基于R 语言与BDP 的地震数据可视化

杨丽佳，陈新房*，汪世伟

（防灾科技学院，河北三河）

1 数据可视化的发展

数据可视化真正追溯其根源，可以把时间往前推10 个世纪，其发展大致经历了10 世纪的填补空白、14-17 世纪拉开帷幕、18 世纪的初露锋芒、19 世纪的黄金时代、20 世纪的稳步发展以及21 世纪的日新月异6 个时期。如图1 所示，是目前最久远的数据可视化图像，其中包含了很多现代统计图形元素：坐标轴，网格，时间序列。

图1 10 世纪数据可视化作品

进入21 世纪以来，计算机技术获得了长足的进展，计算机图形学，高分辨率高色深还原度的屏幕应用越来越广泛，数据可视化的需求也正在变得越来越强烈。数据可视化进入一个新的黄金时代[1]。

2 什么是数据可视化

数据可视化是指将大型数据集中的数据以图形图像形式，并利用数据分析和开发工具发现其中未知信息的处理过程。其基本思想，是将数据库中每一个数据项作为单个图元元素表示，大量的数据集构成数据图像，同时将数据的各个属性值以多维数据的形式表示，可以从不同的维度观察数据，从而对数据进行更深入的观察和分析[2]。

数据可视化可以帮助人们在大量的数据中快速发现重要的信息。使得人们更容易地对比数据之间的差异和相似之处。有利于更好地理解数据之间的关系和规律。交互式地探索数据，并得出结论。更容易地与他人分享数据[3]。

3 地震数据可视化

目前已经有许多数据可视化工具，主要包括入门级工具（Excel）、信息图表工具（Google Chart API、D3、大数据魔镜）、地图工具（Modest Maps、Leaflet、Quantum GIS）、时间线工具（Timetoast、Xtimeline、Timeslidey） 和高级分析工具（Processing、R 语言[4]、Python[5]、Weka 和Gephi）等。

本文利用R 语言与BDP（Business Data Platform）商业数据平台对中国地震台网提供的近一年3.0 级以上地震进行可视化处理[6-7]。

3.1 爬取数据

实验中使用八爪鱼工具爬取中国地震台网近一年3.0 级以上地震信息。网址为：http://www.ceic.ac.cn/speedsearch?time=5，进行循环爬取，爬取数据共计997 条。

3.2 数据预处理

按照中国的经纬度范围对数据进行初步筛选。同时将纬度、经度、深度三列数据转换成数字模式。

筛选出纬度在4°～53°、经度在73°～135°的数据。剩余802 条数据，数据集名称为earthquakeqx.xlsx，如表1 所示部分数据。

表1 earthquakeqx.xlsx 部分数据

3.3 基于R 语言的数据可视化

在安装了依赖包的基础上，加载依赖包，在VMware Workstation 环境中centos01 节点上操作[8]。

对各省份在过去一年中的发震次数进行统计，运用R 语言将参考位置限定于中国，进行数据过滤：data1<-subset(data,grepl("北京|天津|河北|山西|内蒙古|辽宁|吉林|黑龙江|上海|江苏|浙江|安徽|福建|江西|山东|河南|湖北|湖南|广东|广西|海南|重庆|四川|贵州|云南|西藏|陕西|甘肃|青海|宁夏|新疆|香港|澳门|台湾",data$position))

统计各省份发震次数制成条形图，如图2 所示。

图2 全国各省份近一年发生3.0 以上震级频次

3.4 使用BDP 绘制地震数据分析图

将清洗后的数据导出：

使用ftp 将这两个文件导出到window系统中。

（1） 绘制地震等级分布图

打开网址https://me.bdp.cn，打开数据分析工具-BDP 个人版，注册并登陆。

这里使用清洗后的data.xlsx 数据，绘制地震等级分布，如图3 所示。可以看出，新疆，四川，台湾，西藏是发震分布最多的四个地区。

图3 近一年地震分布

（2） 绘制地震发生词云图

绘制出全国各省份近一年地震发生词云图，如图4 所示。同样看出，四川，新疆，台湾，西藏是出现频率最高的四个词语。

图4 词云图

（3） 地震发生季度图

如图5 所示，绘制出季度图。第三、四季度出现强震的几率更大，西南、西北、台湾发震频繁且震级较大，深度较深，所以建议大家如果以后在这些区域发展要注意防震减灾。

图5 近一年各个季度各省份最大地震

（4） 时间动画

应用BDP 可以进一步进行分析，制作过去一年中发震地区震级分布的时间动画。如图6 所示，显示了2022 年9 月20 日发生地震位置的动画页面。https://me.bdp.cn/api/su/C6D7R9LO 可以浏览完整动画。

图6 一年中发震地区震级分布的时间动画

结束语

本文首先介绍了大数据可视化的历史发展过程、定义及作用，在此基础上，利用R 语言和BDP 对地震数据进行可视化处理。经过可视化分析，尽管目前还不能十分准确地找到地震发生的规律，不过已经通过对比分析，了解了地震高发地的分布以及震级的分布，为防灾、减灾、救灾工作提供了数据支撑，为开展工作进行决策提供支持，为减少人们的生命财产损失提供了一定保障。地震预测是一项十分复杂的工作，面对地震的到来，唯一要做的就是沉着应对，不抛弃，不放弃。