數據可視化分析工具的案例
拆分數據與可視化，才能深入解析數據可視化
或許我們在討論”數據可視化藝術“的時候，太過于將其作為一個整體概念而忽略了這個領域更為宏大的重要組成部分：”數據“（Data）、“可視化”（Visualization）。
什么是數據？
來自Microsoft等研究機構的學者在2018年的數據下過一次定義：
數據：通過收集、整理和模型計算而輸出的詳細信息、計算成果及測量結果。并且這些信息可成為為未來推理和理解分析奠定基石的重要事實。
一言以蔽之：數據即信息。從你我今晚飯量到全球糧食總產，從周董新歌歌詞到世界rapper說唱風格，從中國2020年洪水到全球變暖。如此皆是信息。而數據根本上是信息的進一步精煉，或者轉述。這種精煉Nathan Yau多次在《Data Points》做出過一個比喻：好似攝影，數據根本就是在特定的時間和地點對現實世界信息的不完全捕捉(8)。照片中每個像素對真實世界色彩的記錄，只是最接近我們對自然世界觀察視角。陽光照之于萬物，萬物顯現各異，光憑一張照片，總歸有缺失有誤差。
數據也是一樣。數據集中每行每列，其實都是在對現實世界的各個元素的量化，可現實世界的復雜程度又不是通過單純的測量可以精確概括的。
什么是可視化？
可視化就是我們轉述游戲中最佳的下一環。“看”是我們人類利用自己視覺系統對于圖像信息的特殊處理方式，來消化大量信息的重要方法。將自然世界的信息可視化，是人類自古用來增強自身認知能力的主要工具。而我們的祖先已經熟練使用可視化長達千余年之久。數據可視化是理解與探索的工具
到此為止，我們終于可以回答最初的問題了。當數據與可視化結合之時，我們創造出了最符合我們信息消化系統的視覺工具，來幫助我們探索和理解自然世界。換句話說，探索與理解，是數據可視化的決定性特質。當一個所謂的數據可視化作品無法達成基礎目標（探索或理解）的時候，我們可以斷定，這不是一個好的可視化作品。
展開 自研流場可視化軟件（VTK數據可視化/數值模擬可視化）
</p><p>處理時序數據（時間步、快照、單步場），保留元數據（單位、坐標系、時間戳、網格信息、邊界條件等）。</p><p><strong>2.基本可視化能力</strong></p><p>標量場可視化：等值面、等值線、曲面切片、體繪制、色彩映射、傳遞函數、色帶注記。</p><p>向量場與張量場可視化：箭頭場、箭頭密度控制、流線、流束、路徑線、霧化/LIC 等。</p><p>體繪制與光照效果：體積渲染、霧化、光線追蹤、陰影與光照調參。</p><p>交互式切割/裁剪、平移/旋轉/縮放、裁剪體的布爾組合。</p><p><strong>3.高級可視化與分析工具</strong></p><p>流線、流束和粒子追蹤（在時間依賴數據中的粒子追蹤、時間步序列）。</p><p>渦結構與渦量分析：渦度、Q-criterion、λ2、swirling strength、渦核識別等。</p><p>標量-向量場聯合可視化：如在同一視圖中顯示溫度場和速度場的關系、等值面的疊加。</p><p>統計與分布分析：均值、方差、峰度、直方圖、PDF、時間序列分析、功率譜等。</p><p>數據降維與降噪：濾波、平滑、局部擬合、小波變換、降維方法（POD、ICA、DMD 等的可選實現）。</p><p><strong>4.時間與動畫能力</strong></p><p>時間步的逐幀查看、時間線滑塊、時間重采樣/插值、動態更改參數的可視化。</p><p>動畫導出（視頻、序列圖像）與時間軸標記。
展開 三維數據可視化與傳統可視化的差別
什么叫三維數字化?
以現階段大數據中心來說，關鍵存有投資管理、動環控制管理方法及其環境安全管理管理方法這三大層面的難題。投資管理層面，具體表現在無機房群控系統對策，無法使全部系統軟件高效率運作，欠缺空間布局及其財產自動化技術可視化工具，在平時維護保養層面，欠缺財產的查尋、精準定位、導航欄數據可視化運營專用工具。
在這類情況下，制造行業便從一開始的3D背景，轉變成有著一定互動交流工作能力的偽3D實體模型，最終轉變成可開展互動式、含有多種多樣視覺感受、仿真模擬的3D頁面。而且在3D渲染頁面下，也添加主機房投資管理、工程項目管理與環境安全管理等多種多樣機房管理作用。逐漸的擴張3D大數據中心數據可視化服務平臺的應用性、真實有效與可參與性的性能指標，產生了詳細的三維數據化管理服務平臺。
為何傳統式監控器會淘汰?
伴隨著大數據中心的工程規模越來越大，主機房計算機軟件的總數日益增加，機器設備相對密度愈來愈高，機房管理工作人員對大數據中心視頻監控系統的規定也愈來愈高，傳統式的機房監控系統軟件不能滿足機房管理工作人員對大數據中心“集中化監控器、統一管理方法”要求。主要表現在：
1.人機交互技術能力差，且頁面單一，簡易。情景單一，沒法總體查詢，比如環境監控系統，只有監控器自然環境，需轉換頁面才能夠見到別的內容。頁面數據信息無法定位至機器設備，造成 技術人員需根據實際名字，紀錄相對部位。且在產生常見故障時，沒法第一時間明確常見故障真實的地理位置。2.選用了多種多樣機器設備提交數據信息方法。這類方法造成 了常見故障點增加，且增加數據信息對服務器的借助性，一旦服務器互聯網通訊中斷，數據信息便遺失。
3.實際操作智能化系統相比于三維服務平臺低，很多數據信息必須技術人員根據了解后，才可一切正常收看。監控器內容簡單，及時性差。
展開 【Avizo?】為科學及工業領域數據提供領先的高性能三維可視化及分析解決方案
Avizo軟件具有直觀的工作流程和易于使用的圖形界面，提供豐富而先進的圖像數據處理、探索和分析功能，能夠處理任何形式的3D圖像數據集。
通過 microCT 掃描采集進行金屬泡沫分析
無論采取何種方式（X射線計算機斷層掃描、同步加速器，或電子顯微鏡）獲取數字數據，Avizo軟件都為解決“從研究到生產”的整個循環問題而提供優化的工作流程：從在實驗室中分析纖維、氣孔和基體，到在生產環境中對部件質量進行自動控制。
Avizo 軟件允許分析增強復合材料的纖維，計算長度、取向和密度。它還能檢測基體缺陷，如孔隙或異物、裂紋或分層，以及富集或干點。
Avizo軟件還能夠分析最新的微孔及（或）納米多孔復合材料的孔隙網格，使研究人員更好地了解材料特性，從而改進對復合材料制成的工業化部件的質量控制。在物理約束下對材料變形的分析也可用于對缺陷的損傷預測。
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關于 | 庭田科技
庭田科技，是一家專注于為企業正向研發提供專業的CAE/CAM/RDM/PLM軟件及高科技儀器設備的工程咨詢服務公司。總部位于上海市徐匯區，下設西安庭田信息科技有限公司，在深圳、香港均設有辦事處。庭田科技以最先進的技術、最完整的方案、最本地化的服務，賦能企業實現數字化轉型，構建智能制造生態系統。【全國熱線】400 633 6258
展開 
基于Web的三維數據輕量化可視化系統 Simright 3DLite
基于Web的三維數據輕量化可視化系統 Simright 3DLite
數巧科技三維數據輕量化可視化解決方案Simright 3DLite是一套完整的CAD/CAE仿真數據輕量化、可視化和共享技術，能夠幫助企業的設計人員、仿真人員、產品經理擺脫復雜和昂貴的CAE處理軟件，直接讀取仿真結果，加強了部門之間、組織之間的協同交流，極大的促進了制造企業仿真能力，信息化水平和生產力的提升。
[FRED] 數據收集面可視化
數據收集面可視化（Data Collector Surface Visualization）分析選項允許用戶指定模型中的某一表面，在光線追跡的過程中收集光線數據，并顯示或者輸出該面的照度（或相關的物理量）。該分析選項允許計算（包括多面體曲面面型在內的）任意形狀的曲面。同時，因為一個多面體曲面可被用來創建多個不同的面，該選項也是計算多個表面時的一個便捷方法，而不用建立多個分析面或者探測器實體。
“多面體表面Faceted Surface”面型的建立 參見 導入OBJ格式文件 ，OBJ文件由通過第三方CAD軟件建立或者 FRED的幾何體按OBJ格式導出的 參見 導出OBJ格式文件 。
文中的FRED案例場景是房間內墻角光源對物體的照明。案例中的四面墻壁和地板由一個多面體表面建立，被照射物體由另一個多面體表面表示。案例中，因為房間和物體的鍍膜屬性不同，所以使用兩個不同的多面體表面。在當前場景中，物體被某一角落的光源照射。
數據收集面可視化分析設置位于分析菜單欄下。顯示計算數據時，需要重點做一下設置。
? 繪制數據面 = 真 DrawDataFacets = True
? 數據顯示類型（選擇需顯示的物理量） DisplayDataType（choice of quantity to display）
? 顯示圖例 = 真 ShowLegend = True
? 數據收集面（選擇需要顯示的多面體曲面） Data Collector Surfaces（choice of which Faceted surfaces upon which to display data）
?
光線追跡后，數據會自動顯示在3D視圖中。
展開 數據收集面可視化
數據收集面可視化（Data Collector Surface Visualization）分析選項允許用戶指定模型中的某一表面，在光線追跡的過程中收集光線數據，并顯示或者輸出該面的照度（或相關的物理量）。該分析選項允許計算（包括多面體曲面面型在內的）任意形狀的曲面。同時，因為一個多面體曲面可被用來創建多個不同的面，該選項也是計算多個表面時的一個便捷方法，而不用建立多個分析面或者探測器實體。 “多面體表面Faceted Surface”面型的建立 參見 導入OBJ格式文件 ，OBJ文件由通過第三方CAD軟件建立或者 FRED的幾何體按OBJ格式導出的 參見 導出OBJ格式文件 。 文中的FRED案例場景是房間內墻角光源對物體的照明。案例中的四面墻壁和地板由一個多面體表面建立，被照射物體由另一個多面體表面表示。案例中，因為房間和物體的鍍膜屬性不同，所以使用兩個不同的多面體表面。在當前場景中，物體被某一角落的光源照射。
數據收集面可視化分析設置位于分析菜單欄下。顯示計算數據時，需要重點做一下設置。? 繪制數據面 = 真 DrawDataFacets = True? 數據顯示類型（選擇需顯示的物理量） DisplayDataType（choice of quantity to display）? 顯示圖例 = 真 ShowLegend = True? 數據收集面（選擇需要顯示的多面體曲面） Data Collector Surfaces（choice of which Faceted surfaces upon which to display data）
?光線追跡后，數據會自動顯示在3D視圖中。下圖為各表面的入射功率。
注意：如果需要顯示不同的物理量，你不用再重新光線追跡。
展開 15 python數據可視化（精講箱圖）
00 載入擴展庫
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
01 箱圖
x=np.random.rand(2000)*10
plt.boxplot(x)
plt.grid(axis='y',ls=':',c='b')
02 patch_artist的使用
x=np.random.rand(2000)*10
plt.boxplot(x,patch_artist=True)
plt.grid(axis='y',ls=':',c='b')
03 whis的使用
x=np.random.rand(2000)*10
plt.boxplot(x,whis=0.1,patch_artist=True,showfliers=False)
plt.grid(axis='y',ls=':',c='b')
plt.ylim(0,10)
04 showfliers的使用
x=np.random.rand(1000)*10
y=np.array([20,22,25])
x1=np.hstack([x,y])
plt.boxplot([x,x1])
plt.grid(axis='y',ls=':',c='b')
x=np.random.rand(1000)*10
y=np.array([20,22,25])
x1=np.hstack([x,y])
plt.boxplot([x,x1],showfliers=False)
plt.grid(axis='y',ls=':',c='b')
plt.ylim(0,25)
05 vert的使用
x=np.random.rand(2000)*10
plt.boxplot(x,vert
展開 16 python數據可視化（精講誤差圖）
,color='r',lw=1)
03 修改數據點的顯示
x = np.arange(8)
y = 2.5 * np.sin(x / 20 * np.pi)
yerr=0.2
plt.errorbar(x,y,yerr,ls='-.',color='r',lw=1,
marker='^',ms=10,mec='b',mfc='m',mew='2')
04 修改誤差棒的顯示
x = np.arange(8)
y = 2.5 * np.sin(x / 20 * np.pi)
yerr=0.2
plt.errorbar(x,y,yerr,ls='-.',color='r',lw=1,
marker='^',ms=10,mec='b',mfc='m',mew='2',
ecolor='k',elinewidth=3)
05 修改誤差棒邊界的顯示
x = np.arange(8)
y = 2.5 * np.sin(x / 20 * np.pi)
yerr=0.2
plt.errorbar(x,y,yerr,ls='-.'
展開 22 python數據可視化（精講坐標軸）
00 載入擴展庫
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
01 設置坐標軸位置
x=np.arange(3)
y=[0,1,0]
plt.axes([0.1,0.7,0.3,0.3],frameon=True,facecolor='y',aspect='equal')
plt.plot(x,y,color='b',ls='--')
plt.axes([0.4,0.4,0.3,0.3],frameon=False,facecolor='y',aspect='equal')
plt.plot(x,y,color='b',ls='--')
plt.axes([0.7,0.1,0.3,0.3],frameon=True,facecolor='g',aspect='auto')
plt.plot(x,y,color='r',ls='--')
02 隱藏坐標軸
plt.axes([0.1,0.6,0.3,0.3],frameon=True,facecolor='y',aspect='equal')
plt.plot(x,y,color='b',ls='--')
plt.axes([0.7,0.2,0.3,0.3],frameon=True,facecolor='y',aspect='auto')
plt.plot(x,y,color='b',ls='--')
plt.axis('off')
03 控制刻度線和刻度標簽的顯示 plt.setp()
x=np.arange(3)
y=[0,1,0]
ax1=plt.subplot(211)
ax1.plot(x,y)
ax2=plt.subplot(212)
plt.setp(ax2.get_xticklabels(
展開 13 python數據可視化（精講直方圖）
00 載入擴展庫
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
01 直方圖
x=np.random.randint(0,10,100)
bins=np.arange(0,11,1)
plt.hist(x,bins=bins,rwidth=0.5,align='left',color='r')
02 堆積（疊加）
x=np.random.randint(0,10,100)
y=np.random.randint(0,10,50)
bins=np.arange(0,11,1)
plt.hist([x,y],bins=bins,rwidth=0.5,align='left',stacked=True,color=['b','g'])
03 并列
x=np.random.randint(0,10,100)
y=np.random.randint(0,10,50)
z=np.random.randint(0,10,30)
bins=np.arange(0,11,1)
plt.hist([x,y,z],bins=bins,rwidth=0.5,align='left',stacked=False,color=['b','g','m'])
展開 
無可替代：工業正向設計中的數據可視化技術
界面搭建主環境(AutoDesianerFrame)：用戶通過拖拽方式實現UI界面的自定義搭建，便于后續實現參數數據與UI控件的動態綁定。
程序調用插件(ExeIntegratePlugin)：不同的程序支持執行不同的程序調用插件來識別程序啟動路徑和帶參數驅動方式。
數據抽取插件(DataExtractPlugin)：不同的模型支持執行不同的數據抽取插件來自動化識別輸入、輸出文件中的參數。當前針對主流商業工具模型都能夠實現快速化數據別與驅動。
組件可視插件(ComponentVisualPlugin)：參數數據支持以不同的界面展示形式進行動態展現，通過組件可視插件完成綁定參數數據的動態可視化展示。主要包括二維曲線、三維模型、工業云圖、行業儀表等可視化插件。
圖 3可視化集成仿真環境整體運行邏輯示意圖
三、相關案例介紹
3.1螺旋槳快速設計系統
以性能仿真驅動螺旋槳設計，通過干濕模態、強度特性、敞水性能、自航性能等模擬，實現設計螺旋槳的快速評判校核，并結合優化技術實現螺旋槳設計方案選型。系統基于ViSim框架構建，運行曲線圖表插件實現敞水性能曲線的動態繪制；運用三維模型構型插件實現螺旋槳基于剖面型值點的快速三維模型構型；運用仿真云圖可視化插件實現模態振型、應力分布、流場分布的直觀展示。
圖4螺旋槳快速設計系統封裝示意圖
3.2振動虛擬實驗系統
針對設備要進行抗震過程的需求，構建一套模擬試驗過程的虛擬可視化系統，實現面向振動實驗過程（包括模態、諧響應、地震譜、沖擊等）的動態模擬與可視化呈現。系統通過ViSim基礎框架進行擴展集成開發，結合三維模型可視化渲染插件、實驗過程儀表數據可視化插件等輔助用戶決策設備振動特性是否滿足設計要求。
展開 數據三維可視化的全介紹
隨著互聯網的迅速發展，數據維度越來越廣，結構越來越復雜，人們想要更明確，更快的認識和理解數據，傳統的二維平面圖已經不能滿足需求了。
數據可視化是指根據數據的性質、特征，以適當的方式（如圖形圖像）直觀、概念地顯示數據。幫助大家更好地理解數據，掌握數據中有用的信息。
數據可視化的發展與應用
數據可視化不是一種新技術，其起源可以追溯到20世紀50年代計算機圖形學的初期。隨著互聯網、計算機技術的迅速發展，各種數據可視化出現在人們的眼前。
近兩年來，大數據備受關注，互聯網端數據分析類產品正在崛起。企業自多年前構建IT系統以來積累了大量數據，這些數據對企業很有價值。
數據可視化應用可以分為三類：
宏觀態勢可視化：宏觀態勢可視化是指在特定環境下檢測隨著時間變化的目標主體，可以直觀、靈活、真實地顯示宏觀態勢，快速掌握特定領域的總體態勢和特征。
設備仿真運行可視化：通過圖像、三維動畫和計算機程序控制技術與實際模型融合，直觀地顯示設備，使管理員對于設備有具體的概念。設備的所有參數都一目了然，大大減少管理者的勞動強度，提高管理效率和管理水平。
數據統計分析可視化：被廣泛應用于商業智能、政府決策、公共服務、營銷等領域。通過可視化的數據圖表，可以清晰有效地傳達信息。
數據三維可視化的應用前景
1.三維可視化技術從計算機學科出發，已經滲透到各個學科。例如，在建筑、交通和醫學領域，三維可視化技術可以提高決策者的可預測性，并提前評估質量和成果，避免不必要的浪費和損失。仿真技術方面的應用可以為醫學手術實施、機械制造加工、礦物開采加工、水利設施建設等提供一定的決策作用。
三維可視化的發展不僅縮小了現實世界和計算機虛擬世界的差距，擴大了人們的視野，使人們更好地理解世界，而且對人們改造世界起到了很好的指導作用。
展開 11 python數據可視化（統計圖）
00 載入擴展庫
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
01 plt.bar(x,y,width,align,hatch,color,ec,fc,ls,lw,)
x=np.array([1,2,3,4,5,6])
y=np.array([3,1,4,5,8,9])
plt.bar(x,y,width=0.5,align='edge',ec='r',fc='b',ls='-.',lw='3',hatch='//')
plt.xticks(x,('q','a','c','e','r','j'),size=20,weight='heavy')
02 plt.barh(x,y,height,align,hatch,color,ec,fc,ls,lw,)
x=np.array([1,2,3,4,5,6])
y=np.array([3,1,4,5,8,9])
plt.barh(x,y,height=0.5,align='center',ec='r',fc='b',ls='-.',lw='3',hatch='//')
plt.yticks(x,('q','a','c','e','r','j'),size=20,weight='heavy')
03 plt.hist(x,bins,align,density,rwidth)
x=np.random.randint(0,11,100)
bins=np.arange(0,12,1)
plt.hist(x,bins,align='left',density=True,rwidth=0.5,ec='r',fc='g')
04 plt.pie(x,autopct,explode,labels
展開 10 python數據可視化（補遺）
); plt.axvspan(xmin,xmax,fc,ec,ls,lw,alpha)
plt.legend(loc)
Location String Location Code
=============== =============
'best' 0
'upper right' 1
'upper left' 2
'lower left' 3
'lower right' 4
'right' 5
'center left' 6
'center right' 7
'lower center' 8
'upper center' 9
'center' 10
=============== =============
plt.text(x,y,string,color,size,rotation)
plt.annotate(string,xy,xytext,color,szie,arrowprops=dict(headwidth,headlength,width,fc,ec,lw))
01 定義函數
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
t=np.arange(0,10,1/256)
xt=1.5*np.sin(2*np.pi*0.2*t)+3*np.sin(2*np.pi*0.3*t)
02 數據可視化
展開 