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1、摘要1第一章绪论31.1 研究背景及意义31.2 共享单车发展趋势及存在的问题31.2.1 共享单车的兴起背景31.2.2 共享单车的发展现状41.2.3 共享单车发展的机遇和挑战51.3 本文的组织结构7第二章相关工作82.1 国外共享单车背景调查82.1.1 美国共享单车市场概况82.1.2 未来展望92.2 数据可视化系统间,102.2.1 数据可视化系统102.2.2 数据可视化的实现102.2.3 发展情况和应用领域11第早11,11求J析和系统结构143.1 需求分析143.1.1 功能需求143.2 系统结构设计143.3 系统应用部署164.1 数据的获取和描述174.2 数据
2、库设计194.3 Hlltj目匕、224.3.1 利用数据可视化画散点图224.3.2 利用数据可视化每日使用情况234.3.3 3.2对用户信息仃可视化.24第五章运行测试和分析结果265.1 运行测试265.2 站点散点图分析265.2.1 每天使用情况图305.2.2 二十四小时使用图3054)Ij)、1T315.4.1 用户类型分析315.4.2 用户性别分析335.4.3 3JlJ)I3第六章总结与展望366.1 本文工作总结366.2 未来工作展望36参考文献38致谢39摘要近年来，共享经济在我国发展迅速，收到了政府和广大民众的重大关注，而出现的很多问题也引起了众多学者的注意，关于
3、共享单车的研究也越来越多。共享单车是指企业在校园、地铁站点、公交站点、居民区、商业区、公共服务区等提供自行车单车共享服务，是一种分时租赁模式。从共享单车数据中比如使用次数、骑行时间、骑行时长、起点和终点经纬度坐标等属性,我们可以看出人们的许多习惯从而进行研究。我们做一个数据可视化的系统要能做到文件上传，文件解析，文件数据可视化等功能,从而完成进一步分析。关键词：共享单车数据可视化数据分析AbstractInrecentyears,thesharingeconomyhasdevelopedrapidlyinChinaandhasreceivedsignificantattentionfromth
4、egovernmentandthegeneralpublic.Manyproblemshavealsoattractedtheattentionofmanyscholars.Therearealsomoreandmorestudiesonsharingbicycles.Sharedbikesrefertothesharingofbikesoncampus,subwaystations,busstops,residentialareas,commercialareas,andpublicserviceareas.Itisatime-sharingrentalmodel.Fromtheshared
5、bikedata,suchasthenumberofuses,ridingtime,ridingtime,startingandendinglatitudeandlongitudecoordinates,wecanseemanyhabitsofpeopleandconductresearch.Wecandoadatavisualizationsystemtobeabletodofileupload,fileanalysis,filedatavisualizationandotherfunctions,andfurtheranalysis.Keywords:Sharedbikesdatavisu
6、alizationdataanalysis第一章绪论1.1 研究背景及意义我毕业设计的选题是“共享单车的数据可视化系统”，共享单车是一个近年来很热门的新兴事物，共享经济在我国发展迅速，收到了政府和广大民众的重大关注，而出现的很多问题也引起了众多学者的注意，关于共享单车的研究也越来越多。共享单车是指企业在在一些人群密集的行程出发点或结束点向出行人提供自行车共享服务，然后按消费时长或者骑行距离收费，是一种分时租赁模式。从共享单车数据中比如使用次数、骑行时间、骑行时长、起点和终点经纬度坐标等属性，我们可以看出人们的许多习惯从而进行研究。我们可以通过可视化更好的去了解和研究共享单车，为研究者们提供许多
7、新的角度。我们做一个数据可视化的系统要能做到文件上传，文件解析，文件数据可视化等功能，从而进一步分析。这个系统的功能有读取CSV文件，保存并分析数据，将数据可视化：显示出发结束点，显示集散散点图，显示轨迹等，可以选择显示哪些数据。1.2 共享单车发展趋势及存在的问题在过去的两年里，共享自行车在全国各地兴起，特别是在一线城市，也有一种不断扩大的趋势。目前，在中国共享自行车方兴未艾。在过去的两年里，共享的自行车就如雨后春笋一样涌现出来，带来了一种新的出行途径。作为共享经济理念下的一个新方面，共享单车受到许多投资机构的青睐。除了刚开始带头的小黄车和摩拜单车，又有源源不断很多新的品牌加入。到目前为止，
8、已经制造了超过20种单一类型的共享单车。本文采用数据可视化系统，希望能有助于更好地理解共享自行车。1.2.1 共享单车的兴起背景2014年首批共享单车诞生在北京大学的校园。2013年戴威从本科毕业后开始了他成为OfO小黄车首席执行官兼创始人第一步，当时他已被北大保研，但是戴维去了青海省大通县东峡镇支教。东峡镇位于西北偏远山区，生活条件比较艰苦，他为了改善生活每周去一次县城，而他去现成的交通工具就是一辆老自行车。每周不断的骑行戴威想起在大学四年里他丢失了5辆自行车，很多同学都有过这样的麻烦，当你需要去一些汽车不方便到达的地方的时候，你的身边却没有一辆单车。他突然明白骑车去旅游并不是所有人都需要的
9、，但是出行却是每个人都需要的。因此，2014年，第一代共享单车在北京大学的校园内诞生。随着共享经济的兴起，依赖互联网的进步与发展，出现了一种全新的商业模式一一共享经济，一般是指基于陌生人且存在物品使用权暂时转移的，以获得一定报酬为主要目的一种新的经济模式口。它的本质在于统筹调配线下的暂时没有人使用的产品或者服务，让他们以更低，更经济的价格提供产品或服务。而支撑共享经济发展的理念在于，“人们需要的是产品的使用价值，而非产品本身”2。所以在这样共享经济的理念之下，用户共享我们单车的价值，而又不需要去购买单车的所有权，从而实现了资源更好的分配和利用。互联网技术的进步发展和流行。众所周知，共享单车的使
10、用依赖于互联网技术。其核心环节包括找车、开锁、还车和计费等，都严重依赖一张高质量的无线网络将单车与云端服务器稳定连接起来3。随着互联网技术的发展、5g技术长码短码控制码的钻研、芯片技术含量的提高和网络的覆盖为共享单车的应用提供了强有力的支持。122共享单车的发展现状所谓共享单车，是指企业在地铁站点、校园、公共服务区、公交站点等提供自行车共享服务。这是一种分时租赁模式4。作为一个新型的的共享经济理念的代表，共享单车一问世就被许多投资机构所看好，不仅仅是最始的Ofo小黄车和摩拜单车，后面还有许多源源不断加入的新品牌。这些共享单车都纷纷完成了他们的融资，并且时间短，融资金额大。共享单车名称融资时间融
11、奥情况ofo2016年10月10日1.3亿美元C轮融资摩拜单车2016年10月13日近亿美元C+抡融资小呜单车2016年10月20日B轮融资骑呗单车2016年11月初Pre-A轮融资优拜单车2016年11月7日1.5亿人民币A轮融资野兽骑行2016年11月17日1.5亿人民币B抡融资1步单车2016年11月底2亿元人民币A轮融资表1.1部分共享单车融资情况表1.2.3共享单车发展的机遇和挑战作为一个被许多投资机构所看好的新奇事物，共享单车具有很好的前途和未来。它的出现是社会和时代飞速发展和进步的产物，在刚刚开始阶段拥有其快速发展的机会。与机遇和挑战并存的是刚开始阶段所遇到的困难。只有客服这些困
12、难，共享单车才能够更快更好的发展。（一）共享单车发展的机遇1）.有利于贯彻落实可持续发展。摩拜单车CEO王晓峰认为，与政府倡导的低碳节能，绿色出行相一致，是共享单车快速成长的重要前提5。共享单车作为一种绿色环保并且有益身体的出行方式，有利于用户的身体健康、缩短了出行时间并且节能减排有益环境，对于实现可持续发展有着重要的意义。2).市场需求庞大。一是在解决了部分用户的出行难题，从出门到地铁口或者是公交车站这一段距离如果用骑行来代替步行可以很好的节省时间。而且在大城市里面,很多时候邮费高，堵车，停车难等问题都使得用户选择共享单车。二是作为一种环保健康的绿色出行方式，共享单车既能节能减排保护环境，又
13、可以锻炼身体，所以很庾用户喜爱。(二)共享单车所面临的挑战2016年中国单车租赁市场主要问题分布图同占比OO% 1 eg. 30%中国单车租登巾场工耍向SS图1.12016年中国单车租赁市场主要问题分布图1) .一部分用户破坏或占有单车。共享单车私有化现象、破坏共享单车现象一直很严重。部分使用者不了解“共享”的含义，为了自己的便利或者贪婪将单车锁上自己的锁，涂改破坏二维码等等，这些都导致了单车的维修和重新投放，大大提高了成本,并且在一定程度上浪费了许多的资源。2) .严重的随意停放现象。共享单车开始的设计理念就是走到哪停在哪，为用户提供更便捷的用车服务，可是这也造成了严重的随意停放现象。此外，
14、城市里的空地资源十分有限，尤其是一些大城市，也没有明确的自行车停放区域，这些都容易造成停车难或者引发相关问题。共享单车随意停放在路边或者人行道一定程度上会影响市容，妨碍交通，严重的话甚至会引起交管部门的介入。3) .共享单车公司没有做好服务和管控。很多共享单车企业在刚开始获得融资的时候，为了能够抢占市场或者扩大市场份额，大量投放共享单车。这个做法不仅使得过剩的单车被浪费，也使得占地过大从而造成了单车的随意停放。其次，很多被破坏的单车回收后并没有被及时维修而是堆积成山，因为某种程度上维修成本才超过了重新投放单车的成本。这点也造成了资源的闲置浪费。1.3本文的组织结构本文分为六章,各章内容介绍如下
15、：第一章：绪论。本章介绍了课题的研究背景及意义，介绍了共享单车大致的发展情况，最后介绍本论文的组织结构。第二章：相关工作介绍。本章主要介绍了研究对象Citibike所在国家共享单车发展的背景，以及数据可视化的系统的简介，如何实现数据可视化系统并举了一些实际应用的例子。第三章：系统需求分析和系统结构。描述系统的功能需求、性能需求等其他需求,同时说明了系统的层次，给出了层次图和相关的应用部署。第四章：设计的实现。包括数据的获取，数据库的设计还有前后端如何实现等三个部分，大致说明了设计的思路第五章：运行测试和分析结果。运行完成的代码，测试可视化系统并对可视化的结果进行分析。第六章：总结与展望。本章总
16、结了全文，并且对本系统的不足以及对系统的展望作出了比较详细的阐述。第二章相关工作2.1 国外共享单车背景调查在以往的科技互联网世界里，人们习惯把硅谷当成目标或者标杆，并且把这个“创新创业圣地”的成功方式介绍到自己的国家，这已经是先进科学圈的一种思维习惯，现在这样的趋势正在悄然改变。2.1.1 美国共享单车市场概况根据美国国家城市交通协会最近发布的一份报告，近几年来美国的共享单车的骑行次数已经超过了八千万次。在2016年，共享单车在美国的骑行次数超过了两千八百万次，这个数字大概相当于每年美国人达成铁路交通的总次数了，大大超过了每年辿士尼乐园的游览次数。BikeShareRidershipinth
17、eUSbySystemTota-TrlPS TakenMH=OnSSource: NACTO图2.1美国共享单车市场份额2016年的骑行的次数比前一年增长了四分之一，越是大城市的共享单车项目所对应的骑行次数也越多，包括NeWYOrk的CitiBike（花旗自行车，也是我们的数据来源）、WashingtonDCMCapitalBikeshare（首都自行车）、Miami的CitiBikeChicago的Divvy以及Boston地区的Hubway,这几个大型贡献单车品牌的市场份额占了八成以上。目前，全美国的单车共享项目（拥有超过十个停车点并且超过一百辆共享单车）的数目正在飞速上升中，这个数字已经
18、从2010年刚开始的四个增长到了2016年的五十五个系统，其中，超过八成的能够经营超过1年的共享单车系统在慢慢扩大规模。2016年有两大单车共享系统正式启动，一是在PortIand的BIKETOWN,二是在1.A的MetroBikeShare,全国自行车的数量也在飞速上升。50.00045QOO40X)0035X)0030.00025X)0020Qc)O15X)0010.000500To-!Lnps Taka MH=OmBikeShareGrowthintheUSSource: NACTOINumberofBikesRidership图2.2美国共享单车增长情况美国的第一个共享单车系统开始于2
19、010年，那时候全美国只有一千六百辆共享单车，2013年，一个更大的共享单车项目被开启，从2012年的七千辆飞速上升到了2013年的一万九千辆，然后进一步增加到了2016年的四万两千辆。共享单车数量的增加的同时，质量也在提高。最近几年智能共享单车（Smaabike）的份额在不断的提高。这些智能共享单车运用了更加智能的车载设备和停车设施。从2014年第一辆智能车在美国出现到现在为止，比例正在不断地增加。2.1.2未来展望目前，美国单车项目仍在增长，许多城市，包括DetrOit、CityofNewHavenNewOrleans,或已选择供应商，或正计划启动相关项目，许多现有的共享单车系统仍在计划扩
20、大，如纽约Citibike项目。共有2000辆车增加到12000辆,HOUStOn将在100个单点增加车辆,SanFranciscoBayArea计划将目前的700辆乍辆共享系统扩展到7000辆车。单车的发展趋势是实现一个低成本，便捷的一体化经济城市交通系统，更多的人使用单一的汽车共享系统意味着更多的人得到体育锻炼、节约时间，或者更容易获得经济机会。许多城市将更深入地融入社会，雇佣当地人，建造特殊的自行车道，创造更便宜的价格体系，这将更有利于促进所有群体中共享自行车的普及。2.2数据可视化系统简介2.1.1 数据可视化系统在如今这个大数据时代，数据发现数据挖掘数据分析无处不在。我们从Citib
21、ike网站上获得的数据可以了解到共享单车的试用情况包括站点，使用时长等各个方面的具体情况，然后通过数据可视化使其更直观更具体的展现出来。这个系统我们可以自行上传CSV文件令其读取，从而对其他数据也可以进行展示，可以自定义要去展示的参数。数据可视化技术是运用计算机图形学和数据处理技术，将数据进行读取分析并按照要求显示成为图标或者图像然后再进行处理的一门技术。数据可视化概念首先来自科学计算可视化(ViSUaliZatiOninSCientifiCComPUIing),这不仅仅是将数据可视化，还要计算这一过程中数据的变化。随着计算机技术的发展，数据可视化概念己经扩张,现在不仅包含科学计算数据的可视化
22、，而且包含工程数据和测量数据的可视化，学术界常把这种空间数据的可视化称为可视化(VolUmeViSUaliZation)技术。2.1.2 数据可视化的实现随着互联网技术的飞快发展，数据可视化的技术也在不断的提升，现如今已经进入了大数据时代，数据可视化技术作为分析数据的一种重要的手段，值得引起我们对重视。随着数据可视化技术的发展，有很多优秀的工具可以让我们来实现数据可视化，你如JQCharI、XChalIs、highcharts和echarts等，本文便是运用了echarts来实现数据可视化。Echarts有百度商业前端数据可视化团队开发，底层基于一个叫ZRender的轻量级CanVaS库，拥有
23、坐标系，图例等许多基本的组建，可以用来创建饼状图、折线图、散点图和雷达图等各种图表，也支持任意维度的堆积和多图标混合展示8。2.1.3 发展情况和应用领域最近几年来，随着网络运用和电子商务的飞速发展，对我们科学数据的研究也提出了更高的标准和要求，数据可视化技术也随之飞速进步。我们可以应用数据可视化技术，发现很多在金融，商业还有通信等数据中隐含的规律，从而提供决的依据。这些已经成为了书库可视化技术中的热门方面。因为各方面的发展需求，数据可视化系统在近几年也不断涌现，像TabIeaU,echarts等都是优秀的数据可视化工具。数据可视化技术的应用方面十分广泛，几乎在大多数领域都可以运用：自然科学,
24、金融，商业，网络通信，工程等各个方面。近年来是数据可视化技术发挥着越来越大的作用。其中数据可视化技术主要用于以下几个领域：1) .医学数据可视化技术已经广泛用于医学的各个方面。数据可视化在医学应用中的核心技术，是构建人肉眼看不到的身体器官的3D模型，从而根据这些图像模型来进行诊断。尽管3D数据处理技术与显示效果更好，但它需要基于庞大的数据量统计，而且计算方式很复杂，因此还需要对其进行进一步的科学研究从而才能更好地利用这项技术解决医学问题。3D数据的可视化，目前在脑部核磁共振图像序列重建中有着广泛的应用，主要为图像分割技术、标定多重数据集合图像技术以及实时渲染技术这三个方面9O2) .新闻新闻就
25、是最新鲜的消息，其中必然包含了大部分的数据，这也就涉及到了数据分析或者数据处理，在这里我们就可以用数据可视化来分析处理新闻索要给我们呈现的数据，从而能让观众简洁明了的了解新闻中所要传达给我们的数据。就像下图直接明了的可以看出柏林的房价在这几年的涨幅，还有不同地区的房租区间也用色块明显的表达了出来，让人一看就懂。2009(2014图2.3新闻中的数据可视化3) .气象预报数据可视化在气象方面的运用也十分广泛，我们平常看的天气预报上面的全国气象图，风向图等都在一定程度上运用了数据可视化。在天气大数据系统中，利用全球气象监测数据与计算结果来显示全世界不同时期的天气情况的图像，从而对全球气象进行了深入
26、研究和预测。如下图就是一个调用echarts来进行数据可视化的简单的例子，我们可以从图表中清晰的看出一周中气温的变化，亦可以读出每天最高或者最低温度的数据。参 ECharts页 特性 实例文R F XTttij7O1AA*iO1A.1OO*I-70OOOO4AODa一”OOiOOOOo1oo图4.2原数据文件本文中用2014年02月的数据来举例，数据文件如上图所示。在用户层面，我们首先点击上传文件的指令，如果此时会判断文件类型，如果上传成功则会返回上传成功的消息，服务器得到指令之后就开始读取数据。Ii请选择CSVS：件上传工上传文件我们还附加了一个读取本地历史文件的窗口，方便快速检索以前曾经上
27、传过的文件，我们可以在上传的目录中检索到。历史文件选择文件请选择1526473699.csv图4.4历史文件上传我们读取我们想上传的CSV文件，因为要把数据都上传到数据库中，先分割数据得到数据库名，判断数据库是否存在。然后创建一个表，因为这里的数据种类很多，我们首先建立一个列表，保存必要的数据。把时间进行切割，得到具体的天，然后我们把列表内每个元素用作字典，包括日期，小时等，最后把数据保存进列表。大致流程如下图。图4.5文件上传流程图4.2 数据库设计读取文件中的数据都保存到数据库之后我们可以得到一下一个数据总表:ViPdMfCt*rttntop6n*Mf,t6ojdM*t.tM*vrntet
28、or*Jat1aW.tM*0fJor9dnd,teo*Jd*dtt0l*V*fv*d.*t*cn.Mhd4MXlC701OGOWX)2011OOlOtMIME47夕&214a11123OW7J.970J2517504uaei5tt47J22U512IR201W-01OOOOIO?201W0I8239IMW2St10M4(rwimi-74C12m)4e4”W20WllWX，7l07-0lCWMsMn1lai$t*(S$t4ara6671.9W7647WI“2Ig,XM7O9nw4aoXi07-0l0ODSj06MlP07)lOOJ76SSlf1OHM?382UmnP1EUSt47MGS573.”
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