Page 147 - 水利工程施工质量控制及安全管理

第五章 水利信息化

五、水利信息可视化技术

（一）数据可视化技术

1. 定义
现代数据可视化技术是指利用计算机图形学和图像处理技术，将数据转换成
图形或显示在屏幕上的图像的理论、方法和技术。它涉及计算机图形学、图像处
理、计算机辅助设计、计算机视觉和人机交互技术等多个领域，具有交互性、多

维性和可视性等特点。数据可视化的概念来源于科学计算中的可视化。科学家不
仅需要通过图形和图像来分析计算机计算的数据，还需要了解计算过程中数据的
变化。随着计算机技术的发展，数据可视化的概念得到了极大的扩展，不仅包括
科学计算数据的可视化，还包括工程数据和测量数据的可视化。这种空间数据可

视化通常称为体可视化技术。近年来，随着网络技术和电子商务的发展，人们对
信息可视化提出了更高的要求。通过数据可视化技术，人们可以发现大量数据中
的潜规则，从而为决策提供依据。这已成为数据可视化技术的一个新热点。

2. 基本原理
（1）数据预处理
可视化模块输入数据来自计算机模拟数据和实验或测量数据，或者从数据库
中调用。这些数据包括数值数据、几何数据（几何造型）以及图像数据（位图）。

数值数据又称属性数据，用来表示温度、速度、强度等，通常可以划分为标量、
矢量和张量等；几何数据用来表示对象的形状，包括点、线、多边形、曲面等，
通常由几何造型软件定义生成；图像数据通常以点阵数据形式表示，如卫星遥感

图像、医学图像或计算机生成的光栅扫描图像等。
数据预处理包括数据格式及其标准化、数据描述语言与操纵语言、数据变换
技术以及数据压缩技术等。由于数据采集的方法多样，数据来源不同，记录格式
多样化，因此应进行数据格式转换。大量科学数据的存储与管理离不开数据库管

理系统。传统数据库技术在商业和事务处理中取得了巨大成功，但未能在科学研
究领域获得广泛应用，其原因在于两个领域对数据库技术的要求不同。目前的发
展趋势为，一方面研究专门面向科学数据存储和管理的数据库技术，另一方面扩

充原来的商用数据库系统，使之适应科学数据和工程数据的需要。由计算机模拟
或科学实验获得的原始数据一般不能直接输入可视化模块中，需要对之进行必要
的数据变换，如滤波、平滑、坐标变换等。有时由于待处理的数据量太大，还应

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