摘 要：【目的】科技政務(wù)數(shù)據(jù)具有多源性、權(quán)威性等特征，蘊含著巨大的經(jīng)濟社會利用價值，但由于數(shù)據(jù)來源途徑多、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)多樣和數(shù)據(jù)質(zhì)量參差不齊等問題，導(dǎo)致對科技政務(wù)數(shù)據(jù)的綜合利用不充分，數(shù)據(jù)價值未能體現(xiàn)。因此，需要建立一個綜合、高效的科技政務(wù)數(shù)據(jù)分析、處理及可視化平臺，為科技管理部門決策提供數(shù)據(jù)層面的有力支撐?！痉椒ā炕谖⒎?wù)的架構(gòu)，建立以數(shù)據(jù)中臺為基礎(chǔ)的科技政務(wù)數(shù)據(jù)可視化平臺?！窘Y(jié)果】該平臺實現(xiàn)了對科技政務(wù)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一采集、存儲、分析和計算，并進行可視化展示。【結(jié)論】科技政務(wù)數(shù)據(jù)可視化平臺通過對數(shù)據(jù)的統(tǒng)一處理，打破了“數(shù)據(jù)孤島”，以直觀的圖表展示數(shù)據(jù)，極大地提高了科技政務(wù)數(shù)據(jù)的利用率，為科技政策的制定提供了重要的數(shù)據(jù)參考。

關(guān)鍵詞：政務(wù)數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)中臺；數(shù)據(jù)可視化；微服務(wù)

中圖分類號：TP311.1 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1003-5168（2024）18-0018-06

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2024.18.004

Design and Implementation of Science and Technology Government Data Visualization Platform

JIAO Changchun YANG Yifan

（The Scientific & Technological Information Center of Henan， Zhengzhou 450000， China）

Abstract：[Purposes] Science and technology government data possesses the attributes of multi-source and authority， and it contains significant economic and social value. Nevertheless， due to the issues of multiple data sources， diverse data structures， and uneven data quality， the comprehensive utilization of science and technology government data is inadequate， and the value of the data is not manifested. Therefore， it is necessary to establish a comprehensive and efficient science and technology government data analysis， processing and visualization platform， which will provide strong data-level support for science and technology management departments to make decisions. [Methods] Based on the architecture of microservices， this paper establishes a visualization platform for science and technology government data based on the data middle platform. [Findings] This platform realizes the unified collection， storage， analysis， calculation and visual display of science and technology government data. [Conclusions] Through the unified processing of data， science and technology government data visualization platform solves the problem of data silos， presents the data with intuitive charts， significantly enhances the utilization rate of science and technology government data， and provides an important data reference for the formulation of science and technology policies.

Keywords： government data; data middle platform; data visualization; microservice

0 引言

我國電子政務(wù)自20世紀(jì)80年代末期提出以來，各級政府部門積極響應(yīng)，2000年以后電子政務(wù)迅速發(fā)展［1］?，F(xiàn)如今，電子政務(wù)已成為政府部門提供服務(wù)的重要窗口，各級政府和部門根據(jù)自身業(yè)務(wù)特點建設(shè)了各具特色的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，極大地提高了政府工作效率與服務(wù)水平。與此同時，伴隨著這些系統(tǒng)的應(yīng)用也產(chǎn)生了大量的政務(wù)數(shù)據(jù)。隨著信息化的不斷深入和新一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，數(shù)據(jù)逐漸成為影響社會經(jīng)濟發(fā)展的重要生產(chǎn)要素，其中，政務(wù)數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)資源的重要組成部分，因其多源性、權(quán)威性等特征，蘊含巨大的經(jīng)濟社會價值［2］。

2019年10月，黨的十九屆四中全會首次提出“推進數(shù)字政府建設(shè)”。2022年國務(wù)院辦公廳發(fā)布《全國一體化政務(wù)大數(shù)據(jù)體系建設(shè)指南》，指出要加快推進政務(wù)數(shù)據(jù)一體化決策部署，支撐數(shù)字政府建設(shè)。數(shù)據(jù)的戰(zhàn)略性地位及數(shù)字政府的新趨勢為政府對政務(wù)數(shù)據(jù)的綜合治理和充分使用，提出了更深層次的要求。由此可見，準(zhǔn)確、翔實、清晰的數(shù)據(jù)已成為當(dāng)前政府部門決策時的重要抓手。

河南省科技管理部門早在20世紀(jì)90年代就已經(jīng)開始探索自身的信息化道路，根據(jù)自身部門業(yè)務(wù)特點，建立了科技信息管理系統(tǒng)，經(jīng)過不斷地發(fā)展，逐漸將所有業(yè)務(wù)由線下轉(zhuǎn)移到線上，極大地提升了科技服務(wù)水平。但隨著科技計劃管理改革的不斷推進，科技管理部門的業(yè)務(wù)也在不斷迭代，相應(yīng)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)也在不斷地變化，存儲數(shù)據(jù)介質(zhì)也跟隨著計算機行業(yè)的發(fā)展不斷更迭，科技政務(wù)數(shù)據(jù)逐漸出現(xiàn)了來源途徑多、數(shù)據(jù)質(zhì)量差距大、數(shù)據(jù)形態(tài)異構(gòu)、數(shù)據(jù)孤島等問題［3］，導(dǎo)致數(shù)據(jù)綜合利用不充分，數(shù)據(jù)的價值未能體現(xiàn)。因此，建立一個綜合、高效的科技政務(wù)數(shù)據(jù)分析、處理及可視化平臺，為科技部門的決策做好數(shù)據(jù)層面的支撐，對于提高科技部門的服務(wù)能力和質(zhì)量具有十分重要的現(xiàn)實意義。

1 數(shù)據(jù)中臺與數(shù)據(jù)可視化概述

1.1 數(shù)據(jù)中臺

河南省科技管理部門各業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)從使用角度來看，當(dāng)前還存在較多的問題。比如，數(shù)據(jù)重復(fù)或缺失、數(shù)據(jù)量大且分散、數(shù)據(jù)格式不統(tǒng)一、數(shù)據(jù)來源渠道廣、數(shù)據(jù)質(zhì)量參差不齊等。這些問題對數(shù)據(jù)的綜合使用造成了極大的困難，因此，建立科技政務(wù)數(shù)據(jù)可視化平臺的第一步就是要做好數(shù)據(jù)層面的準(zhǔn)備。通過搭建獨立的數(shù)據(jù)中臺，可以對科技政務(wù)數(shù)據(jù)進行長效的治理，有效解決上述科技政務(wù)數(shù)據(jù)存在的問題。

數(shù)據(jù)中臺的核心作用是通過統(tǒng)一的數(shù)據(jù)采集、計算處理、存儲共享等操作打通“數(shù)據(jù)孤島”，讓數(shù)據(jù)的價值得到充分體現(xiàn)，但是目前對數(shù)據(jù)中臺還沒有統(tǒng)一的定義［4-5］。吳信東等［6］從數(shù)據(jù)資產(chǎn)化角度給出了定義：數(shù)據(jù)中臺是將一個機構(gòu)的數(shù)據(jù)作為戰(zhàn)略資產(chǎn)進行管理，從數(shù)據(jù)搜集到處理應(yīng)用的一套管理機制，以期提高數(shù)據(jù)質(zhì)量，實現(xiàn)廣泛的數(shù)據(jù)共享，最終實現(xiàn)數(shù)據(jù)價值最大化。從以上定義可以看出，數(shù)據(jù)中臺需要對數(shù)據(jù)的搜集到處理再到應(yīng)用進行管理，且要通過數(shù)據(jù)挖掘、人工智能等技術(shù)對數(shù)據(jù)進行分析、處理，從中提煉出有價值的信息，進而實現(xiàn)數(shù)據(jù)價值的最大化。

在數(shù)據(jù)中臺的建設(shè)方面，Khalil等［7］在分析大數(shù)據(jù)技術(shù)的機遇和挑戰(zhàn)時，認(rèn)為數(shù)據(jù)中臺建設(shè)在大數(shù)據(jù)時代是必要的，并且明確提出，數(shù)據(jù)中臺應(yīng)在數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)質(zhì)量及數(shù)據(jù)安全等方面發(fā)揮重要作用，這為數(shù)據(jù)中臺的建設(shè)提供了基本的理論指導(dǎo)。Nateghi等［8］認(rèn)為在利用數(shù)據(jù)中臺進行采集、處理和存儲數(shù)據(jù)的過程中，尤其要保證數(shù)據(jù)的質(zhì)量，因為高質(zhì)量的數(shù)據(jù)是進行數(shù)據(jù)分析和決策的基礎(chǔ)，也是影響其準(zhǔn)確性和可靠性的關(guān)鍵因素。Sawadogo等［9］提出在數(shù)據(jù)中臺的建設(shè)過程中，應(yīng)重視對元數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)質(zhì)量的管理。鄭耀東等［10］基于阿里云平臺和產(chǎn)品，提出了工業(yè)數(shù)據(jù)中臺構(gòu)建六步法，為工業(yè)級的數(shù)據(jù)中臺建設(shè)提供了參考依據(jù)。

對于數(shù)據(jù)中臺的研究，目前已經(jīng)形成了基本的理論。大型互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)根據(jù)自身業(yè)務(wù)特點，結(jié)合自身技術(shù)水平，定制開發(fā)了屬于自己的數(shù)據(jù)中臺。雖然實現(xiàn)細節(jié)上多有不同，但各自的數(shù)據(jù)中臺都可以提供數(shù)據(jù)采集、計算、處理、存儲、分析等服務(wù)，讓企業(yè)在大數(shù)據(jù)時代提升核心競爭力。隨著研究的不斷深入，數(shù)據(jù)中臺的內(nèi)涵也會愈加豐富，其價值也會愈加凸顯。

1.2 數(shù)據(jù)可視化

數(shù)據(jù)經(jīng)過分析、計算、處理后，以結(jié)構(gòu)化或非結(jié)構(gòu)化的形式存放于數(shù)據(jù)庫中，業(yè)務(wù)人員或政策制定者很難從原始的數(shù)據(jù)組織方式中直觀地看到數(shù)據(jù)所表達的信息，只有通過合理地解析與表達后，才能將數(shù)據(jù)的價值充分展現(xiàn)出來。數(shù)據(jù)可視化正是讓數(shù)據(jù)變得清晰、直觀、易于理解的最佳途徑［11］。

數(shù)據(jù)可視化將復(fù)雜數(shù)據(jù)的重要特征壓縮，提取數(shù)據(jù)間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，用人類易于感知的圖形展示，以便人們可以快速、準(zhǔn)確地獲取信息。數(shù)據(jù)可視化充分利用了計算機圖形學(xué)、圖像處理和人機交互等技術(shù)，將數(shù)據(jù)以柱狀、線狀、地圖和表格等形式展示出來，使數(shù)據(jù)更容易理解和記憶?？偟膩碚f，數(shù)據(jù)可視化旨在借助圖形化手段，清晰、有效地傳達和溝通信息，直觀傳達數(shù)據(jù)的關(guān)鍵特征，實現(xiàn)對稀疏而又復(fù)雜數(shù)據(jù)集的深入洞察［12］。

數(shù)據(jù)可視化滿足了大數(shù)據(jù)時代對數(shù)據(jù)呈現(xiàn)的需求，因而在近些年得到了快速發(fā)展。根據(jù)其可視化的原理不同，劃分為基于幾何的技術(shù)、面向像素技術(shù)、基于圖標(biāo)的技術(shù)、基于層次的技術(shù)等［13］。并且國內(nèi)外相繼涌現(xiàn)很多優(yōu)秀的可視化平臺或工具，例如，國外比較成熟的數(shù)據(jù)可視化平臺有Power BI、Google Charts、Tableau等。Power BI是微軟推出的一款強大的商業(yè)智能分析工具；Google Charts是谷歌公司開源的一個項目，其功能強大，核心是一個JavaScript庫，開發(fā)人員可以借助該庫生成各種樣式的圖表，支持?jǐn)?shù)據(jù)的動態(tài)更新，并且具有很好的兼容性；Tableau是一種通用的數(shù)據(jù)可視化工具，在數(shù)據(jù)分析行業(yè)中有著極為廣泛的應(yīng)用［14］。國內(nèi)比較成熟的可視化平臺有DataV、ECharts。DataV是阿里集團推出的一款數(shù)據(jù)可視化應(yīng)用搭建工具，能夠快速、高效地對數(shù)據(jù)進行分析，并進行可視化展示；ECharts是百度團隊開源的一個JavaScript圖表庫，提供了豐富多樣的圖表以及靈活的配置，是一款非常優(yōu)秀的可視化工具。

2 科技政務(wù)數(shù)據(jù)可視化平臺設(shè)計

科技政務(wù)數(shù)據(jù)可視化平臺基于微服務(wù)的思想，整體架構(gòu)分為兩大模塊，即數(shù)據(jù)中臺和可視化應(yīng)用，且數(shù)據(jù)中臺與可視化應(yīng)用完全解耦。經(jīng)過數(shù)據(jù)中臺統(tǒng)一清洗、分析、計算、存儲后的數(shù)據(jù)完全獨立，中臺可以對多個外部應(yīng)用提供數(shù)據(jù)訪問服務(wù)。同樣，可視化應(yīng)用也可以兼容多種數(shù)據(jù)源，數(shù)據(jù)既可以來自中臺，也可以來自其他數(shù)據(jù)庫或數(shù)據(jù)文件?？萍颊?wù)數(shù)據(jù)可視化平臺整體架構(gòu)如圖1所示。

由圖1可知，數(shù)據(jù)中臺起到了數(shù)據(jù)支撐的作用。數(shù)據(jù)中臺需要對接多種數(shù)據(jù)源，其中包括但不限于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫、非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)文件及數(shù)據(jù)接口等常用的數(shù)據(jù)存儲方式。

數(shù)據(jù)中臺在進行數(shù)據(jù)采集時，應(yīng)根據(jù)數(shù)據(jù)的時效性提供離線采集和實時采集。例如，在河南省科技管理部門所持有的數(shù)據(jù)中，一部分來自工作人員手動統(tǒng)計的數(shù)據(jù)，常用文檔或表格的形式組織數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)需要進行離線采集。而對于各個業(yè)務(wù)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)，則可以進行實時采集，采集的間隔時長則根據(jù)數(shù)據(jù)產(chǎn)生的速度、數(shù)據(jù)量大小、實時程度等實際情況而定。數(shù)據(jù)中臺在進行數(shù)據(jù)存儲時，采用分布式存儲技術(shù)。分布式存儲是可擴展的存儲結(jié)構(gòu)，大大提高了中臺數(shù)據(jù)存儲的可靠性和穩(wěn)定性。在數(shù)據(jù)處理方面，采用ETL工具進行數(shù)據(jù)統(tǒng)一處理。即對數(shù)據(jù)進行抽?。‥xtract）、轉(zhuǎn)換（Transformation）、裝載（Loading），常用的開源ETL工具有sqoop、DataX、Kettle、canal等。其中Kettle是使用最廣泛且功能強大的ETL工具，通過Kettle可以快速地進行數(shù)據(jù)抽取、轉(zhuǎn)換和加載，實現(xiàn)數(shù)據(jù)快速入庫和分析。數(shù)據(jù)中臺提供的數(shù)據(jù)訪問服務(wù)，可根據(jù)模型經(jīng)過簡單配置生成API服務(wù)，供外部系統(tǒng)訪問，也可將中臺存儲的數(shù)據(jù)全量或增量轉(zhuǎn)存到指定的數(shù)據(jù)庫中，以滿足現(xiàn)有業(yè)務(wù)系統(tǒng)使用數(shù)據(jù)的需求。數(shù)據(jù)中臺作為獨立的服務(wù)，擁有統(tǒng)一的日志監(jiān)控和安全模塊。

科技政務(wù)數(shù)據(jù)可視化平臺的可視化應(yīng)用層是獨立的服務(wù)，可以對現(xiàn)有主流數(shù)據(jù)源完成連接，且支持對不同的數(shù)據(jù)庫編寫sql來獲取數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)讀取完畢，可以進行簡單的數(shù)據(jù)過濾、計算，選用合適的圖表關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)，對于每個圖表的數(shù)據(jù)支持實時更新，更新時間間隔由數(shù)據(jù)的時效性決定?？紤]到熟悉業(yè)務(wù)的人員大多為非技術(shù)人員，于是該科技政務(wù)數(shù)據(jù)可視化平臺的可視化應(yīng)用層會提供友好的用戶交互界面，非技術(shù)人員通過簡單的學(xué)習(xí)就可以將指定的數(shù)據(jù)制作成精美的圖表。

3 科技政務(wù)數(shù)據(jù)可視化平臺實現(xiàn)

科技政務(wù)數(shù)據(jù)可視化平臺采用前后端分離的方式開發(fā)，前端主要涉及Vue、Element-ui、H5等技術(shù)，后端以Java為主要開發(fā)語言。該平臺的數(shù)據(jù)中臺模塊界面如圖2所示。可視化應(yīng)用層界面如圖3所示。數(shù)據(jù)中臺與可視化應(yīng)用層擁有權(quán)限控制模塊，用戶須憑借管理人員分配的賬戶和密碼進行登錄后才能使用該平臺。

數(shù)據(jù)中臺是基于Hadoop生態(tài)之上進行開發(fā)的，包括數(shù)據(jù)流程、數(shù)據(jù)編目、臨時查詢、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)質(zhì)量、數(shù)據(jù)服務(wù)和系統(tǒng)管理等子模塊。

數(shù)據(jù)流程模塊包括對數(shù)據(jù)源和任務(wù)流程的管理，目前支持MySQL、Oracle、SqlServer、MongoDB、PostgreSQL、Hive、文件和API等數(shù)據(jù)源。任務(wù)流程是處理數(shù)據(jù)的入口，通過設(shè)置、組合任務(wù)流程節(jié)點的方式，完成對數(shù)據(jù)的采集、清洗、計算和存儲。按照功能不同可以將節(jié)點分成采集節(jié)點、計算節(jié)點、服務(wù)節(jié)點，如圖4所示。采集節(jié)點通過指定數(shù)據(jù)源、數(shù)據(jù)庫名和表明就可以將數(shù)據(jù)同步進數(shù)據(jù)中臺，根據(jù)數(shù)據(jù)生成的方式選擇全量或增量采集。計算節(jié)點是進行數(shù)據(jù)處理的主要節(jié)點，可以通過編寫HiveSQL或者PySpark腳本對數(shù)據(jù)進行清洗、轉(zhuǎn)換、修補、計算等操作，統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式。服務(wù)節(jié)點可以將計算節(jié)點輸出的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存到指定的數(shù)據(jù)庫表中，滿足現(xiàn)有業(yè)務(wù)系統(tǒng)對規(guī)整數(shù)據(jù)的需求。

數(shù)據(jù)編目模塊實現(xiàn)的是對中臺內(nèi)部數(shù)據(jù)表的管理，包括表的增、刪、改、查和導(dǎo)出等功能。臨時查詢是提供的SQL查詢服務(wù)，該模塊可以通過編寫SQL語句來查詢數(shù)據(jù)中臺內(nèi)部表數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)模塊中通過新建標(biāo)準(zhǔn)，可以對元數(shù)據(jù)指定數(shù)值長度、最大值、最小值和正則匹配規(guī)則，標(biāo)準(zhǔn)建立以后，在數(shù)據(jù)表中的列可以引用數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。數(shù)據(jù)質(zhì)量模塊通過建立質(zhì)量規(guī)則和質(zhì)量任務(wù)，對中臺存儲的表數(shù)據(jù)進行質(zhì)量評估，從而得出數(shù)據(jù)合格率，來監(jiān)控中臺存儲的數(shù)據(jù)質(zhì)量。數(shù)據(jù)服務(wù)模塊可以通過配置請求信息與響應(yīng)信息，快速生成數(shù)據(jù)訪問接口，將治理后的數(shù)據(jù)和模型計算結(jié)果數(shù)據(jù)提供給外部業(yè)務(wù)系統(tǒng)。系統(tǒng)管理模塊包含對用戶、角色、日志等系統(tǒng)相關(guān)內(nèi)容的管理。

可視化應(yīng)用層包括數(shù)據(jù)源對接、數(shù)據(jù)拉取和圖表生成等子模塊。數(shù)據(jù)源對接模塊通過設(shè)置連接數(shù)據(jù)源的必要參數(shù)來拉取數(shù)據(jù)，該模塊對常用的數(shù)據(jù)來源均做了適配，支持的數(shù)據(jù)源類型與數(shù)據(jù)中臺相同，如圖5所示，只需要填寫相關(guān)鏈接參數(shù)即可從MySQL數(shù)據(jù)庫中拉取數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)拉取模塊除支持拉取整張數(shù)據(jù)表的數(shù)據(jù)外，也支持通過編寫SQL語句的方式獲取指定數(shù)據(jù)（該方式不支持文件、數(shù)據(jù)接口及非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫）。

圖表生成模塊通過配置數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)、組合圖表來生成可視化頁面。所有的圖表操作、排版均在畫布中進行，畫布尺寸即為生成的頁面尺寸，生成的頁面可在瀏覽器中訪問。當(dāng)前支持的圖表類型包括表格、柱狀圖、折線圖、餅圖、雷達圖、漏斗圖、地圖等常用數(shù)據(jù)展示圖表。圖表進行數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)時，以拉取到的數(shù)據(jù)列為基準(zhǔn)，其中X軸只能對應(yīng)一列，數(shù)據(jù)和條件篩選可以包含多列，通過組合多個篩選條件，可以更為準(zhǔn)確地展示數(shù)據(jù)，圖6為柱狀圖數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)。同時，根據(jù)展示數(shù)據(jù)的時效性不同，可以指定每個圖表數(shù)據(jù)拉取的時間間隔，定時拉取數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)更新的同時圖表會重新生成，實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時展示的效果。

4 結(jié)語

本研究根據(jù)河南省科技管理部門下屬業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)特點和數(shù)據(jù)展示的需要，建立了科技政務(wù)數(shù)據(jù)可視化平臺。該平臺包括數(shù)據(jù)中臺和可視化應(yīng)用兩大模塊，平臺整體基于微服務(wù)的思想實現(xiàn)，數(shù)據(jù)中臺和可視化應(yīng)用被拆分為兩個獨立的服務(wù)，以滿足其他現(xiàn)有系統(tǒng)對數(shù)據(jù)和可視化的需要?？萍颊?wù)數(shù)據(jù)可視化平臺實現(xiàn)了對數(shù)據(jù)的統(tǒng)一采集、存儲、分析和處理，并進行可視化展示，極大地提高了科技政務(wù)數(shù)據(jù)的利用率，為科技政策的制定提供了重要的數(shù)據(jù)參考。

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