时间：2023-06-15 17:26:37
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇可视化技术研究，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
【关键词】房产测绘信息;三维可视技术;Web环境;房产测绘; 三维技术
中图分类号： P2 文献标识码： A 文章编号：
一．引言
房产测绘是运用测绘仪器、测绘技术、测绘手段对测定房屋、土地及其周围的自然状态、位置、数量、质量和利用状况进行专业绘制。三维可视化技术是对房产测绘的表达工具，是通过模型的建立和三维空间的组合，显示和描述房产状况的一种工具。Web环境的引入是对三维可视化技术的延伸，是通过浏览器对房产测绘信息的扩展，这突破了地域的限制。目前，国外的Google 地球(Google Earth)软件，可以通过互联网浏览地球任意一个地方，我国国内很多城市都通过网络了3D城市地图，真正做到足不出户，便知天下。三维可视化技术的应用，扩大了人们的视野。但是由于房产测绘信息三维可视化技术本身就是非常复杂的技术，加上Web环境下的不同干扰因素，使得房产测绘三维可视化技术在Web环境中还存在诸多问题。
二.现阶段Web环境下房产测绘信息中三维可视化技术的应用。
Web环境下的房产测绘信息的三维可视化是在GIS地理信息系统、GPS全球卫星定位系统、RS遥感系统、VR全景技术等基础上，以房产建筑进行三维建模，综合区域其他资源和信息，通过Web互联网环境，形象直观的显示房产相关信息的技术。
Web环境是具有交互性的，在Web环境中，用户通过填写FORM表单向服务器提交请求，服务器根据用户的请求返回相关信息。在房产三维可视化技术中，房产测绘信息是具有区域性的，在Web环境下，这一区域就是用户希望看到的，所需要了解的区域，即感兴趣区域（AOI）。房产测绘信息通过WebGIS的支持，在互联网的浏览器中显示房产的相关信息，用户通过FORM表单选择请求了解的区域，客户端将请求提交给信息处理服务器，服务器在收到请求后，将该区域内的房产信息进行实时建模，自动构建区域内的三维场景，在构建完成后，将区域内的三维场景的数据包返回给客户端，客户端实时显示区域内的三维场景，满足所希望了解的需求。这是基于B/S模式的常规数据流方式，是房产测绘信息的三维可视化技术在Web环境中的基本工作流程。
在计算机交互式图形处理中，一般的实时动画需要图形刷新频率为每秒25-30帧，这也要求在建模和绘制等数据处理中必须在17μs内完成，这促使在三维建模的效率和数据处理策略上都要有高要求。由于房产测绘的三维场景中包括几何模型、纹理和属性等数据，这导致数据量的增大，由于网络带宽（固定时间内，能通过的最大位数据）的制约和网络吞吐量的原因，对三维可视化技术的效果响应速度造成很大的影响。
在Web环境一致的情况下，房产测绘信息三维可视化技术的网络响应时间受建模的效率和数据量的影响。房产测绘信息量巨大，在建模中需要表述的因素也较多，而且由于房产的差异性，导致建模工程量大。由于三维可视化技术在房产测绘信息上技术的不足，导致在处理策略上缺乏经验，由此产生的是数据量的巨大。在房产测绘信息三维可视化场景中的WebGIS自动构建存在较多的难题，这些因素都阻碍了三维可视化技术的功能完善和快速发展。
目前，在可视化软件上一般采用IBM Visu-alization Data Explorer和Open In-ventor等可视化系统，在建模时，要根据数据模型需要进行合适的转换。由于这些软件开发周期长、需要投入大量资金，同时数据的兼容性较差，开发成果无法实现网络，这些问题都造成房产测绘信息的三维可视化信息传递滞后，造成信息失效。
目前很多房地产网站开始推出通过互联网远程三维看房的业务。用户通过WebGIS浏览，获取小区的建设、楼盘的显示等场景信息，对于小区绿化和公共资源等信息则需要通过文字介绍进行了解，由于提供的资料有限，用户无法根据自身需要，了解自己想知道的信息。
三.Web环境下房产测绘信息三维可视化技术的发展。
1.模型库的建立。
模型库是对单个模型的资源综合，是存储模型的资料库。在房产信息三维可视化中，是以房产基础-地形信息为对象，以分散实体为单位进行构建的，这其中房屋是最主要的组成部分。在三维模型构建时，可针对具体房屋，预先建立房屋模型。对单个对象建立多种式样的模型，如不同类型的屋顶、不同结构的房屋、风格迥异的建筑物等，将这些模型进行分类整合，便于在进行建模时可参考调用。模型库建立后，三维场景是通过模块的“搭积木”进行参数组合，完成建模。在三维模型库中，服务器端的工作从单个模型的建立变成了模型的组合，通过预先的模型建立，可以节省建模时间，有效提升建模的效率，这符合Web环境中实时构建的需要。
在模型建立后，要对附加信息进行表述，如小区绿化资源、配套设施情况等，将三维场景和二维房产平面图进行结合，将实体的属性信息和实体场景进行整合。对小区楼盘的地理位置等，进行合理的表述，提高房产测绘信息三维可视化的实用性。
2.服务器端数据处理。
通过预先的模型数据库的建立，可以实现实时建模，同时也可减少网络响应时间，但这对于服务器端提出了高要求。对于模型库来说，资源需要越多越好，信息量越大越好，资源越多越能实现实时构建的准确度，信息量越大越能完善信息程度，这无疑就加重了服务器的负担。在服务器端，要对数据存储量要进行合理的压缩和整合，对数据的安全性能要加强。
3.房产测绘信息三维可视化的实时构建与实时显示。
通过模型数据库的建立提高了建模的速度和效率，在优化网络结构和扩大网络吞吐量的条件下，对软件实时进行改善。通过WebGIS平台的支持，对房产的三维实景可以快速、有效、及时的通过Internet Web给用户实时显示，这要求对房产测绘信息的管理模式和应用范围、展示的方法和产品等方便进行改变。
模块化的模型数据应用，可通过模型库的单个模型的调用，利用相同的基础数据，进行快速建模。对模型库中的模型要建立参考复用的数据库，这样可便于在建模时加快建模速度。依据实时信息，对用户需要了解的信息进行分析处理，通过信息的调用、建模、，对房产测绘信息进行三维可视化实时显示。同时要对场景进行多方案开发，便于用户从不同的视角进行浏览、鸟瞰、飞行房产三维场景，以此来满足用户的多方面需求。
模型库的参考复用不能是简单的复制拷贝，对操控的多级复用，要设置一个参考指针，通过指针复用三维模型，通过参考复用的参数化指针调用，可以在很大程度上降低数据冗余，最大限度的减少三维场景数据量。
四．结束语
Web环境下的房产测绘信息三维可视化技术从出现到完善，需要一个长期的过程，随着计算机技术和互联网技术的快速发展和进步，房产信息的Web三维可视化将真正实现实时化、情境化、真实化、实用化。
参考文献：
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[3] 寇付友 房产测绘三维场景数据网络关键技术研究 [期刊论文] 《科技资》2012,(16)
【关键词】大数据；三维场景；快速可视化；LOD；GPU
1 引言
地理信息系统（Geographic Information System，GIS ）是一种采集、存储、管理、分析、显示与应用地理信息的计算机系统，是分析和处理海量地理数据的通用技术。随着人们对GIS行业越来越深入的了解，伴随着计算机软、硬件技术和通信技术高速迅猛的发展，GIS已然渗透进入国民生产的各个行业和国民生活的各个方面。然而传统的GIS技术仍然存在着明显的缺陷，主要表现为它以处理二维信息为主，把连续分布的三维现实世界抽象成二维的数字信息，不能给人以自然界三维空间真实物体身临其境的感受。三维GIS是GIS技术发展的重要领域，是进行全方位、多层次、多要素时空分析的基础，开发结构简单、功能完善的真三维GIS软件是当前GIS研究人员的重要目标。由于空间数据具有的数据量庞大、内容丰富等特点，使得三维GIS中要处理的空间数据量远远超出了当前计算机硬件所能处理的能力，该特点已经成为了三维GIS可视化的制约性因素。
层次细节（Level Of Detail， LOD）思想提供了一个解决庞大数据量与快速可视化问题A方向LOD技术主要是根据人眼的视觉原理，一个物体距离人眼越远，人眼看到该物体的细节也就越少，因此系统就可以将距离观察点较远的物体用较粗粒度的模型来代替，从而在不降低视觉效果的前提下大幅度降低了计算机需要处理的数据量，解决了系统的实时动态显示效果。在同样大小的显示范围内，采用LOD技术可以使数据处理量基本保持不变，这一特性对海量空间数据的实时三维可视化是非常重要的。
近年来，随着计算机图形处理器（Graphic Processing Unit， GPU）的计算能力的提升，极大的提高了计算机图形处理的速度和图形生成的质量。GPU技术的极速发展一方面提高了图形处理的计算速度，另一方面还促使了一些与图形处理相关的硬件技术的进步，比如：具有可编程的像素处理模块和具有顶点处理功能的图形硬件@染管道。在3DGIS可视化方面，LOD模型正朝着与GPU集成的方向发展，建模的方法已经不再是逐个选择某个多边形进行绘制，而是在大量的多边形组中选择一组进行批量绘制，建立适合于现代GPU处理的LOD框架，不再追求尽可能的减少多边形的绘制，只要能达到硬件的绘制要求即可。
本文基于对LOD与GPU技术的研究，设计并实现了一个3DGIS平台，并利用该平台解决了海量空间数据实时三维可视化问题。
2 LOD金字塔构建
本文使用的LOD金字塔模型是基于四叉树结构，以分层分块的方式构建的。利用这种方式组织的金字塔模型具有以下特点：
（1）对于树中任意相邻的层，从上到下，分辨率呈双倍递增关系，这样可以很方便的使用四叉树索引技术进行快速定位。
（2）树中每个节点对应一块区域，这样可以直接提供不同分辨率的数据而无需实时重采样。
在构建金字塔时，首先把原始栅格数据作为金字塔的底层，并对其进行分块，形成底层瓦片矩阵。在底层的基础上，从左下角开始，从左至右、从下到上按每2×2个像素合成一个像素的方法生成像素矩阵，并进行分块，形成上一层瓦片矩阵。
分层分块后的文件命名要能反映出数据所在层数和数据的坐标信息，本文采用如下命名规则：Dataset Name＼Level of LOD＼FileX＼ FileX_FileY.abc，其中，Level of LOD为数据所在金字塔模型的层号，FileX为块的行号，FileY为块的列号。利用该规则可以实现文件名与文件坐标之间的换算。
3 GPU高速并行计算
图形处理器（Graphic Processing Unit，GPU）是一个专门用于图形渲染的微处理器，它可以快速的操作和改变内存以加快输出帧缓存中的图像。
在GPU处理器出现以前，显卡只负责图形渲染的操作，大部分的运算处理都由CPU来实现。在GPU出现以后，主流计算机中的处理器大都包含CPU和GPU，由CPU和GPU协同结合来完成大数据量运算和图形@染的工作。CPU和GPU协调工作，CPU负责处理逻辑性强的事务处理和串行计算，GPU则专注于执行高度线程化的并行处理任务。与CPU相比，GPU在运算能力和存储器带宽上具有明显的优势，它可以通过增加并行处理单元和存储器控制单元的方式来提高计算机的并行处理能力和存储器带宽。与CPU相比，GPU具有很多优势：
（1）高度并行性：GPU具备多个@染管道，能并行处理多个顶点和像素数据，具有很高的并行性；
（2）GPU具有向量运算架构，使得其在处理大规模向量运算时性能更佳；
（3）只读高速缓存：GPU中的缓存是只读的，其主要功能是用于过滤对存储器的请求，减少对显存的访问，这使得它比CPU更适合于流处理计算，处理逻辑分支简单的大规模数据并行任务。
4 3DGIS平台设计与实现
本文结合LOD与GPU技术，通过C++语言，使用Microsoft Visual Studio 2012开发工具开发了一套3DGIS软件平台，其功能设计如图1所示。
如上图所示，配置文件中存储一些系统相关参数，如默认图层等，系统初始化时通过配置文件模块读取配置文件内容并创建默认对象；场景控制模块负责事件监听，并保存事件触发后相关场景参数的修改；数据调度模块使用基于四叉树的瓦片检索算法检索当前场景的可见瓦片，并负责在缓存或服务器中获取数据；渲染模块通过构建地形网格和纹理贴图产生三维场景。测试结果显示，当三维窗口大小为800×600时，平均帧频为24.8帧/秒。
5 结束语
本文利用LOD金字塔与GPU的高度并行计算能力和可编程性解决了3DGIS中大数据量场景的快速可视化的问题，并取得了良好的实验效果。本文的主要创新点是将LOD与GPU两项技术相结合，并成功应用到3DGIS软件的开发中。
系统在实现时，为了明确系统目标，降低编码工作量和数据整理搜集的工作量，仅从局部角度考虑三维GIS的快速可视化，没有像Google地球和NASA的WorldWind那些从全球的角度来实现系统的三维可视化，这也是本文下一步考虑解决问题。
参考文献
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关键词：城市园林景观 普查数据 三维可视化
中图分类号：P2 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）04（c）-0015-02
随着计算机信息技术和网络技术的飞速发展，传统的二维数据可视化和查询分析功能已不能满足园林从业人员对城市园林景观的规划、设计、管理等工作需求。
目前，园林景观可视化技术逐渐从平面的手绘透视图、效果图合成照片向三维立体的景观动画、仿真表现发展，本文研究的是仿真应用为目的，基于CAD设计施工图和现状普查GIS数据的城市园林景观三维可视化技术。
三维可视化技术的应用，使得城市园林景观设计和管理统筹突破了二维平面和纯粹展示的限制，在仿真平台上能快速全方位多角度的表现出园林设计对现状城市景观的影响，能根据查询到的现状园林景观信息进行城市园林工作的管理统筹，提高规划设计工作的效率和园林管理决策工作的科学性。
1 研究背景
浙江省某市林业和园林局2010年启动了“数字绿化”管理平台建设，旨在建设精细化、可视化、智能化和一体化的绿化管理平台，提高管理设计工作的效率和科学性。该市林业和园林局三维实景展示项目是其子项目，为“数字绿化”提供直观的城市园林景观三维基础数据库，具体内容为：（1）城市重点园林景观工程模型数据。（2）行道树及绿地附属绿地、古树名木、公园绿地模型数据。基于该数据库，使用者能迅速在绿化管理系统上查看到城市园林景观建设现状及植物种类、树高、胸径、种植面积、管理责任单位等相关信息。
2 基于仿真应用的城市园林景观三维可视化
2.1 数据准备和数据源分析
由于城市公园内既有现状建成的园林景观，也包含正在施工或待建区区域，因而其对应的数据源是现状普查GIS数据库和CAD设计施工图。
CAD设计施工图表达了城市园林景观设计者的设计理念和设计意向，包括地形地貌平面和竖向规划、园林建筑小品平面位置整饰铺装以及绿化植被分布等形态，如图1所示。
现状建成数据来源于现状地形图和普查获取的城市园林景观GIS数据。其中，普查GIS数据按照绿化分类，分成包括大树名木在内的3份点数据、包括公园绿地在内的11份面状数据和对应的4份绿地属性关联子表（公园绿地关联子表、居住区及单位绿地关联子表、道路绿地关联子表和道路附属绿地关联子表），通过“绿地细斑代码”属性字段进行关联，如图2所示。
2.2 技术流程和方法
为了满足客户需求，城市园林景观的三维可视化仿真要素包括：地形地貌、园林建筑小品和绿化植被。
其可视化的主要技术路线有两点：（1）地形地貌、园林建筑小品基于CAD施工设计图和现状地形图，利用3dsmax软件进行多边形建模，结合现场实拍照片进行纹理映射，统一光影和色调烘焙后，通过数据格式转换加载到仿真平台上，利用该平台实时驱动完成三维可视化。（2）对于设计施工阶段的绿化植被，可视化基础来源于CAD设计施工图，在3dsmax中利用ForestPackPro插件进行植被布置，映射符合设计意向的植被纹理；而对于现状建成阶段的绿化植被，则根据普查GIS数据中的公园斑块文件自动生成点位数据，在仿真平台上直接关联植被符号，达到逼真的可视化效果。
其技术流程按照三维可视化仿真要素分述如下。
（1）地形地貌要素的构建，是整个可视化流程的基础，所有园林建筑、小品以及绿化植被都必须无缝接合在地形地貌上。在地形图上提取出等高线和高程点，使用EPS软件生成具有真实高程变化的5米DEM网格，输出VRML格式文件导入到3dsmax中，继而进行人行道等铺地细分，并将经过Photoshop软件处理后的真实环境照片帖图映射到模型上，建成模拟真实的地形地貌模型。
（2）园林建筑小品等要素，按照传统的3dsmax建模方法进行。考虑到局部园林景观的布局需要在人视低点角度进行浏览查询，因此大于1米的建筑构件结构必须通过多边形模型来表现，使建筑模型更贴近真实性。
（3）绿化植被要素，则根据设计施工阶段和现状建成阶段的不同分别进行。设计施工阶段以CAD设计施工图为依据，把设计图布置好的植被通过Photoshop软件处理成一个个白色像素点，形成一张黑底白点的植被分布图。通过3dsmax插件ForestPack Pro关联分布图自动生成跟随地形的绿化植被，纹理映射比例通过插件参数控制，从而快速地进行植被布局；对于现状建成阶段，为了确保植被模型的真实性，以普查GIS数据作为基础数据进行景观三维可视化。由于记载有详细属性数据的公园斑块文件是二维面状数据，必须以斑块范围内的总植物棵数作为依据，通过编程让程序自动生成对应数量且不带属性的二维点状数据，然后在EXCEL中通过VBA编程将植物属性字段列表自动关联到点状数据上。在3dsmax中获取该点状数据对应位置的地形高度值后，根据点对应的植物名称在仿真平台上通过关联植被符号来实现三维可视化。
整个可视化流程如图3所示。
2.3 成果技术指标
不同的城市园林景观三维可视化仿真要素，其主要成果技术指标如表1所示。
2.4 效果截图（如图4）
3 结语
本文叙述了以仿真应用为目的城市园林景观设计施工阶段和现状建成阶段的三维可视化技术方法和流程。通过该技术建立的城市园林景观三维基础数据成果，成功集成到“数字绿化”管理平台上，实现在三维可视化环境下的设计、管理和决策工作，直观真实、有据可依，带来了显著的社会效益和经济效益，对同类项目实施具有一定的借鉴作用。
本文提出的技术方法和流程有效解决了园林景观的三维建库、三维可视化的技术问题，对推进三维仿真技术在林业和园林领域的应用具有现实意义。相信随着我国林业和园林管理理念的发展，林业和园林管理工作推向精细化、可视化、智能化和一体化，三维仿真、可视化技术将为林业和园林的设计管理统筹带来质的飞跃。
参考文献
[1] 毛琼，罗传文，单瑶瑶.结合GIS创建三维可视化园林景观[J].黑龙江生态工程职业学院学报，2007，9，20（5）：21-22.
【关键词】创新数据；可视化方法；管理研究
视化技术使得人们不再局限于通过文本或关系数据表来观察和分析数据信息，转而以更直观的方式研究数据并发现其中隐藏的关系，将单调乏味的数据及其内涵关系美观形象地展现在人们面前。根据实现原理的不同，数据可视化方法可以划分为基于几何的技术、面向像素的技术、基于图表的技术、基于层次的技术、基于图像的技术和分布式技术等。
目前，数据可视化技术已经在电子商务、数据仓库、社交网络、计算机网络等信息领域得到了普及应用。由于信息可视化技术及其应用范围非常广泛，在本文中，我们仅侧重于网络数据的可视化技术研究（这儿的网络数据是指通过网络测量、网络管理和安全等研究工作所取得的原始数据），主要介绍几种典型的网络数据可视化方法和相关的应用实例。
一、计算机信息领域可视化技术的需求
随着网络技术的发展和网络规模（特别是Internet）的不断扩大，网络已经成为人们日常生活的必不可少的一部分。同时，人们对网络服务质量（QoS）的要求也越来越高。因此，网络性能监测、网络管理、网络安全等已经成为网络技术研究和应用的重要组成部分，而网络数据可视化技术在其中所起到的作用也越来越关键。
首先，为了实现性能监测的目的，管理人员必须即时对网络中设备的工作负荷，即数据流量、链路利用率、丢包率、延时等各项性能参数进行定量评价。因此，网络性能的可视化是网络运行中重要的组成部分；其次，在针对园区网、骨干网以及因特网的管理和研究过程中，网络拓扑、IP地址和AS域分布范围的可视化也一直是研究人员的重中之重；最后，针对网络安全的恶意攻击行为，如扫描、蠕虫、病毒等造成的安全事件、异常流量及影响范围和演化趋势的可视化也具有非常重要的实际意义。
与其他领域的可视化需求相比，网络数据的可视化具有三个特点：一是网络数据与时间紧密相关，因此时间序列数据的可视化是其重要研究内容；二是由于网络数据的海量性和复杂性，需要快速实时地进行数据处理和分析来获得可视化结果；三是网络数据的可视化以真实性为首要目的，在保证正确显示数据的基础上实现可视化结果的美观性。目前，CAIDA、IEPM、SecViz等测量和研究组织和团体已经提出并实现了许多适用于网络数据可视化的方法和工具。概括来说，网络数据的可视化主要以基于图表和基于图像两种可视化技术为基础，其中基于图表的可视化技术主要用于网络性能的可视化，包括折线图、散点图、柱状图、饼图等多种方法，基于图像的可视化技术主要用于网络管理和安全研究数据的可视化，包括气象图（WeatherMap）、热图（Heat Map）以及三维图像可视化等许多方法。总之，通过网络数据的可视化，可以实现：
1.方便快速地获取更多的网络性能、网络状态等参考信息；
2.深入了解和分析已知的网络现象和规律；
3.能够从繁杂的数据中找出其中蕴含的关系，发现新问题并提出解决方法。
因此，深入研究和使用数据可视化技术对于开展网络监测、网络管理以及网络安全等研究工作具有重要意义。下面我们将通过实际的图例来详细介绍几种典型的网络数据可视化方法及其应用。
二、计算机基于图像的可视化技术
网络气象图
网络气象图是一种直观的显示网络拓扑、设备节点和链路状态等网络数据信息的可视化工具。网络气象图最早是由Panagiotis Christia实现的一个基于Perl的开源的可视化工具，以后Howard Jone又在功能、界面等方面进行了许多改进，发展成为一个受到普遍欢迎的网络数据可视化技术。
目前，网络气象图在国外许多网络中得到了实际部署与应用，国内的CERNET、中国科技大学等也都使用网络气象图作为一种网络拓扑显示和监测的方法，网络气象图能够实时显示网络节点状态、链路利用率等信息，实现网络拓扑、网络设备和链路状态的实时监控。随着网络技术和应用的发展，网络气象图开始与Flash动态显示技术、Google Maps等新的可视化方法相结合，从而能以更加直观友好的方式显示丰富的网络状态信息，典型的代表是GlobalNoc的RealTime Atlas项目。这里面的数据管理，又称为“数据资源管理”，包括所有与管理作为有价值资源的数据相关的学科领域。对于数据管理，DAMA所提出的正式定义是：“数据资源管理是指用于正确管理企业或机构整个数据生命周期需求的体系架构、政策、规范和操作程序的制定和执行过程”。这项定义相当宽泛，涵盖了许多可能在技术上并不直接接触低层数据管理工作（如关系数据库管理）的职业。
参考文献：
关键词：数字人体技术；经络；探索
我国传统医学有着几千年的历史，但是，关于中医的经络理论，自马王堆医书、黄帝内经以来，均是朴素的唯物主义描述，缺乏人体解剖学和组织学基础。数字人体包括虚拟人、物理人、生理人，构建数字人体的现代高科技手段就是数字人体技术。数字人体学是利用现代高新技术研究人体的基因、蛋白质、细胞、组织、器官、系统乃至整个人体数字化及其规律的科学[1]。利用现代数字人体技术研究人体经络，探索经络的实质，目前已有一些进展。
1 多光谱探测技术
我国传统医学认为经络是气血通道，穴位是气的流通汇聚之点，但经络的本质是什么，经络的结构如何，至今没有能够在人体解剖学和组织学方面得到验证。近年来，国内外利用红外线摄像技术、液晶热像摄影技术、辐射场摄影技术、超声技术获取人体经络的影像。1983年美国第一台成像光谱仪问世，采用成像光谱技术可以获取人体光谱图像信息，利用高科技图像处理技术可以获取人体经络的各种理化信息及光谱特征，辅以模式识别理论，基本上能够准确识别人体穴位和经络，这将为我国传统医学实现对经络的数字化表达及研究奠定基础。毕思文研究员等[2]还专门撰文阐述了利用多光谱探测技术研究中医经络，并提出了利用该技术对人体经络进行研究的目标、内容、方法和路线。
2 生物物理测量技术
"黄帝内经"曰"经脉者，所以决生死、处百病、调虚实、不可不通。"又指出"血为气之母，气为血之帅，气引而血引，气滞而血滞"。古典文献所强调的"气"是什么，刘风华等[3]利用生物物理测量技术，针刺足阳明胃经上的足三里、阳陵泉、下巨虚、上巨虚、梁丘，记录了其生物电传导，对经络气血理论进行了生物物理论证，证实了中医古典文献上的"气"是生物电。从人体解剖学、组织学角度分析，毛细动脉、毛细静脉、毛细淋巴微管与组织间隙或组织细胞间隙中的组织液相通联，这种组织间隙中的细胞群及组织液中的电解质构建了奇妙的复式微循环，这也就是中医古典文献上经络的基本解剖单位，可以说，十二正经、奇经八脉都是由复式微循环解剖基本单位形成。组织间隙或组织细胞间隙中的组织液所含的电解质，形成了多条毛细动脉生物电通路、毛细静脉生物电通路、毛细淋巴生物电通路[4]。这个不仅证实了古典文献上神秘的"气"，而且还初步证实了十二正经、奇经八脉是人体生物电的天然通路。
3 微电子电气网络测试技术
传统医学的经络理论一直缺乏解剖学与组织学的支持，虽然国内外学者从声、光、电、同位素到气体多角度进行探索，但一直未获得充分肯定和一致认可。关于经络低阻抗的研究，德国的Croon、Voll、Overhof，日本的中谷义雄，美国的Kaslow、Matsumoto、Kripper、Wulfsohn，中国的杨威生、胡祥龙、祝总骧等都做了大量的研究工作，虽有一定的收获，但基本上是单端口网络模型测试，王志功等[5]在国家自然科学基金"半导体集成化系统基础研究"重大科研课题支持下，利用微电子电气网络测试技术，按神经信号传输特性研究方法针对人体经络进行信号测试，结果证明人体经络线上的穴位点输入到穴位点输出与非经络线上的响应信号显著不同，从信号传输方面初步验证了经络传输电信号的特异性，有效的进行了人体经络多端口网络模型测试，克服了前人所进行的单端口网络模型测试的局限性。
4 三维重建可视化技术
近年来我国科学工作者利用三维重建可视化技术对人体经络进行研究，取得了明显地进展。邵水金等[6]利用数字人体虚拟技术，以腧穴为控制点，适当插值，在合成骨架曲线的基础上，进行面绘制，三维重建任督二脉管状模型，重建后的任督二脉管状模型可视化效果明显，可以充分显示任督二脉的走形及其解剖学结构，通过任督二脉管状模型三维可视化显示，可以证实任督二脉走形路线与传统的经络体表循行线一致。向培海等[7]以德国汉堡大学开发的VOXEL-MAN三维可视化操作系统为平台，结合腧穴的相关人体解剖学知识对期门穴进行数字人体可视化，三维重建了期门穴模型。在充分显示期门穴所在位置的矢状面、冠状面、横断面上，进行多角度试刺，调整验证其解剖结构和毗邻关系，为探讨人体经络腧穴的实质进行了有益的研究。
目前对人体经络的研究阶段性成果虽然颇丰，但仍有许多奥秘尚待探索，有许多问题尚待解决，经络的解剖学和组织学本质和结构尚待证实。随着数字人体经络研究技术的发展，我们期待一批重大科研成果问世，以丰富中医经络理论，造福人类。
参考文献：
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摘要：在介绍大数据基本概念及特征的基础上，分析了大数据国内外研究现状及大数据技术，并针对大数据面临的相关问题提出了应对
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[关键词]GIS三维；可视化技术；输电线路；运维；应用
中图分类号：P208 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）47-0277-01
前言
GIS三维可视化技术是指以计算机技术处理图像为基础，将获取的信息转换为三维图形，并且在显示屏上显示出来的一种技术手段。目前，GIS三维可视化技术在输电线路运维中的应用非常普遍，利用GIS三维可视化技术可以为输电线路的运维提供一种新型的管理理念和方式，这对于输电线路运维的决策和方案具有决定作用。因此，现阶段研究GIS三维可视化技术在输电线路运维中的应用显得至关重要。
一、线路走廊危险地物的检测
根据我国有关输电线路运维有关法律法规的要求，输电线路的线路走廊中各种地物的安放应该符合一定的安全距离。因而需要对线路走廊的危险地物进行检测，首先应该测量各种线路走廊地物到输电线的距离，这个距离至少应该满足保证输电线路安全运行的距离要求，当然，不同的地物要求与输电线的距离要求也不一样，因而需要将地物进行分类。其次，将地物分类完成后，还需要对输电线与绝缘子之间的结合点进行处理。最后，还需要测量和计算所有地物与输电线的距离，以保证输电线与地物的距离能够符合安全输电运维的要求。一旦发现某种地物到输电线的距离不满足安全输电运维的要求，GIS三维可视化技术可以提供自动报警，这样维护人员就可以及时对输电线路进行维修。当然，在对输电线路的使用距离进行检测时，应该充分考虑外界环境因素的影响，尤其应该考虑到当地最大风和最高温度的情况。因此，必须根据GIS三维可视化技术采集到的数据，对当地的风速和温度等条件进行预测，进而为建立输电线路模型提供有效的依据。
二、线路走廊地形地貌变化检测
在输电线路的线路走廊内，由于地形、风速和温度等外界因素，当然，输电线的杆塔高度由于可能会发生坍塌、滑坡和位置偏移等问题。很显然，这些因素对输电线路的安全问题埋下了极大的隐患。因此，在输电线路运维的过程中，需要采用GIS三维可视化技术对这些因素进行分析，首先需要比较准确地观察到线路走廊地形地貌变化对输电线路运维的影响，从而使得输电线路安装人员及时发现这些隐含的环境问题，从而为制定输电线路运维的方案提供依据。因此，采用GIS三维可视化技术对线路走廊地形地貌变化进行检测对于提高输电线路的安全运维具有现实意义。
三、输电线路三维可视化管理
目前，传统的三维数据采集的手段还比较落后，主要还是以人工测量为主。但是，随着我国科学技术的不断发展，GIS三维可视化技术可以准确地测量出三维走廊的地形、地貌和塔杆的位置等，从而更加方便地为输电线路的运维提供数据支持。采用GIS三维可视化技术采集到的数据还可以通过有关软件进行处理后，就可以产生精度更高的数字模型。基于GIS三维可视化技术采集到的数据，我们可以精确地建立三维模型，以匹配实际的输电线路的运维方式。同时，在建立三维数据模型时，还应该考虑输电线路运维地区的房屋和树木等因素。这样才能保证建立的三维模型更加准确，还能减少后期制定输电线路运维过程中对数据的处理量。因此，GIS三维可视化技术可以清楚地反映外界的三维真实情况，从而使得输电线路运维工作人员更加准确地了解整条输电线路的情况，进而实现对输电线路的三维可视化管理。
四、树木砍伐评估和管理
输电线路的运维穿越树林是非常常见的现象，尤其是在一些山区，因而需要评估输电线路穿越树林的面积和高度等。传统的估计方法不仅成本较大，而且估计的数据不够准确，进而给后期的输电线路运维过程带来了很大的不便。但是，GIS三维可视化技术为估计树林的面积和高度提供了有效的估计手段。同时，GIS三维可视化技术还能准确地获取树林的很多结构信息，主要包括树林的几何特征等。通过GIS三维可视化技术获取的树林信息，有助于我国对输电线路穿越的树林进行管理，尤其是当需要砍伐一定量的树木时，GIS三维可视化技术采集的信息可以提供准确的砍伐量。但是，目前我国利用GIS三维可视化技术在树木砍伐中的应用还处于起步阶段，尤其与西方发达国家相比，这方面的技术还存在较大的差距。因此，我国利用GIS三维可视化技术实现对树木砍伐进行全方位的估计和管理还有很长的距离。
五、输电线路的增容分析
为了进一步提高输电线路的载流容量，首先，我国需要考虑温度对输电线路材料造成的影响；其次，当输电线路的载流量增大后，还需要考虑由于在载流量的增大而需要重新考虑输电线与地面的距离。同时，利用GIS三维可视化技术对线路走廊进行快速扫描，可以准确地观察到线路走廊的三维空间位置，再利用计算机软件技术对采集的数据进行处理后，就可以为输电线路运维提供有效的依据。目前，我国已经开发了很多监测输电线路的设备，但是只有GIS三维可视化技术最受欢迎。因此，利用GIS三维可视化技术实现对输电线路的增容进行分析显得非常重要。
六、总结
总而言之，GIS三维可视化技术在输电线路运维中的应用是一项系统化的工程。由于我国研究和利用GIS三维可视化技术的起步比较晚，尤其与西方发达国家相比，我国在应用GIS三维可视化技术方面还存在很大的差距。但是，近年来我国在利用GIS三维可视化技术在输电线路运维中的应用也取得了一定的成果。为了更好地将GIS三维可视化技术应用于输电线路中，因此，现阶段研究GIS三维可视化技术在的输电线路运维中的应用具有非常重大的现实意义。以上是本人的粗浅之见，但是由于本人的知识水平及文字组织能力有限，因此文中如有不到之处还望不吝赐教。
参考文献
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摘 要：随着互联网的普及和教育信息化的推进，网络学习资源逐渐丰富，家长间的学习交流也变得更加频繁，家长群体自身学习需求
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关键词：三维可视化; GIS; 空间数据
中图分类号：C37 文献标识码： A 文章编号：
一、前言
目前，科学可视化、计算机动画和虚拟现实技术蓬勃发展，并成为计算机图形学领域的三大热门研究方向，它们的核心都是三维真实感图形[1]，也就是三维可视化技术。三维可视化技术是目前计算机技术和图像图形学发展的热点之一，它是依靠视觉效果将数据所要表达的信息直观显示出来的一种最好的方法。传统的地理信息系统对实物的空间立体感表达就比较抽象，将三维可视化技术引入GIS领域中可以动态地、形象地、多视角地、多层次地、如实逼真地描绘地球科学中的客观现象。如通常所见的地形三维可视化、虚拟战场、数字社区和虚拟城市等。本文结合在GIS中的应用介绍三维可视化开发的基本方法。
二、 三维可视化GIS关键技术
三维可视化技术可以简单的分解为三种技术的结合:可视化、三维和GIS。下面分析了可视化技术、虚拟现实、体视化技术、三维技术等关键技术。
1、可视化技术
可视化，也称为科学计算可视化(Visualization in Scientific Computer),它是指运用计算机图形和图像处理技术，把科学数据转换成可视的、能帮助科学家理解的信息，并进行交互处理的理论、方法和技术。GIS可视化技术是目前信息领域中广泛应用的一项技术，它通过强大的、有效的地图系统将复杂的空间和属性数抓以地理的形式进行描述，具有界面风格人性化设计，实现了文本、图形和图像信息相结合的定位、查询、检索模式信息表达形象化、自观化操作简单便利等特点[2]。
2、虚拟现实
虚拟现实(Virtual Reality)技术是一个由图像技术、传感器技术、计算机技术、网络技术以及人机对话技术相结合的产物。它以计算机技术为基础，利用高性能、高度集成的计算机硬、软件及各类先进的传感器，去创造一个使参与者处于一个三维视觉、听觉和触觉的环境，具有完善的交互作用能力、能帮助和启发进入虚拟境界的参与者的构思的信息环境。利用计算机系统提供的人机对话上具，同虚拟环境中的物体交互操作，使用户仿佛置身于现实环境之中，使参与者足不出户就能身处异景，如遥远的太空、海洋深处、甚至是微观世界。
3、体视化技术
三维体可视化技术是真正的三维。它是由完全的三维空间体数据构建模型，可以对模型切割来获取内部信息。它是每一个空间点对应三个方向，x, y, z，也就是在一个空间坐标上放置每一个属性点，可以由关系V = .f (x, y, z)表示，V表示空间点的属性值，x, y, z分别表示空间坐标[3]。
空间三维实体的可视化，即体视化主要是处理和分析各种体数据，并对这些体数据进行变换、操作和显示，其目的是让人们更清楚地认识蕴含于体数据之中的复杂的结构。体数据可以看成是在有限空间中的一种或多种物理属性的一组离散采样，它可以表示成:ƒ(x)，x ∈Rn；{x}是n维空间的采样点的集合，因此也有人把体数据成为数据集。
4、 三维技术
三维立体显示的出发点是运用三维立体透视技术和计算机仿真技术，通过将真实世界的三维坐标变换成计算机坐标，通过光学和电子学处理，模仿真实的世界并显示在屏幕上。三维技术广泛应用在资源环境模型、地形模拟、CAD辅助设计、影视特技、广告设计等方面。它具有可视化程度高、表现形式灵活多样、动态感和真实感强、资料更新方便等优点。
三、 三维可视化算法
直接体绘制技术具有能够产生三维数据场的整体图象，包括每一细节，并具有图象质量高，便于并行处理等优点，因而成为当前科学计算可视化中有吸引力的重要研究课题之一。鉴于直接体绘制技术的优势，下面重点介绍了光线投射法，移动立方体法以及Z-Buffer消隐算法[4]。
1、光线投射算法
光线投射算法是目前使用最广泛的体绘制方法之一。对于图像平面上的每一象素，从视点投射出一穿过该象素的视线，该视线穿过体数据空间，算法直接利用该视线上的采样值计算该象素的光强。其过程包括：数据预处理；数据值分类；重新采样；图象合成。
2、移动立方体法
移动立方体法(Marching Cubes算法)是三维数据场等值面生成的经典算法，是体素单元内等值面抽取技术的代表。与光线投射法不同，移动立方体法属于表面拟合算法之一。
移动立方体法基本思想为：首先逐个体素依次处理，找出该等值面经过体素的位置，求出该体素内的等值面并计算出相关参数，以便绘制出等值面。等值面的定义如下：
{(x, y, z)| s (x, y, z) = c0}，c0是常数。其中s(x, y, z) = a0+a1x+a2y+a3z+a4xy+a5xz+a6yz+a7xyz
ai (i=0, 1,..., 7)为常数，它们由体素的八个角点值唯一决定。
该算法中，体素是一逻辑上的立方体，由相邻层上的各四个象素组成立方体上的八个顶点。算法以扫描线方式逐个处理数据场中每一立方体体素，求出每一体素内包含的等值面，由此生成整个数据场的等值面。
3、Z-Buffer消隐算法
从一个视点去观察一个三维物体，必然只能看到该物体表面上的部分点、线、面，而其余部分则被这些可见部分遮挡住。如果观察的是若千个三维物体，则物体之间还可能彼此遮挡而部分不可见。因此，如果想有真实感地显示三维物体，必须在视点确定之后，将对象表面上不可见的点、线、面消去。执行这一功能的算法，称为消隐算法。
Z-Buffer算法的步骤如下：(1)初始化，帧缓冲器CB置成背景的光强或颜色，Z缓冲器ZB置成最小z值；(2)对多边形P，计算它在点(I,j)处的深度值zij；(3) zij>ZB(i,j)，则ZB(i,j) =zij, CB(i,j)二多边形P的颜色；(4)对每个多边形重复(2), (3)两步，最终在CB中存放的就是消隐后的图形。
四、三维可视化GIS实体的表达和三维数据的可视化
对于三维地理信息系统的空间数据的表达和二维地理信息系统有一定的差别，因此在数据实体的表达上，也有三维地理实体的特点。国内学者李清泉等人提出了以下表达建筑物和地形的三维信息[5]：地形被表达为数字高程模型（DEM）、数字地形模型(DTM)；建筑、构筑物等用实体(CSG)和边界表示(B-rep)。每种不同的表达方式都有各自的特点，根据不同的口的和不同的要求而定。在国内，地形数据的表达普遍采用的是DEM和DOM匹配，生成地形图；建筑物通常以2.5维的形式存在，之后进行纹理贴图。
DTM是描述地表单元空间位置的和地形属性分布的有序集合，是定义于二维区域之上的一个有限向的向量系列。它以离散分布的平面点来模拟连续分布的地形，通过存贮在介质上的大量的地面点空间坐标和地形属性数据，以数字形式来描述地形地貌。它随用途不同具有不同的数据结构，但一般均可变换成为规格点组成的栅格数据形式。
DEM通常用地表规则网格单元构成的高程矩阵表示，广义的DEM还包括等高线、三角网等所有表达地面高程的数字表示。在GIS中，DEM是建立三维地形的基础数据，其他的地形要素可由DEM直接或间接导出，成为“派生数据”，如坡度、坡向。DEM主要有三种表示模型:规则格网模型(GRID、等高线模型和不规则三角网模型(Triangulated Irregular Network，TIN)。
由于三维几何表示能提供物体的几何描述，使空间物体可用计算机来存贮、处理、显示。物体3D表示可以有多种方法，大致分为基于体表示和基于面表示两大类，其中，具有代表性的是结构实体表示(Constructed Solid Geometry, CSG)和边界表示(Boundary representation, B-rep)方法。CSG方法在计算机辅助设计(CAD)中应用广泛，它通过预定义的模型单兀来表示空间物体，这些单元具有规则的形状，如:立方体、圆柱体、圆锥体等，单元间的关系主要是布尔操作。CSG方法的优点是模型关系简单，便于显示和数据更新，缺点是空间分析难以进行:而B-rep表示方法，可以通过对构成物体边界的点、线、面和体四种类型兀素的精确描述，即能够精确表示物体几何位置以及兀素间的拓扑关系，虽然B-rep方法适于空间操作和分析，但存储空间占用多，计算速度较慢。
五、三维可视化在GIS中的应用
目前在社会的各行各业中，地理信息三维可视化系统都得到了广泛的应用[6]：
1.城市：地理信息三维可视化系统应用于城市建设的很多领域，如大楼的建筑结构和住户管理、空气污染与流动状态监测、地下水源污染监测、地下管线的规划与管理等。
2.环境：二十一世纪全社会都更加重视环境保护，地理信息三维可视化系统可以表达大上、地面、地下多层次的环境状况，更好地模拟真实三维环境，帮助人们更好的管理与治理环境。
3.地质：地质是资源、矿山、环境等众多学科与工程应用的基础。地理信息、三维可视化系统应用于表达复杂的三维地质构造形态(如地层界面、不整合面、断层等不规则的面状构造)，表达岩石内部结构(如层理、纹理、走向、孔隙度、孔隙连通方向等微细的内部构造)以及岩体内部物质的分布状况。
4.矿山：在矿山领域，地理信息三维可视化系统平台应用于表现矿体及围岩形态，表达巷道、采矿工作面形态，表达矿井风流状况、瓦斯浓度、地场应力等三维现象，如果再加上各种知识库、专家系统，还可支持三维环境下的工程管理与决策。
5.海洋：二十一世纪是海洋的世纪，海洋的研究与管理在我国可持续发展战略中将占据越来越重要的位置。海洋在不同深度的含盐量、水温、压力、水流方向都是不同的，地理信息三维可视化系统应用于表达海洋世界，可以帮助人们更好地研究与开发海洋。
6.气象：地理信息三维可视化系统应用于反映不同高度上气流、气压、大气成分的变化情况。
六、结束语
目前，三维可视化地理信息系统的研究已成为国内外研究的热点，随着计算机技术以及相关三维可视化技术的发展和地理科学、大气科学、海洋科学等研究三维空间特征的深入，三维可视化地理信息系统的研究与开发已成为地理信息系统研究领域的重要方面和今后发展的一个趋势。
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关键词：少数民族预科；信息系统；人工智能；可视化计算
DOIDOI：10.11907/rjdk.161573
中图分类号：TP319
文献标识码：A文章编号文章编号：16727800（2016）009008503
基金项目基金项目：云南省教育厅科学研究基金项目（2015Y245）
作者简介作者简介：杨悟道（1982-），男，云南昆明人，硕士，云南民族大学预科教育学院助教，研究方向为可视化计算与人工智能；吴烨（1977-），男，云南昭通人，博士，云南民族大学预科教育学院副院长，研究方向为教育经济管理。本文通讯作者为吴烨。
0引言
少数民族预科教育是少数民族地区学生通向国家高等教育的金桥。随着招生规模的扩大，生源的差异性和特殊性，高等学校民族预科管理工作变得繁琐和复杂[1]。为有效促进信息技术与教育教学管理的深度融合，满足少数民族预科学生学业评价与测评需要，基于可视化计算融合社交网络平台，设计并开发了适合预科教育的综合管理评价系统。
1系统概述
少数民族预科学生教育管理工作具有自身特点，需要投入更多的时间和精力，需要更为先进的管理理念和技术[1]。传统的学生信息管理系统仅仅只是记录学生基本信息，对日常行为的跟踪和痕迹管理没有明确记录，适应民族学生特点的管理信息系统处于空白状态。随着移动互联网的快速发展，社交网络平台能够跨地域、跨时间和空间被普通用户快速接受。进校后的少数民族学生对智能手机的使用率达到96%，民族预科学生管理迫切需要摆脱传统管理模式的束缚。基于此，采用灵活先进的教育理念和信息化管理方式，以少数民族学生为中心，基于移动互联网技术，设计和开发一套适合少数民族预科学生特点的智能学生信息管理系统势在必行。
设计项目组成员在少数民族预科基地对2 700人进行了问卷调查，内容涉及到民族学生学籍管理、考勤管理、选课管理、课程表管理、成绩登陆查询、考试管理等模块的现状分析以及期望意见。针对可视化移动互联网解决方案，设计人员提出几个思考问题：①如何将信息化解决方案与少数民族预科教育教学实际进行深度融合；②如何提高融合信度；③如何提高基于移动社交网络快速扩散信息传播速度；④如何通过本平台对痕迹行为跟踪，从而对提取的数据进行可视化渲染。以上4点也是本课题要解决的难点。作为综合评价系统，不仅是信息记录和反馈，更重要的是自动化分析和评价，从而为管理者建立合理和健全的管理评价体系提供强有力的支持。同时，自动化评价机制要有相应的技术作支撑。系统设计流程如图1所示。
2系统架构设计
基于建构主义的可视化技术为教育信息化建设开辟了一个新的领域[2]。可视化技术在大数据时代，将以往一堆枯燥乏味的数据变得生灵活现，让数据变得不仅有意义，还让其变得直观、易懂，达到个性化特点[3]。本课题在可视化计算方面，将从语义网入手建立本体语义规则，运用教育技术领域概念图[7]等技术开发数据可视化图解对象。软件系统采用Java Web框架引擎开发，斯坦福大学开发的本体建模工具Protégé用于生成自动推理机引擎，利用惠普实验室的Jena API包构建语义本体语义解析语义规则库，可视化表示层采用MIT媒体实验室开发包processing2.2.1。
2.1系统开发步骤
系统开发分两阶段：①软件系统研发阶段；②试运行进行系统测试。
软件需求分析是科研项目的重要环节，课题的最终实现是以软件系统实施到预科教育教学管理当中，科研成果最终是服务于少数民族广大师生。软件系统研发的成功因素高度依赖于软件需求分析报告，整个系统研发均采用瀑布模型，见图2。
2.2系统架构
系统架构见图3。
5系统功能
系统优化了教育教学资源，使相关使用人员能够对学生的学习资源和学习过程进行设计、开发、利用、管理和评价。
实现数据可视化过程中视觉表征语义符号能够通过自动推理机引擎进行解析和推理，并在推理过程中使用本体语义规则，符合语义的表达从而提高其相似度。
（1）结合高校教育教学管理特点，认真履行高校政治思想教育要求，建立符合少数民族预科生特点的教育教学综合管理评价体系。
（2）综合评价体系以建构主义思想为基础，符合现代教学系统理论，评价系统力求让学生在认知过程中积极主动构建自己的学习及生活行为习惯，为开发学生行为痕迹管理提供依据[7]。
（3）综合评价体系需要计算技术和信息技术进行交互，从而建立人际交互关系。社交网络利用可视化技术分析个人、群体和社会[8]。
6系统测试
系统性能评估[9]数据分析见表2。
7结语
本系统运用智能化来优化教育教学资源，促进教育教学管理人员对民族预科学生的学习资源和学习过程进行设计、开发、利用、管理和评价；利用系统的痕迹管理对学生的行为进行追踪取证形成综合性评价管理，从而提高预科基地教学及学生管理水平。使用该系统大大降低了管理成本，辅导员能第一时间快速了解学生情况，学生能快速地与学校进行互动。下一步工作是加大学生痕迹管理可信度，提高系统的自适应能力。
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关键词：生物制药；大数据审计；数据可视化
一、引言
近年来，大数据的发展给各行各业都带来了不同的机遇及挑战。大数据的产生是时展的结果，随着社会数据的日益增长，数据无论是从体量上还是维度上都日益繁杂。因此，分析如何利用大数据技术来支撑审计的监督工作，具有重要的理论意义和实践价值。大数据的概念最早起源于20世纪90年代至21世纪初的美国，但大数据真正开始引起人们的关注是因为2008年美国的《自然》杂志推出的一系列有关大数据的专刊，这些专刊详细地讨论了有关大数据的相关问题。而其兴盛时期是在最近10年，也就是2011年至今。在大数据环境下，数据具有容量大、类型多、来源分散等特点，这使得传统的以问题为导向的审计原则不能满足如今的审计需求，那么如何使审计人员快速“洞察”被审计单位的大数据，数据可视化成为必然[1]。在本文中，笔者结合目前社会的问题及大数据研究现状，研究基于大数据可视化分析技术的生物制药行业ST企业的审计方法。
二、大数据环境下常用电子数据审计方法的不足
电子数据审计可简单概括为“将电子数据进行采集、预处理、整理、挖掘以及分析等过程”，通过这些过程可发现审计线索，进而获得审计证据。在审计过程中，数据的处理及分析尤为重要，而常用的审计数据处理与分析方法有账表分析、数据查询、审计抽样、统计分析、数值分析等。面对数据密集、数据量大、复杂性高及信息化程度高的数据现状，常用的电子数据审计方法已不能有效应对当下的审计困境。例如，账表分析是审计人员将被审计单位的备份财务数据还原成电子账表，然后审查被审计单位的凭证、总账、明细账以及相关财务报表等。但这种方法只能分析被审计单位的部分数据，并且都是以财务数据和结构化数据为主，并不能审计如文本、地理位置等非结构化数据或其他辅助数据；数据查询主要是使用Excel、Oracle等审计软件，这些审计软件的应用都是审计人员根据自己的实践经验来进行抽样审计工作的开展。例如，利用SQL数据库和Excel函数来分析电子数据，其中，系统对账审计、重号审计、断号审计及Benford定律审计是比较常用的审计方法[2]，但这些审计方法都是审计人员根据已有经验进行选择，不仅审计效率低下，而且审计范围不能全面覆盖，使得审计人员不能根据当前被审计单位的独有数据进行有针对性的审计，这大大降低了审计效果的准确性及全面性。此外，当前许多数据审计平台的运算及扩展能力有限，无法满足海量数据的分析要求。从分析角度来说，即使有些审计分析软件有自带的可视化功能，但它们无法针对数据规模大、分析结果信息量较大等问题进行更加精细、直观的可视化分析。
三、基于大数据可视化分析技术的生物制药行业ST企业审计方法原理分析
（一）可视化分析技术简介
可视化分析并不是简单地把数据、文本等信息分析对象变成图表，它是以信息为基础，以可视化为手段，目的是描述真实信息，探索信息本质。一般来说，人的大脑对视觉信息的处理优于对文本、数据等信息的处理，所以使用图表、图形等元素可以帮助人们快速地理解信息中的含义、趋势及相关性。也就是说，可视化分析其实是将抽象概念进行形象性表达，将抽象语言进行具象图形可视的过程。可视化分析的基本原理是将数据库中每一个单元数据作为单个图元元素表示，然后将大量的数据构成图像，同时以多维的形式将数据的各个属性值表示出来，从而可从不同的角度观察和分析信息，使分析者能够对海量信息进行更加全面、透彻的分析。当前的可视化分析技术主要包含条形图、树状图、气泡图、散点图、热力图以及地图等。针对审计行业，可视化分析技术能够使审计工作从问题导向型审计向挖掘型审计转变，可视化分析技术能够以更加简洁清晰的方式展现出海量审计数据间的内在关联关系，如层级关系、强弱关系、时间关系等。如此能够使审计人员从海量信息中迅速发现审计疑点，从而提高审计效率。由此可见，随着审计信息量的高速增长，大数据可视化分析技术是审计人员快速明晰复杂信息的关键分析技术，通过将审计数据进行可视化转化，进而掌握被审计信息的特征与含义[3]，这对审计人员在海量审计信息中发现审计思路、挖掘审计线索、寻找审计证据具有重大意义。
（二）基于大数据可视化分析技术的生物制药行业ST企业审计方法原理
在实际操作中，基于大数据可视化分析技术的生物制药行业ST企业的审计方法原理可简要概述为：根据对被审计对象的了解与调查，除了采用传统的访谈、现场观察等审计方法外，还需要采集被审计对象的内外部相关大数据，分别从ST企业的如相关财务数据等结构化数据以及企业以前年度审计报告等非结构化数据进行数据采集，然后通过审计软件对审计数据进行数据预处理[4]，在此基础上，审计人员可结合自己的审计背景知识，利用人类视觉的敏感特性，从总体上系统地对可视化图像进行观察、分析、总结，从而发现审计线索，寻找审计证据[5]。与此同时，审计人员可根据审计需要改变审计软件的相关设置，从而根据不同的可视化图像展示不同的被审计数据特征，进而从所观察到的审计特征中挖掘审计线索，剖析数据异常的原因，最终更加快速、全面地获得审计证据。通常情况下，上市公司出现下面两种情况将会被ST。第一种情况是连续两年业绩亏损，这样的股票就将被ST，如果第三年继续亏损，则会被退市，从股票市场消失。第二种情况是上市公司出现重大违法违规行为，将直接被ST，甚至还将被直接退市。因此，通过基于大数据可视化分析技术的生物制药行业ST企业审计方法的研究，可利用可视化技术分析哪些上市公司被ST属于第一种情况，又有哪些ST企业是因为重大违法违规行为而被ST，在此基础上，分别对其产生的原因进行细化分析与探究。由此，通过大数据可视化分析技术进行分析、汇总，为以后开展审计工作提供经验参考。
四、基于大数据可视化分析技术的生物制药行业ST企业审计方法分析案例
（一）案例背景
随着时代的发展，人们对健康的关注逐渐加强，因此生物制药行业在近些年乃至未来都有巨大的发展空间。尤其是在疫情期间，生物制药行业更是取得了显著的成就，从疫苗开发到制药研发新模式都反映出该行业正在蓬勃发展。犹是如此，生物制药行业依旧有多家企业被ST。因此，本案例以探索生物制药行业中企业被ST的原因为背景，以2016—2020年间A股生物制药企业的财务报表为例，研究大数据可视化分析技术在该类审计中的应用。在大数据环境下，数据可视化工具主要包括两种分析工具：其一是有关开源、可编程的工具，如R语言、python等；其二就是商业化产品，如Tableau、IBMCognos、MicrosoftExcel等。其中，Tableau是桌面系统中最简单的数据可视化工具软件，它实现了数据运算与美观的图表的完美结合，用户只需要将大量数据拖放到数字“画布”上，便能创建好所需要的各种图表，这对于计算机基础薄弱的审计人员来说是最具可操作性及实用性的软件。因此，本文以Tableau为例分析基于大数据可视化分析技术的生物制药行业ST企业审计方法。
（二）基于大数据可视化分析技术的示例
在Tableau中，将2016—2020年间A股生物制药企业的行业信息表、利润表以及利润表进行多表连接，然后在数据源中进行数据筛选，对2016—2020年期间A股的ST企业年度数据进行分析，以下仅利用了可视化图像中某几个图像为例。条形图是数据可视化分析中的常用图形之一，它是一种以长方形的长度为变量的统计图表，适用于比较两个或两个以上的项目，只有一个变量，从而可以以更加直观的视角展示各个项目之间的差别[6]。条形图除了可纵向排列外，亦可横向排列，或用多维方式表达。比如，在本案例的生物制药行业ST企业中，通过条形图分析企业净利润，以X轴表示企业名称及会计期间，Y轴表示各个企业的流动比率，其分析结果如图1所示。从图1中可以看出ST企业在近五年的净利润情况都不容乐观，尤其是康美药业在近五年的亏损显著严重，由此审计人员可以通过这一问题进一步分析其被ST的原因。散点图表示因变量随自变量而变化的大致趋势，由此趋势可以选择合适的函数进行经验分布的拟合，进而找到变量之间的函数关系。散点图偏向于研究型图表，能够使审计人员发现审计数据之间的隐藏关系。在图2中，通过利用散点图分析，可以发现康美药业近五年的营业利润率分布情况比较离散，尤其是在2020年时情况最为严重。营业利润率如此离散，说明康美药业的盈利能力弱，经营风险大，由此，审计人员可根据影响营业利润率的因素进一步挖掘跳跃点产生的原因。例如，可从企业的销售数量、单位产品平均售价、单位产品制造成本、控制管理费用的能力、控制营销费用的能力等角度分析。图2ST企业营业利润率比较分析示例树状图是一个由不同大小的嵌套式矩形来显示树状结构数据的统计图表。在树状图中，父子层级由矩形的嵌套表示。在同一层级中，所有矩形依次无间隙排布，它们的面积之和代表了整体的大小。在图3中，通过树状图可以发现中珠和康美的成本费用利润率为负，说明他们的成本费用控制能力很差，获利能力很弱。根据这些分析线索，审计人员可做进一步的详细分析，查找这些公司的具体成本费用支出，从而找出其获利能力弱的根本原因。图3ST企业成本费用利润率比较分析示例
五、总结
在大数据环境下，审计人员不得不面对大数据带来的挑战，那么如何使审计人员在开展审计工作时从整体上快速发现可疑信息，挖掘审计线索，找到审计证据，得出审计结果，这些都需要应用到大数据技术。而大数据可视化分析技术正是解决这些问题的有效手段之一，本文以Tableau为例，研究了基于大数据可视化分析技术的生物制药行业ST企业审计方法，通过实例可以发现：可视化图形更能有效利用人类视觉特性来开展审计工作。当然，本文的研究方法并不能全面解决大数据时代下的审计问题，但能有效弥补常用审计方法的不足，拓展审计方法的应用。
参考文献：
[1]陈伟，SmieliauskasWally.大数据环境下基于数据可视化技术的电子数据审计方法[J].中国注册会计师，2017（1）：85-89.
[2]徐超，陈勇，葛红美，等.基于大数据的审计技术研究[J].电子学报，2020，48（5）：1003-1017.
[3]陈伟，SMIELIAUSKASWally.大数据环境下的电子数据审计：机遇、挑战与方法[J].计算机科学，2016，43（1）：8-13.
[4]陈伟，高嘉文.基于大数据可视化分析技术的大气污染防治审计方法研究[J].财务与会计，2019（7）：65-68.
[5]陈伟，居江宁.基于大数据可视化技术的审计线索特征挖掘方法研究[J].审计研究，2018（1）：16-21.
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