【摘要】：隨著林業(yè)信息化與智能化技術(shù)的不斷發(fā)展,林業(yè)數(shù)據(jù)獲取與存儲能力的不斷增強,林業(yè)數(shù)據(jù)體量將持續(xù)增長,數(shù)據(jù)格式與種類也愈加多樣化。基于可視化可視分析方法深入分析和洞悉林業(yè)數(shù)據(jù)的模式和規(guī)律,解決林業(yè)生產(chǎn)科研中的問題,給林業(yè)行業(yè)的發(fā)展帶來了新的機遇和挑戰(zhàn)。森林容易遭受各種自然災(zāi)害的侵襲和人為因素的破壞,而森林病蟲害作為最主要的森林自然災(zāi)害,給森林資源帶來嚴(yán)重的威脅,給林業(yè)生產(chǎn)帶來重大損失。森林病蟲害數(shù)據(jù)的分析存在諸多困難和挑戰(zhàn)。首先,森林病蟲害數(shù)據(jù)體量大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、多層次且高維度,而且涉及時空屬性,不同時間和空間粒度的分析結(jié)果千差萬別。其次,數(shù)據(jù)中各屬性并非完全孤立,屬性間存在不同程度的聯(lián)系。利用傳統(tǒng)統(tǒng)計學(xué)方法進(jìn)行分析難以直觀地呈現(xiàn)數(shù)據(jù)間的聯(lián)系與規(guī)律,因而從中挖掘有價值的信息非常困難。數(shù)據(jù)可視化是一種使用人類可感知的視覺符號來增強數(shù)據(jù)認(rèn)知的有效方法,可以輔助數(shù)據(jù)分析者直觀地觀察和分析數(shù)據(jù)蘊含的規(guī)律。本文針對森林病蟲害數(shù)據(jù)分析中存在的問題,以交互式可視分析為研究核心,圍繞森林病蟲害數(shù)據(jù)建模、可視化和可視分析方案設(shè)計等問題展開分析和研究,以期為森林病蟲害研究與管理人員更好地管理、監(jiān)測森林病蟲害的發(fā)生發(fā)展,指導(dǎo)病蟲害的科學(xué)防治提供更有利的平臺。本文主要研究內(nèi)容和貢獻(xiàn)概括為以下幾個方面:1、設(shè)計了一種可視數(shù)據(jù)清洗方法,用于提高森林病蟲害數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)質(zhì)量。在數(shù)據(jù)清洗過程中為了比較森林病蟲害文本型數(shù)據(jù)的相似性,提出了文本型數(shù)據(jù)相似性匹配算法。針對森林病蟲害數(shù)據(jù)的特點,設(shè)計了可視數(shù)據(jù)清洗框架,對數(shù)據(jù)進(jìn)行交互式地檢測分析及清洗,實現(xiàn)對數(shù)據(jù)質(zhì)量的有效控制。2、設(shè)計了一種聚類數(shù)據(jù)可視分析方法,其可定量評估森林病蟲害發(fā)生情況在各地區(qū)的相似性。在可視化繪制算法研究方面,提出了權(quán)值均分有序樹圖布局算法對樹圖進(jìn)行優(yōu)化以展示森林病蟲害數(shù)據(jù)中的有序?qū)哟螖?shù)據(jù);提出了基于引力場的聚類邊綁定算法對平行坐標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化以展示森林病蟲害聚類數(shù)據(jù)的分布特征。基于此,提出了用于揭示各地區(qū)森林病蟲害發(fā)生相似性的數(shù)據(jù)聚類可視化方案。3、基于三種模型的多視圖協(xié)同可視分析方法的設(shè)計。提出了多視圖協(xié)同可配置模型,其可針對相似數(shù)據(jù)分析情景模式進(jìn)行配置;基于該模型針對不同的情景分析模式所包含的數(shù)據(jù)屬性是否一致,設(shè)計了不同的可視分析模板對森林病蟲害發(fā)生防治情況進(jìn)行分析研究。提出了層次關(guān)聯(lián)交互模型,該模型用于指導(dǎo)多個具有層次性的屬性進(jìn)行漸進(jìn)式關(guān)聯(lián)交互分析;基于該模型提出了分析不同病蟲害在不同地區(qū)的發(fā)生發(fā)展情況的交互式多視圖協(xié)同可視分析方法。提出了多組合多元線性回歸模型,該模型可以定量地描述多個自變量與單一因變量之間的多種組合構(gòu)成的線性關(guān)系;基于該模型和數(shù)據(jù)流模型并結(jié)合統(tǒng)計學(xué)原理和可視化技術(shù)提出了多組合多元線性回歸可視分析方法,針對森林病蟲害病情指數(shù)與可能導(dǎo)致其發(fā)生的影響因素的特點展開分析研究。4、設(shè)計并實現(xiàn)了基于森林病蟲害數(shù)據(jù)的可視分析原型系統(tǒng)�；谡撐乃岢龅哪Ｐ秃头椒�,結(jié)合森林病蟲害發(fā)生防治的時序、地理、災(zāi)害等級、災(zāi)害種類等特征,綜合考慮不同時期、不同地區(qū)的發(fā)生防治情況,以及導(dǎo)致森林病蟲害發(fā)生的影響因素等數(shù)據(jù),實現(xiàn)對森林病蟲害的多角度綜合性分析,從而提供一種快捷、方便的森林病蟲害數(shù)據(jù)觀察及分析工具。5、基于論文所設(shè)計實現(xiàn)的原型系統(tǒng),針對真實的森林病蟲害數(shù)據(jù)進(jìn)行研究,分析病蟲害數(shù)據(jù)的時空特性及多維屬性間的關(guān)系,對森林病蟲害發(fā)生的影響因子進(jìn)行探索,以期找到影響病蟲害發(fā)生的關(guān)鍵因子。實施了相關(guān)用戶研究和專家評估以驗證上述所提模型、方法等的可用性和有效性。本文研究工作結(jié)合了數(shù)據(jù)挖掘、可視化分析和數(shù)理統(tǒng)計方法,為解決森林病蟲害數(shù)據(jù)分析和利用面臨的問題,探索了新的思路和技術(shù)手段;為輔助森林病蟲害研究與管理人員全面掌握森林病蟲害發(fā)生防治情況,采取科學(xué)防治措施提供依據(jù)。
【學(xué)位授予單位】：北京林業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TP311.13;S763
【圖文】：

確定了研究課題，提出了本文需要解決的相關(guān)問題，明確了具體的研究內(nèi)容和逡逑相關(guān)研究方法。對數(shù)據(jù)可視化及森林病蟲害相關(guān)知識進(jìn)行了多渠道收集整理，進(jìn)而逡逑對森林病蟲害數(shù)據(jù)可視分析方法展開研究。本文研究技術(shù)路線如圖１．１所示。逡逑１．４本文組織結(jié)構(gòu)逡逑章節(jié)分布與相互關(guān)系見圖１．２所示。逡逑本文從研宄數(shù)據(jù)可視分析技術(shù)出發(fā)，針對森林病蟲害數(shù)據(jù)的特征和分析需求，逡逑提出了不同的可視分析方法。本文的章節(jié)安排如下：逡逑第一章：緒論。闡述了森林病蟲害數(shù)據(jù)可視分析的研究背景和意義，分析了當(dāng)逡逑前該領(lǐng)域研宄數(shù)據(jù)展示和分析及可視化呈現(xiàn)手段中存在的問題，以及著重概括了逡逑本文的主要研究內(nèi)容，同時介紹了本文的技術(shù)路線及論文的組織框架。逡逑６逡逑

必不可少的，都會直接影響可視化的效果�？梢暬恼麄�過程中是以數(shù)據(jù)流向為主逡逑線的，主要包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)處理和變換、可視化映射和繪制等模塊，逡逑如圖２．１所示為可視化流程圖。在數(shù)據(jù)可視化的過程中，數(shù)據(jù)作為可視化的對象，逡逑首先對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，而采集到的數(shù)據(jù)質(zhì)量很大程度上會對可視化結(jié)果產(chǎn)生影響。逡逑在可視化之前需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行特征分析，了解數(shù)據(jù)具有哪些屬性，哪些類型，做到逡逑有的放矢地解決問題。為了獲得可視化所需的數(shù)據(jù)，需要對其進(jìn)行去噪、清洗、特逡逑征提取等變換與處理。整個數(shù)據(jù)可視化過程中的核心任務(wù)是可視化映射。通過把數(shù)逡逑據(jù)映射為各種形狀、標(biāo)記、顏色、大小和位置等，同時加入人機交互技術(shù)，最后將逡逑各種可視化形式繪制為展示視圖，讓用戶能通過交互式分析直觀洞悉數(shù)據(jù)背后的逡逑規(guī)律。整個數(shù)據(jù)可視化的過程就是數(shù)據(jù)空間到圖形空間的映射。逡逑原始數(shù)據(jù)邐廣預(yù)處理數(shù)據(jù)ｈ邐關(guān)注數(shù)據(jù)邋一｜邋Ｈ可視化形式一｜邋ｒ＞邋視圖逡逑—－－邋邋邋邋邋邐邐邐邐？＊邐＾邋邋邋邋邐邋—邐邐邐Ｊ邐Ｌ逡逑－？邋數(shù)據(jù)分析邋」Ｌ數(shù)據(jù)處理和變換」＾邋可視化映射邋Ｊ邋＾邋繪制邋一逡逑＊邋邋—邋■邐？邐邋Ｉ—邐—＿！邐Ｉ邐邐Ｉ逡逑＾＾邋Ｖ邐，邐７逡逑１邐Ｉ逡逑數(shù)據(jù)邐：邋圖形逡逑圖２．１可視化流程逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋２．１邋Ｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎ邋ｐｒｏｃｅｓｓ逡逑２．邋１．邋３數(shù)據(jù)可視化在各領(lǐng)域應(yīng)用現(xiàn)狀逡逑在當(dāng)今信息時代，數(shù)據(jù)可視化的身影隨處可見。根據(jù)領(lǐng)域?qū)?shù)據(jù)可視化研宄進(jìn)逡逑行劃分

森林病蟲害數(shù)據(jù)可視分析方法研究接交互逡逑圖展示中，各視圖從不同的角度對數(shù)據(jù)進(jìn)行了展示。當(dāng)用戶興趣的數(shù)據(jù)，其他視圖跟隨進(jìn)行和該感興趣數(shù)據(jù)相關(guān)的數(shù)據(jù)點圖矩陣中，用戶通過在某一視圖中刷取某一區(qū)域中的數(shù)據(jù)相關(guān)的數(shù)據(jù)。逡逑混合可視化方法分析逡逑大數(shù)據(jù)時代數(shù)據(jù)的不斷增長，抽象數(shù)據(jù)的可視化表達(dá)也越來越圖表的展示形式已無法滿足用戶對數(shù)據(jù)分析的需求。如何將單進(jìn)行整合以展示更多的數(shù)據(jù)信息成為當(dāng)前研究的一大問題，由念和技術(shù)應(yīng)運而生。逡逑

本文編號：2792382