新媒体监管数据可视化系统的设计与实现

张 嘉

（国家广播电视总局五七三台，北京 102209）

0 引言

以视听网站、视听APP、微博、微信、短视频等为主的互联网新媒体，已经成为各类型事件、新闻与信息的主要传播源头，结合互联网技术优势，其传播迅速、影响范围广泛，为了以正互联网视听，规范互联网健康发展，上述新媒体已成为广电新媒体监管的主要管控对象。新媒体涉及内容丰富，格式多样，正以海量方式成倍增长，因此，广电新媒体监管业务中存在着大量的可视化需求，需要通过可视化手段呈现基于AI引擎的智能采集、分析与研判的业务全流程，同时还需要呈现各类格式的过程数据与成果数据包括信息源、趋势数据、统计报表数据、舆情数据、新媒体图文与音视频数据、监测指标数据以及监测对象地域分布等地理信息数据，因此，构建全面的、具有针对性的数据可视化系统意义重大。

目前，传统的数据可视化系统显示手段与交互手段略显不足，无法多维度、立体化、全面化地呈现新媒体监管业务的全流程与成果数据，本文主要介绍一种适合于新媒体监管业务场景的新型交互式可视化系统设计与实现，该系统实现能够提供更丰富数据可视化渲染、更有针对性的大屏幕显示以及更为灵活的可视化交互功能。

1 可视化技术

（1）数据可视化。数据可视主要借助于图形化技术手段，清晰有效地沟通与传达信息，主要表现形式是通过几何、图文、图表、动画等丰富的二维或三维可视化方法对数据进行渲染呈现，它是面向图像与显示的技术。

（2）可视化呈现。可视化的显示呈现通常是以大屏幕为核心，完成数据可视化效果的最终展现。现代化的大屏幕系统，其显示资源通常不仅仅由一组屏幕组成，在更多的应用场景中，包含大屏、小屏、投影、移动终端等各类型显示资源。

（3）人机交互。人机交互是指人与机器或系统的交互，本质上是人与计算机的交互，从更广泛的角度讲是指人与含有计算机的机器或系统进行交互，并建立用户与系统之间的双向通信，人机交互方式与界面的好坏往往可以直接影响到系统建设的成败。

2 数据可视化系统

2.1 系统技术架构

2.2 系统主要组成及原理

本文所述系统主要由数据渲染系统、大屏幕系统、交互系统三大分系统组成（见图1）。

图1 系统架构图

2.2.1 数据渲染系统

数据渲染系统是整体系统最为核心的一个分系统，它负责从业务系统中直接采集或被动接收源数据，然后进行加工处理，渲染出指定的显示形态，然后通过高性能显卡输出超高分辨率图像或视频。数据渲染系统在工作流程上设计了数据采集、数据加工、数据渲染与显示输出四个环节，数据采集支持主动采集，被动监听、数据库同步等方式对业务系统源数据进行提取；数据加工则根据需要对源数据进行清理、集成、变换与归约等二次处理，准备出渲染使用的数据格式，数据渲染则通过可视化框架对数据进行画面渲染；显示输出则通过计算机显卡完成4K或8K超高分辨率画面的输出。

在常规的数据可视化渲染系统中，维度单一的图表往往占据绝大多数，本系统中的数据渲染则更多地以二维、三维、全景框架与地图、空间、高程、事件、信息等基础数据相结合，内置的高性能二维与三维渲染引擎可实时渲染出多维立体化的可视化形态，直观地反应出系统原理、处理过程、数据流向、成果数据等内容，提升业务系统的综合运维效率。

系统在设计上支持多台物理渲染主机构成渲染集群实现大规模渲染处理，渲染系统在交互控制上设计丰富的接口支持第三方系统对其进行集成控制，可根据业务场景的需要实现交互定制化数据可视化渲染输出。

2.2.2 大屏幕系统

本实现中的大屏幕系统设计由显示拼接处理器与大屏幕显示资源组成，显示拼接处理器在选型上采用网络化、分布式、浅压缩的处理器产品，该类处理器特点是采用以太网技术进行数据传输与交换，信号的输入与输出采用嵌入式设备接入，利用以太网组播技术实现信号的任意复制与共享，而接入节点支持接口种类丰富，可以实现分布式部署，结合以太网络的长传优势，极为容易地实现各类信号与显示资源的跨区域、跨楼层接入与组网，支持灵活扩展，同时，系统采用浅压缩编码技术，传输显示与场景切换延迟低。大屏幕显示资源则根据新媒体监管业务的特点，设计由LED拼接大屏、LCD拼接大屏、显示器、坐席管理节点、液晶电视等显示资源组成，根据现场业务员场景进行多功能分区域显示，既有单个区域显示区，又有多屏多区域关联区。屏幕部署上也不受制于地理位置的限制，采用多组多点、跨区域、跨楼层分布式部署。在画面的呈现上，基于分布式拼接处理器强大的处理能力，可实现信号跨屏显示、无极缩放、整墙漫游、多画面拼接、场景切换等功能，满足渲染画面在显示资源上的灵活调度。

2.2.3 交互系统

在传统的数据可视化系统中，信息流动通常是单向的或双向流动不够充分，用户被动接收结果数据，不能反馈调整。本系统的交互设计上，物理上由固定指挥台、移动指挥台（PAD与手机等移动终端）及各类互动传感设备组成，同时引入更多先进的交互技术及概念，例如精准交互与非精准交互结合、多通道协助交互技术、多屏联动交互技术等，对新媒体监管业务场景与数据类型进行了精准分析，设计出最为贴切的交互操作方式，提高可视化系统的针对性与显示目标。

3 重点设计说明

3.1 可视化形态的设计

对于新媒体违规有害监测监管业务流程，采用抽象流程图渲染方式进行实时展示，该方式可以充分地表示数据流向与过程分析，完整地将新媒体监测监管的数据搜查、数据采集、AI预研判、AI分析、人工审核、违规内容取证、结果上报的全流程呈现出来，并通过丰富的动效直观地呈现出数据采集、数据爬取及AI研判的可视化过程。对于新媒体监管业务的各类监测成果数据，采用2.5D动态图表渲染方式进行实时展示，设计了180多种丰富的图表集合进行选择输出，以最贴切的图表方式展现新媒体监管中的违规统计、舆情报告、AI能力数据、节目来源统计、监测类别、抓取总量与分类流量等数据，同时设计支持对各类型成果数据进行实时的交互控制，定制组合显示。对于新媒体监管业务中与地域结合紧密的成果数据，采用GIS地图渲染方式展示，地图渲染采用2.5D/3D的形态进行呈现。通过动态地图直观呈现出150万家视听网站的地理位置信息和视频数量信息，结合地理位置坐标展示监测覆盖区域、监测违规域、舆情热点区域、舆情热度等关联数据情况。对于新媒体监管系统的机房基础设施与安防系统，采用3D实景建模及全景渲染方式进行展示，通过3D实景可以有效直观地呈现机房设施状况，同时将机房实景结合网管系统，将业务监测告警数据、设备运行状态、环境实景结合，形成可视化运监控，有效地实现对新媒体机房的全方位运维管理。对于新媒体监管AI计算过程与IDC机房的综合计算力，采用抽象概念建模渲染方式进行展示，通过超级震撼的动画特效设计表达AI计算画面，软硬件资源利用状态包括爬虫、CPU、网络、存储等资源的抽象运动与情况。

3.2 交互方式的设计

将交互系统引入到新媒体监管系统的全环节（见图1），交互系统集成业务系统、数据可视化渲染系统、大屏幕系统、环境资源系统，综合实现对业务内容拓展交互，灯光、音频与设备中控交互，大屏场景切换交互以及数据可视化的展示控制交互，实现全方位的业务定制可视化。系统交互方式上，设计同时支持精准交互与非精准交互，精准交互包括鼠标、键盘与多点触控等控制方式，非精准交互包含语音控制与激光雷达的体感控制，如采用人体姿势体感进行GIS渲染内容的控制，快速实现地图的旋转，缩放与层进操作；采用语音指令交互，实现命令词控制，高效切换大屏、灯光、音频组合场景。同时引入多通道协助交互技术，综合采用视线、语音、手势等新的交互通道、设备和交互技术，利用多个通道以自然、并行、协作的方式进行人机对话，通过整合来自多个通道的、精确的和不精确的输入来捕捉用户的交互意图，提高人机交互的自然性和高效性。在物理交互界面上同时采用固定指挥端与移动指挥端相结合，既可通过位置固定的指挥台与数据源与显示资源形成互动，又可通过移动控制台实现移动演示与汇报。在屏幕互动设计上将单屏与多屏交互融合，实现一键甩屏，多屏共享，视频剪辑分享等交互，支持在信源与显示资源之间进行画面与信息共享与流转，满足新媒体业务监管需求。

图1 太赫兹波段在电磁波谱中的位置

4 结束语

综上所述，本文阐述了一种用于新媒体监管的数据可视化系统的设计与实现。首先，该设计在数据可视化渲染方面充分考虑了新媒体监管业务的需求，结合新媒体监管过程监测与结果数据的特点，设计出贴切的渲染方法来对数据进行可视化呈现。其次，在人机交互方面，充分结合精准与非精准交互、固定与移动交互、多通道协助交互等新型交互手段，并全面集成信源系统、数据渲染系统、大屏幕系统、环境系统等多个环节进行融合式交互，使得数据可视化的呈现更具全面性与针对性。最后，系统在物理实现上使用了分布式、网络化、浅压缩显示拼接处理器有效地串联渲染系统、信源系统、显示资源与交互系统，实现了信号的灵活共享与任意调度，有效地提高了新媒体监管的过程监控、分析研判与指挥调度的效率。