大数据信息可视化显示界面设计研究_刘畅.pdf

数据库系统设计Database System Design电子技术与软件工程Electronic Technology&Software Engineering208信息化社会的到来、发展，使数据的价值越发突出，高价值数据能够有效为个人、组织提供决策和管理依据，也被认为是各类主体之间竞争的核心要素之一。大数据作为一项在信息社会发展背景下得到研究、重视和运用的新技术，广泛满足各行业、企业的工作需要，价值十分突出。为进一步提升大数据的应用价值、效果，各地尝试将可视化技术与大数据技术进行联用，使大数据能够以可视化的形式提供服务1。信息产业发展指南、促进大数据发展行动纲要也为大数据技术的进一步发展、应用提供了思路。在此背景下，就大数据信息可视化显示界面特点、需求以及设计思路进行分析，具有一定的现实意义。1 大数据信息可视化分析1.1 大数据大数据（big data）是指规模较大，需要以现代技术方式获取、处理的信息化资源。以大数据为中心形成的工作方法，带有信息技术的典型特征，也被统称为大数据技术。从特点上看，大数据具有五个方面特点，即大量（Volume）、高速（Velocity）、多样（Variety）、低价值密度（Value but low）、真实性（Veracity），因其英文表达的首字母均为 V，也称 5V 特点。现代信息化社会，大数据的运用更趋普遍，由于很多环节使用的大数据带有一定动态性，尤其是商业活动使用的数据，静态模式渐渐不能满足数据使用、管理需要，可视化技术则为大数据的动态运用提供了一定思路2。1.2 数据可视化数据可视化并不是新生事物，早在 20 世纪 50 年代，计算机技术出现后，既有学者研究了数据可视化模式，并作出了初步尝试，但该技术真正得到普遍关注和运用，则始于 20 世纪 70 年代后期。一般认为数据可视化是关于数据视觉表现形式的科学技术，即以某种概要形式抽提出来的信息，包括相应信息的各种属性和有关变量3。数据可视化技术以及其理论带有一定的扩展性，随着技术进步和使用需要的变化而演变，早期其呈现的主要是静态数据，随着技术进步，数据处理的动态过程得到一定呈现，现代技术条件下，数据可视化能够延伸到大数据技术领域，以更多样的方式动态展示目标数据以及其变化过程，并以参数调整、预分析等方式，做数据变化规律的分析、预测，功能更突出和也更完善。2 大数据信息可视化显示界面特点2.1 直观性高大数据信息可视化显示界面，是指以数字化形式将大数据以及周边信息、变动过程等内容呈现给用户的界面，带有可操作、可查看等基本属性，其特点之一在于直观性较高。常规模式下，大数据的收集、处理过程，以及规律分析、动态预测等，均由服务部门独立完成，用户可以获取的多为分析结果，且结果一般需要根据用户提出的需求具体提供，可能不是全面的。在大数据信息可视化技术以及其显示界面的支持下，用户可以根据数据呈现的过程、不同方式了解大数据的其他有关信息，也可以通过参数变动、主动交互等方式，进一步获取与大数据有关的动态信息，如对信息变化的预测、对数据其他价值的挖掘等，直观性更强。2.2 具有层次性层次性是大数据信息可视化显示界面的基本特点之一。一般而言，大数据技术牵涉到的服务类别比较多样，大数据信息可视化显示界面设计研究刘畅（上海芯潭智能股份有限公司 上海市 200336）摘要：本文首先对大数据信息可视化显示界面特点进行分析，在此基础上，探讨该界面的各类需求，最后论述界面设计思路，包括基本设计框架、主界面设计、分级界面设计、辅助功能设计等，以服务大数据信息可视化显示界面设计活动，推动大数据技术的进一步运用。关键词：大数据信息；可视化；界面设计；个性化需求数据库系统设计Database System Design电子技术与软件工程Electronic Technology&Software Engineering209这些服务多不会集中到主界面中，以避免出现眼花缭乱、程序混乱等问题4。以企业经营数据为例，该类数据可细分为营业收入、利润水平、负债情况、主营业务成本变化等，如果所有数据集中到主界面，不同层次、属性的信息同步呈现，存在一定的混乱性。原则上应对信息进行归类，之后按照不同类别在主界面设置入口，使大数据信息的呈现更具层次化特点，用户可根据个人需求差异，调取、查看企业经营有关信息，评估其变化，通过参数调整等方式，进行数据的动态模拟，能够获取更具价值的接近预测信息，分层模式则保证信息的呈现的针对性。2.3 界面简洁易用从设计原则的角度出发，一切设计工作的目标在于满足用户需求，使用户能够认同设计功能。大数据信息可视化显示界面也具有类似特点，其界面整体强调简洁易用。具体而言，该特点是指界面内的功能区分应比较明确，能以用户熟悉的方式方法提供对应服务，如触摸服务、鼠标点击操作等。同时，界面内的功能分区不宜过于复杂，原则上主界面只提供基础功能分区入口，如大数据分析结果入口、动态模拟入口、既往数据库、多形式的数据分析过程和结果入口等。所有入口均应能够清晰表明其功能，且能够清晰提供入口连接位置，使用户不经训练或经过简单的培训、指导，就能掌握界面的操作方法，确保界面简洁易用5。3 大数据信息可视化显示界面需求分析3.1 基础功能需求大数据信息可视化显示界面的需求复杂，基础功能需要是其应用、研究的主要参考。基础功能包括四个部分，即清晰化的模块分区、明确的功能指示、必要的辅助功能呈现、系统参数调整。清晰化的模块分区，是指大数据信息可视化显示界面能够比较明确的将各功能分区以入口连接的形式提供给使用者，包括数据呈现、数据多样加工、建库与存储、数据调用等等。明确的功能指示，是指界面能够比较简明的呈现各模块、图标的具体功能，如以文字、箭头、颜色对不同功能模块进行区分，以必要的文字描述简述系统功能等，考虑到大数据信息可视化显示界面使用并不广泛，此功能设计有助于技术的应用推广。辅助功能的呈现，则强调改善大数据信息可视化显示界面使用便捷性，如一键退出、一键休眠、关闭设备等。系统参数调整主要包括界面亮度调整、系统声音自适应等，以设备管理为核心提供辅助功能。3.2 扩展性需求大数据信息可视化显示界面对扩展性存在一定需求。所谓扩展性是指系统能够在主界面下扩展出若干子界面，也是指大数据信息可视化显示界面功能能够持续优化，扩展出更多符合使用要求的新功能。如此前多见的常规操作界面只能在其所处现场进行人机交互，为便于进行管理，未来的大数据信息可视化显示界面应考虑远程交互能力，允许管理者在远程通过关联管理（如物联网）对界面进行管理、应用其功能，分析大数据信息。此外，扩展性也强调多终端的同步使用，如远程端、现场端的同步运用等，以保证大数据管理和运用的综合效果。3.3 易用性需求易用性需求，是指大数据信息可视化显示界面的操作、管理以及扩展运用等交互行为均应比较方便，以一键操作、简单交互即可满足，各类复杂的设计应尽量避免采用。如一键操作功能，此功能在现代智能终端普遍运用，大数据信息可视化显示界面的一键操作，可包括一键返回主界面、一键提取大数据资料、一键加工单一维度数据等。此外，易用性关注大数据信息可视化显示界面的可迁移能力，即界面以及其所属系统应具有一定的普适性，能够在智能手机、电子计算机或平板电脑中一体运用，在不同操作系统中也应保证使用能力，不存在技术不兼容等方面的问题，或兼容效果有所不足、但不足以影响使用。3.4 个性化需求个性化需求，是指大数据信息可视化显示界面在具有共性服务能力的同时，也能结合使用者的具体需要，完成个性化的设计、提供个性化服务。如用于企业管理的大数据信息可视化显示界面，应能在界面内提供本企业的相关信息，尤其是企业存储的大数据信息，以便与大数据信息进行对比。其他使用者也需要关注个性化需数据库系统设计Database System Design电子技术与软件工程Electronic Technology&Software Engineering210求，据此进行大数据信息可视化显示界面的设计。个性化需求并不是一种共性需要，原则上主要根据用户特点设计、提供，从简化功能、保证界面简洁易用的角度出发，也可予以减省、不做设计。4 大数据信息可视化显示界面设计思路4.1 基本设计框架大数据信息可视化显示界面的设计，以上述需求、特点为依据，基本技术框架、主要功能模块如图 1 所示。该模式下，服务端主要为各类操作者，包括现场操作人员和远程操作者，上述主体以主动交互的方式，将各类服务请求发送给交互界面，主界面下设若干分界面，包括大数据结果、大数据加工处理过程、既有信息库以及其他辅助服务等。如有必要还可继续下设分界面。该框架主要包括三个功能分区，即服务区、交互管理区、内置管理区。服务区即服务终端，该终端直接面向界面的操作人员，如企业管理者、组织内信息技术员等等，向上述主体提供操作设备，包括遥控设备、现场交互设备（如鼠标、键盘等等）。交互管理区为框架的核心区域，包括至少两个层次的操作界面，以大数据信息、过程、既有数据库的多样化呈现为基本目标，使大数据信息实现可视化，且保证其呈现方式的丰富性，如柱状图、矢量分析、信息的预测等等。内置管理区以计算机为核心，主要由工作人员为计算机编写程序，使大数据信息可视化显示界面的各项功能能稳定实现。此外，内置管理区还包括通信管理功能、扩展功能、逻辑控制能力等等。以通信管理能力，以保证大数据信息可视化显示界面以及其所属系统的可扩展性为目标，应提供可实现物理接入、虚拟接入的各类入口，这些入口是保证通信（即交互指令）能力的关键，可采用 CAN 总线系统和 PLC 逻辑控制器，为后续界面功能扩展提供保障。4.2 主界面设计大数据信息可视化显示界面设计上关注直观性、层次性、简洁易用，也应满足上述功能需要，其主界面设计可采用如下模式。结合图 2 信息可知，大数据信息可视化显示界面的主界面主要分为 6 个功能分区，包括四个核心功能分区和 2 个辅助区。左上角功能分区主要呈现大数据结果，可选不同的呈现方式，也可以直接查看大数据处理的基本信息，如迭代计算或简单的统计、矢量分析等。左下角为大数据模拟模块，可根据各类既有信息做其变化规律的预测，如企业的利润率变化、学校的学生规模波动、组织的成本削减规律等等。右上角为信息库模块，本组织已经建成的数字化信息库内存储有各类大数据信息，可通过该模块快速调取、查看、应用。右下角为系统设施模块，包括声音响度调节、语言语种选择、屏幕亮度调整等等。右侧底角可根据组织对大数据信息可视化显示界面的个性化需要，选取个性化服务以及辅助功能。右侧边缘则选取一些提升观感的装饰物，如绿植、企业文化宣传内容等，以改善界面的总体设计效果，避免界面内容过于单调的问题。4.3 分级界面设计图 2：大数据信息可视化显示界面（主界面）设计图 1：大数据信息可视化显示界面框架和功能模块数据库系统设计Database System Design电子技术与软件工程Electronic Technology&Software Engineering211大数据信息可视化显示界面的分级界面设计，更专注功能的针对性提供，其设计上也强调以模块化的形式，提升整体观感、保证界面简洁易用。以大数据结果的多样化呈现界面为例，此界面属于主界面的核心功能分区之一，点击该入口可进入分级界面（二级），二级界面的设计如图 3 所示。二级界面需要对主界面入口功能进行细化，以呈现具体的功能和大数据相关信息、结果。“大数据结果的多样化呈现”分界面包括四个模块，左上角为大数据结果（本次服务的简明结果），如大量数据键入后求平均数、方差计算等，以直接的数据作为工作结果，呈现给用户。左下角为大数据处理和分析过程（工作方式、各环节计算过程等），主要呈现处理的过程，使其可视化，便于用户跟踪其中某一个环节，以了解该环节数据波动情况、特点，做针对性的分析。右上角为不同形成的大数据结果呈现方式（饼状图、柱状图等），以不同的、比较直观的方式呈现大数据处理结果，便于人员选取适合的方式进行查看分析。右下角为定量和定性分析结果（按系统程序出具报告），主要用