述的可视化开发平台，其特征在于，所述原始数据的来源包括：文件、数据库、数据服务；所述数据配置模型根据原始数据结构提供三种独立的数据模型，包括：基于表格结构的数据模型；非数据结构的数据模型，包括纯文本数据、多媒体数据；地理空间信息数据的数据模型。

3.如权利要求1或2所述的可视化开发平台，其特征在于：通过数据配置模型解析出的元数据对应的XML Schema，将元数据以所见即所得的方式呈现。

4.如权利要求1或2所述的可视化开发平台，其特征在于：所述数据配置模型中指定前端返回至服务器的数据源格式，表格结构返回至前端的Json格式，以及图结构返回至前端的Json格式，用于实现前端与服务器的数据传输与交互。

5.如权利要求4所述的可视化开发平台，其特征在于，所述前端返回至服务器的数据源格式包括：数据源唯一标识、数据源类型、数据源细分类型、各个数据源的路径及能够定位该数据的选项、各类型可配置的参数；所述表格结构返回至前端的Json格式包括：表格头、表格内容、表格列的类型；图结构返回至前端的Json格式包括：点、边、顶点分类名称、边分类名称。

6.如权利要求1或2所述的可视化开发平台，其特征在于：所述可视化配置模型中指定多项表结构，用于规范可视化配置过程中模板、组件、位置之间的相互关系，其中，模板是指可视化结果的布局模板，组件是指可视化结果中各个布局单元内的可视化元素，位置是指模板、组件相对于屏幕的坐标位置。

7.如权利要求1或2所述的可视化开发平台，其特征在于，所述可视化配置模型的工作流程包括：

a.为格式化数据选择可视化图形和布局类型；

b.选择数据元结构对应的相应的维度；

c.生成草图，并根据数据及可视化的类型智能推荐可视化配置项；

d.选择需要操作的可视化配置类型；

e.操作该类型的样式；

f.生成可视化结果。

8.一种采用权利要求1所述可视化开发平台的基于人机交互的多模型数据可视化开发方法，其步骤包括：

a.用户将具有可视化需求的数据上传至所述基于WEB的多模型数据可视化平台；

b.可视化平台通过加载相应模型对数据进行处理，解析出数据的元数据结构和示例数据；

c.用户根据元数据结构进一步选择使用相应的可视化呈现方式；

d.可视化平台根据用户选择的可视化呈现方式加载相应可视化配置模块；

e.用户根据需求对可视化进行交互式配置；

f.用户选择多个可视化呈现方式实现联动；

g.保存配置；

h.可视化平台生成相应的可视化呈现结果，该可视化结果可以直接嵌入到网页中。