軍事大數(shù)據(jù)可視化問題研究

肖占軍，鞠 龍，董東喜

（31700部隊(duì)，遼陽 111000）

數(shù)據(jù)屬于一種重要的資產(chǎn)，隨著時代的發(fā)展數(shù)據(jù)的作用也越加突出，特別是大數(shù)據(jù)技術(shù)的出現(xiàn)帶動了海量數(shù)據(jù)存儲技術(shù)的進(jìn)步。在未來發(fā)展過程中，能夠?qū)娛滦袆赢a(chǎn)生巨大影響的就是數(shù)據(jù)信息，數(shù)據(jù)的主導(dǎo)決策與分析處理、儲存能力是戰(zhàn)場中獲得勝利的重要因素。軍事數(shù)據(jù)復(fù)雜繁瑣，需要對戰(zhàn)場中的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行快速處理，在海量信息中最終發(fā)現(xiàn)可靠目標(biāo)，而可視化技術(shù)能夠簡化整個分析過程，讓結(jié)果更加容易理解。

1 大數(shù)據(jù)與可視化技術(shù)分析

大數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)主要就是對各種已經(jīng)存在的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、加工轉(zhuǎn)化的過程，重視信息的提取與挖掘知識等過程，隨著技術(shù)的變化，大數(shù)據(jù)倉庫逐漸通過結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)庫來管理數(shù)據(jù)存儲工作[1]。以云計(jì)算和物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的大數(shù)據(jù)技術(shù)則是一種能夠解決海量信息存儲與處理分析的新型技術(shù)?？梢暬夹g(shù)則為人類認(rèn)識世界和感知世界提供了有效渠道，能夠?yàn)槿藗兎治鰯?shù)據(jù)規(guī)律提供可靠的工具。

2 軍事的數(shù)據(jù)可視化架構(gòu)

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)

在處理海量軍事數(shù)據(jù)信息的過程中，可視化技術(shù)、數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)、統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng)等為軍事數(shù)據(jù)的挖掘、知識分析、發(fā)現(xiàn)、訪問和存儲提供了可靠的操作平臺。軍事數(shù)據(jù)的可視化分析架構(gòu)主要包括四部分內(nèi)容，首先是云儲存部分，其中包括分布式文件、虛擬化系統(tǒng)、操作系統(tǒng)、存儲系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等內(nèi)容[2]。其次是數(shù)據(jù)層，其中包括數(shù)據(jù)庫、關(guān)系類型的數(shù)據(jù)存儲倉庫以及列族數(shù)據(jù)庫、圖數(shù)據(jù)庫和文檔數(shù)據(jù)庫等部分組成，能夠提供訪問能力與持久性的數(shù)據(jù)儲存功能。再次是預(yù)處理層，其中包括異構(gòu)數(shù)據(jù)倉庫的轉(zhuǎn)換抽取、數(shù)據(jù)挖掘處理、概略數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換抽取和語義轉(zhuǎn)換抽取等，能夠在數(shù)據(jù)挖掘過程中對其中的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行預(yù)處理工作。最后是數(shù)據(jù)分析層，其中包括數(shù)據(jù)倉庫分析、數(shù)據(jù)挖掘、可視化分析和語義分析等內(nèi)容，能夠提供多樣化的數(shù)據(jù)分析挖掘服務(wù)。

2.2 混合持久化存儲架構(gòu)

關(guān)系型數(shù)據(jù)庫隨著時代的發(fā)展從已經(jīng)不是唯一的選擇，數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域中逐漸走向混合持久的發(fā)展時代，也就是利用多樣的數(shù)據(jù)庫處理方法，使用各種數(shù)據(jù)存儲模型。軍事信息系統(tǒng)內(nèi)，關(guān)系數(shù)據(jù)庫是多樣化數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、查詢、存儲的基礎(chǔ)支撐，但是隨著數(shù)據(jù)類型的多樣化發(fā)展，比如日志數(shù)據(jù)、目標(biāo)軌跡以及傳感器等數(shù)據(jù)的出現(xiàn)，關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的訪問和存儲功能已經(jīng)達(dá)到應(yīng)用的極限，因此在另一方面也突出了NOSQL數(shù)據(jù)庫存儲擴(kuò)展性與訪問性能等方面的優(yōu)勢。而混合方式也將成為未來解決數(shù)據(jù)存儲持久化問題的主要模式。

未來能夠滿足目前作戰(zhàn)系統(tǒng)中的歷史數(shù)據(jù)存儲、偵查傳感器數(shù)據(jù)和系統(tǒng)應(yīng)用等方面的要求歷史數(shù)據(jù)資源儲存、混合數(shù)據(jù)倉庫以及在線操作庫等三級數(shù)據(jù)存儲模式也相繼誕生。在線操作庫主要是以關(guān)系型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)為基礎(chǔ)建立起來的，能夠有效存儲各種數(shù)據(jù)信息，比如偵查數(shù)據(jù)、作戰(zhàn)指揮數(shù)據(jù)和各種基礎(chǔ)軍事信息等內(nèi)容，除此之外還能夠存儲用戶、目錄以及元數(shù)據(jù)等信息，為作戰(zhàn)過程中的管理與指揮提供實(shí)時在線數(shù)據(jù)參考?；旌蠑?shù)據(jù)倉庫主要是結(jié)合不同的需求建立起來的數(shù)據(jù)主題，其中包含以NOSQL為基礎(chǔ)的大數(shù)據(jù)倉庫和以關(guān)系數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)集市等技術(shù)。以關(guān)系數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)集市能夠面向所有的主題內(nèi)容，比如對比分析實(shí)力變化等內(nèi)容，大數(shù)據(jù)倉庫中包含推薦系統(tǒng)和以圖數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)的儲存位置信息等數(shù)據(jù)，其中以列族數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，可以實(shí)現(xiàn)海量軍事數(shù)據(jù)的有效存儲，比如日志數(shù)據(jù)以及實(shí)時變化軌跡數(shù)據(jù)存儲等。歷史數(shù)據(jù)庫，主要就是能夠?qū)Σ僮鲙熘械臍v史資源數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時在線存儲，其中包括歷史數(shù)據(jù)儲存，能夠通過鍵值數(shù)據(jù)庫來進(jìn)行儲存工作。

在混合存儲架構(gòu)中，和傳統(tǒng)的工具集相比，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換抽取工具的功能需要在非關(guān)系型數(shù)據(jù)存儲與關(guān)系型數(shù)據(jù)存儲之間的轉(zhuǎn)換中進(jìn)行進(jìn)一步的擴(kuò)展。除此之外，面對不同的數(shù)據(jù)挖掘分析工作，數(shù)據(jù)預(yù)處理技術(shù)也將變得更加復(fù)雜，其中包含屬性轉(zhuǎn)換、特征篩選、降維、合并等內(nèi)容。

2.3 數(shù)據(jù)可視化分析架構(gòu)

軍事數(shù)據(jù)的可視化分析主要是將最終的分析結(jié)果通過一種視覺效果呈現(xiàn)出來，同時促進(jìn)用戶之間的信息交互等。尤其重視用戶利用系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)理解、互動操作與對話等。用戶交互除了能夠有效解決數(shù)據(jù)過載與可視化空間的矛盾問題外，還能提高用戶對于數(shù)據(jù)分析的參與性?？梢暬治鱿到y(tǒng)也不僅是向用戶傳遞已經(jīng)完成的信息，而是為用戶提供研究探索數(shù)據(jù)的平臺和工具。海量軍事數(shù)據(jù)的可視化分析架構(gòu)中包括數(shù)據(jù)倉庫統(tǒng)計(jì)、數(shù)據(jù)挖掘、可視化分析、語義分析以及數(shù)據(jù)預(yù)處理等模塊。

數(shù)據(jù)的預(yù)處理其實(shí)就是對當(dāng)下的歷史數(shù)據(jù)的人際交互轉(zhuǎn)換抽取，包括語義信息的轉(zhuǎn)換抽取，能夠從歷史數(shù)據(jù)和元數(shù)據(jù)中挑選出語義信息，并將其傳輸?shù)秸Z義庫當(dāng)中。其次是概略數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換抽取，從歷史數(shù)據(jù)中挑選出相應(yīng)的概略數(shù)據(jù)，隨后傳輸?shù)礁怕詳?shù)據(jù)庫內(nèi)。再次是樣本數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換抽取，從歷史數(shù)據(jù)庫內(nèi)抽取模式數(shù)據(jù)和樣本數(shù)據(jù)，并將其傳送到挖掘數(shù)據(jù)庫內(nèi)。語義分析其實(shí)就是語義信息的關(guān)聯(lián)分析、信息搜尋以及知識圖譜等內(nèi)容?？梢暬治霭◤?fù)雜多元高維、網(wǎng)絡(luò)和層次以及時變等數(shù)據(jù)的可視化分析。

時變數(shù)據(jù)就是擁有時間屬性，同時能夠隨著時間的變化而發(fā)生改變的數(shù)據(jù)，比如氣象信息以及目標(biāo)軌跡的運(yùn)動變化等。網(wǎng)絡(luò)與層次數(shù)據(jù)就是一種描述數(shù)據(jù)關(guān)系到方法，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)指的是一種多樣、復(fù)雜的關(guān)系，而層次數(shù)據(jù)則是指一種單一的關(guān)系。復(fù)雜多元高維數(shù)據(jù)中的所有數(shù)據(jù)都擁有兩個或是兩個以上的相關(guān)屬性或獨(dú)立的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)倉庫的統(tǒng)計(jì)分析其實(shí)就是對各種主題的軍事信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，同時將最終結(jié)果通過一種可視化視角呈現(xiàn)出來，集成到信息門戶進(jìn)行應(yīng)用。

3 結(jié)束語

綜上所述，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，目前在海量軍事資源的處理、挖掘過程中可選擇的技術(shù)條件也逐漸增加，為了預(yù)防技術(shù)的單一性，未來的集成走向也必將轉(zhuǎn)化成一種技術(shù)混合架構(gòu)，同時用戶參與分析與處理的作用也將逐漸提高，可視化技術(shù)和大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用，為海量軍事數(shù)據(jù)現(xiàn)實(shí)問題的解決提供了可靠的技術(shù)支撐。