基于Python的數據可視化大屏的設計與實現

胡明星

摘 要：數據可視化是指將數據以視覺形式來呈現，如圖表或地圖，以幫助人們了解這些數據的意義。傳統可視化技術在應對大規模數據有響應時間過長、缺少靈活性等弊端，而現如今，這項技術已發展到一定程度，很多互聯網公司都推出了各自的產品，種類繁多，能滿足目前大多數需求。本文將使用把Python與echarts結合的數據可視化工具pycharts，對個人計算機裝配與調試中產生的數據進行處理，最后進行可視化大屏的展示，作為Python可視化技術的基礎實現，希望可以對學習可視化技術的相關人員起到借鑒作用。

關鍵詞：Python;數據;可視化;大屏;設計

1數據可視化多樣化的意義

數據信息可視化是當今時代發展的產物，人們審美能力的提高一方面對可視化設計提出了更多的挑戰，另一方面設計師也需要考慮功能與設計的平衡。數據可視化能夠幫助人們快速分析海量的數據，同時數據可視化可以展示巨量的數據，幫助人們理解數據之間的內在聯系。數據可視化的圖表表現形式方面，我們可以采用傳統的餅狀圖、折線圖、餅狀圖等，同時還可以運用瀑布圖、面積圖、漏斗圖、GIS 等圖形來實現圖標類型的多樣化，滿足更多目標群體的需求。數據可視化的多樣性是符合時代發展要求與背景的，可以更好地滿足人們視覺上的需求。設計師需要在設計之初就要考慮到元素的多樣性，實現數據多樣性的協調發展。

2基于Python的數據可視化大屏設計原理

本次設計是以個人計算機裝配以及調試的相關信息為源數據，利用Python可視化工具處理后，實現可視化大屏展示。可視化大屏顧名思義就是將需要進行展示的數據集中體現在一塊屏幕上，既要注重美觀，簡潔，也不能顧此失彼，造成信息顯示不完整或者強行雜糅，適得其反，造成理解困難。本次設計基于Python語言通過pyecharts工具實現，最終進行html網頁的輸出展示。系統設計要求六大模塊，分別為一段時間內核心溫度變化關系可視化，硬件成本占用可視化，計算機組配流程可視化，12小時內存占用和同時間段的核心溫度變化可視化以及文本詞云美化。經過考慮本次可視化大屏設計在源數據的選定上希望可以發揮出pyecherts這一工具的能力，盡量貼近日常生活，為Python快速與美觀的處理日常數據提供一種參考方案，為略懂編程的愛好者甚至其它非專業人士提供參考借鑒。首先從可視化工具出發，pyecharts作為一種將第三方庫與python結合的工具并不適用于服務器級別的大規模的數據計算與處理，所提供的圖表雖然豐富，但是靈活性欠佳，與Matplotlib等其它老牌工具相比存在一定差距。我認為pyecharts的優勢在于對簡單數據集的可視化，降低了可視化技術的實用門檻，而這次使用的源數據就直接來源于日常生活。確定數據方向后在對源數據進行處理的過程中，需要對個人裝配機器的涉及到信息進行遴選，確定可視化的展現手段，也就是說選用哪種圖表來進行數據的最佳表達。比如本次設計中的cpu和gpu核心溫度隨時間變化的數據，除了顯示具體時間點上的溫度變化，還要展示出倆組溫度數據相關性，同時兼顧到可視化大屏的美觀與多樣性，排除使用過的坐標系圖，最終確定使用雷達圖，從中心到邊界溫度刻度逐漸遞增，數據同樣可以再在12小時的角度間隔中顯示出相關性變化。

3基于Python的數據可視化大屏的設計

3.1色彩相匹配

豐富的色彩可以給我們的視覺帶來沖擊，數據可視化中所表現出來的色彩多樣化也是迎合大眾需求的。顏色在數據可視化中所起的作用是重要的，我們容易被色彩鮮明的東西所吸引。過去所采用的單色效果給我們帶來嚴謹、簡單的感覺，但是長期觀看單色很容易產生審美疲勞。與之相對應，若采用繁華絢麗的色彩，很容易產生眩暈，從而忽略了重要信息與數據，只注重形式與色彩。因此，在進行數據可視化設計時要選擇相匹配的色彩，從而起到傳達重要信息與數據的作用，并且帶給人們視覺上的沖擊。在進行顏色選擇時，要充分考慮到數據中的內容，不要單憑想象，只用充分實現數據表現含義與顏色搭配方面的相互聯系才能更好地實現目標訴求。

3.2功能設計

數據可視化平臺展示應用于高清小間距大屏和移動應用手機，控制臺程序應用于工作站。按照系統的應用場景izi，應用功能設計為日常運營模式、突發事件模式、節假日模式。

日常運營模式展示的數據包括：收費站當日累計收費金額、收費站當日累計出口車流量、收費站當日收費金額趨勢對比與排名、收費站當日出口車流量趨勢對比與排名、路面車流量排名、情報板信息、突發事件信息、路況信息、天氣信息、值班信息、視頻圖像。

突發事件模式展示的數據包括：突發事件信息、事件現場動態、事件附近的情報板信息、路面車流量、收費站車流量、視頻圖像信息。

節假日模式展示的數據包括：景區附近的收費站、服務區和重點路段視頻圖像信息，景區附近的收費站車流量、路面車流量信息，景區附近的服務區停車場信息。

控制臺模塊實現以下功能，視頻圖像配置功能—配置視頻的輪詢間隔、路數、范圍;情報板信息配置功能—配置情報板信息的輪詢間隔、范圍;各類數據刷新周期配置功能;大屏展示頁面的切換控制功能。

3.3事件聯動實現

事件聯動是指在收到報警通知時，采取的可視化平臺聯動處置的功能。具體流程如下。平臺接收到緊急事件通知，緊急事件通知中包含的參數有，事件類型、事件概述、事件發生位置的樁號、事件發生的時間、事件上報單位、事件上報人;平臺將事件通知數據轉發至可視化平臺路網數據提供服務;可視化平臺路網數據提供服務接收到事件通知數據，調用客戶端服務，通知切換至緊急事件模式，同時通知緊急事件模式執行視頻切換;客戶端服務根據事件樁號調用視頻數據服務的樁號范圍視頻切換接口，執行解碼器解碼操作;客戶端服務調用拼控器進行視頻開窗;可視化平臺客戶端將已解碼的視頻信號顯示在大屏對應的視頻窗口上。

3.4圖形設計

開始階段我們常采用諸如扇形、折線、面積等單一的圖形設計形式，雖然這些簡單的形式有其存在的歷史意義。數據可視化中圖形的設計需要采用多樣的圖形設計，在新時代條件下我們要摒棄過去單一的圖形設計形式。這就要求設計師及時順應時代的發展變化以及人們的內在需求，在進行圖形設計時采用多樣的圖形設計，需要充分發揮主觀能動性。采用特殊的圖形設計形式不僅可以使我們擺脫直觀枯燥的數據，還可以使我們體驗抽象數字的趣味性，激發我們主動思考的欲望。

3.5風格多樣化

經濟社會水平的提高，人們的物質生活水平獲得極大提高，越來越注重精神追求，人們的審美能力逐漸提高。隨著時代的進步與發展，人們在生活中與設計中逐漸追求簡約的風格。由于數據本身繁雜的特點，簡約風格的使用受到人們的偏愛，并與繁雜的數據形成明顯的對比。但是在時代飛速發展的今天，人們對于審美的需求是呈現出多樣化特點的，并不只是簡約風格單獨得到人們的支持，其他的富有創造性的風格也會受到人們的喜愛，并運用到設計中去。鼓勵多種風格同時存在，實現風格的多樣化發展是當今時代數據可視化中的主旋律。

結束語

綜上所述，在數據信息日益增多的今天，如何精準而簡潔的處理數據并對其加以分析利用，數據可視化技術到了至關重要的作用。而開源強大的Python利用第三方庫的結合，為我們處理日常數據提供了一種簡單易用的可能性。即使目前數據可視化技術已經發展多年，我們任然需要不斷發掘數據可視化的應用潛力，為我國的數據技術實力添磚加瓦，從容的應對未知的風險和挑戰。

參考文獻：

[1]崔迪，郭小燕，陳為.大數據可視化的挑戰與最新進展[J].計算機應用.2017-07-10.