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習近平總書記在視察唐山時的重要講話:我國是世界上自然災害最為嚴重的國家之一,災害種類多,分布地域廣,發生頻率高,造成損失重,這是一個基本國情。新中國成立以來特別是改革開放以來,我們不斷探索,確立了以防為主、防抗救相結合的工作方針,國家綜合防災減災救災能力得到全面提升。要總結經驗,進一步增強憂患意識、責任意識,堅持以防為主、防抗救相結合,堅持常態減災和非常態救災相統一,努力實現從注重災后救助向注重災前預防轉變,從應對單一災種向綜合減災轉變,從減少災害損失向減輕災害風險轉變,全面提升全社會抵御自然災害的綜合防范能力。防災減災救災事關人民生命財產安全,事關社會和諧穩定,是衡量執政黨領導力、檢驗政府執行力、評判國家動員力、體現民族凝聚力的一個重要方面。當前和今后一個時期,要著力從加強組織領導、健全體制、完善法律法規、推進重大防災減災工程建設、加強災害監測預警和風險防范能力建設、提高城市建筑和基礎設施抗災能力、提高農村住房設防水平和抗災能力、加大災害管理培訓力度、建立防災減災救災宣傳教育長效機制、引導社會力量有序參與等方面進行努力。

本所專家原創科普

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可視化的重要性與工具集
陳石

內容摘要:從數據到圖形之間的映射,是可視化需要解決的問題。要發現數據之間的差異,分析數據結果,必不可少的就是可視化。從單一數據,到2D、3D和4D數據集,可視化解決方案大不相同。本文簡單介紹幾種科研中常見的可視化工具。



1、可視化的分類
可視化就是把數據通過圖的方式表達出來,如果從數據維度上分,可以分為2D、3D和4D。
如果從數據類別上面分,致可以分為統計數據可視化、關系數據可視化、地理空間數據可視化、時間序列數據可視化以及文本數據可視化。
根據圖件的格式還可以分為矢量圖可視化和柵格圖可視化。
一般而言,2D數據可視化的需求最多,圖畫出來需要交互,如果是JPG、GIF和PNG這種通用格式。傳播起來很方便,但是有些比如三維的可交互式結果,還需要特定的軟件才能開打。
在科研領域,無論是寫論文還是攢報告,可視化工具必不可少。每年我也評審別人的項目和論文,打開文檔第一眼看到的就是圖件,如果質量太差,第一印象就是不好的。
不信你找一些CNS文章(Cell,Nature和Science的簡稱)里面的圖,再看看你做的圖,是否覺得我們的圖很土呢?(如果你的圖比CNS還好,哪你一定是王者一枚,不用向下面看了)。為了讓剛開始科研生涯的小盆友,將來能走的比較順利,下面我們聊聊一些常見工具。

2、二維繪圖領域的王者

地學繪圖神奇GMT

GMT(Generic Mapping Tools)是一個被地學界廣泛使用的的繪圖工具,可以完成海岸線、國界、河流等的繪制。GMT軟件
最早由哥倫畢業大學的兩位畢業生Wessel和Smith共同研制而成,開源、免費、功能強大是最重要的特點。
GMT都是命令行實現的,目的為了程序跨平臺和具有更好的可移植性。你要畫圖需要寫腳本(但實際上常用的命令也就十幾條,記住了受用一生)。原生的輸出格式主要支持PostScript格式(一種不依賴平臺的矢量格式)。

具有人機交互界面的Surfer

Surfer軟件是美國Golden Software公司編制的一款以畫三維圖的軟件。該軟件具有強大的插值功能和繪制圖件能力,可用來處理XYZ數據,是地質工作者常用的專業成圖軟件。
Surfer軟件是基于Windows平臺的,具有非常友好的人機交互界面,以繪制等值線出名。上世紀80年代就有版本,幾十年來其等值線生成技術是它的獨門密集,比如地學領域常用的克里金算法,市面上的其它軟件在性能和效果上能比surfer更好的我還沒看到。

3、Python生態下的可視化方案
如果你是一個python控,哪在這個生態系統內,可視化工具也要知道一二:

Matplotlib
matplotlib是一個 Python 的 2D繪圖庫,它以各種硬拷貝格式和跨平臺的交互式環境生成出版質量級別的圖形。
Matplotlib是受MATLAB的啟發構建的。MATLAB是數據繪圖領域廣泛使用的語言和工具。MATLAB語言是面向過程的。利用函數的調用,MATLAB中可以輕松的利用一行命令來繪制直線,然后再用一系列的函數調整結果。
matplotlib有一套完全仿照MATLAB的函數形式的繪圖接口,在matplotlib.pyplot模塊中。記得開始看python代碼,記得印象最深的二句是這樣的:

import matplotlib.pyplot as plt
plt.plot(x,y)

這套函數接口方便MATLAB用戶過度到matplotlib包。

Bokeh
Bokeh是一個專門針對Web瀏覽器的呈現功能的交互式可視化Python庫,也是Bokeh與其它可視化庫最核心的區別。它專門針對Web瀏覽器的交互式、可視化Python繪圖庫,可以做出像D3.js簡潔漂亮的交互可視化效果,但是使用難度低于D3.js。

  • 獨立的HTML文檔或服務端程序
  • 可以處理大量、動態或數據流
  • 支持Python (或Scala, R, Julia…)
  • 不需要使用Javascript

Plotly
Plotly 是一款用來做數據分析和可視化的在線平臺,功能非常強大,可以在線繪制很多圖形比如條形圖、散點圖、餅圖、直方圖等等。而且還是支持在線編輯,以及多種語言python、javascript、matlab、R等許多API。
它在python中使用也很簡單,直接用pip install plotly就可以了。推薦最好在jupyter notebook中使用。使用Plotly可以畫出很多媲美Tableau的高質量圖:




一句話總結:常言道技多不壓身,趁著你自己還年輕,多學點東西??梢暬礁褚粋€手藝,除了用好工具,還要能通過對比找到差距,不斷完善自己,才能不斷突破和創新。









作者:地學小哥
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來源:簡書
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發布時間:2020年03月09日

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