三维数据分析都有哪些好的方法与软件？

2023-01-13

我的数据是有三个维：时间，样点以及多个指标。想做聚类分析和主成分分析等，希望大家给推荐几个软件？

三维数据处理软件都包含哪些模块

三维数据处理软件，一般包含三个模块：数据管理和处理，三维渲染，UI。 这与图形学的三个经典问题是相对应的：建模，渲染和交互。与一般常见的数据处理软件，比如图像视频处理，不同的是，这里的数据展示模块需要三维渲染。与之对应的UI操作，也变成了一些三维空间的变换，比如模型的旋转缩放等。

如何搭建一个简单的三维数据处理软件

那么如何快速的搭建一个三维数据处理软件呢？采用搭积木的方式，每个模块都有很多现成的开发包可以选择。比如UI模块处，一般常见的有MFC，QT，MyGUI（Magic3D使用的UI）等。数据处理算法方面，常见的有Geometry++，CGAL，OpenMesh，PCL等。渲染模块，可以使用OpenGL或者Direct3D，也可以使用渲染引擎，如OGRE，OSG等。

如何选择几何算法开发包

几何算法模块，一般有三种选择：自主开发，使用开源库，使用商业库。如何选择呢？开发包API的生命周期，大概分为开发，维护和升级。对于一个算法，几乎不可能开发出放之四海皆准的API。它的绝大部分时间都在维护和升级。开发包的选择，其实就是一个成本问题。开发阶段主要是时间成本，如何快速的实现目标功能是最关键的问题。维护和升级阶段需要尽量低的成本开销。所谓开源库免费，其实只是在开发阶段免费，而开发阶段最看重的却是时间成本。有了源代码就需要人去维护，没有人维护的源代码是没有用处的。商业库的主要优势就是有专业的团队来维护和升级这些API，并且成本会比个人做得更低。如果想清楚API的生命周期以及每个阶段的成本开销后，根据自身具体情况，就能很容易的做出选择了。

数字几何处理是什么

数字几何处理，一般是指点云网格数据的处理。和传统的NURBS正向建模的模型相比，数字几何处理的对象一般是三维扫描仪采集的数据，是曲面的离散表达，也就是数字化的。它的研究内容包括数据的获取，存储，表示，编辑，可视化等等。

OpenGL是什么

OpenGL是一套跨平台的图形绘制API，它通过一系列API把三维模型渲染到2D屏幕上。OpenGL采用了流水线机制，其绘制过程也称为渲染流水线。此外还有OpenGLES，主要用于嵌入式系统，或者移动平台；WebGL主要用于Web浏览器里的图形绘制。

OpenGL流水线

OpenGL通过一系列API可以设置渲染流水线的状态，所以OpenGL也是一个状态机。三维模型通过一些处理，最终渲染到2D屏幕上：

模型离散为三角面片：所有模型都需要离散为三角面片，OpenGL只接受三角面片输入。注意，虽然OpenGL也可以接受四边形，NURBS等输入，其本质最后都是三角面片的绘制。

Vertex Shader把三维三角片转化到屏幕坐标系下的2D三角片：这个过程包含了变换，裁剪等操作

2D三角片的光栅化：2D三角片被离散化，用屏幕坐标系的像素来表示，这也叫光栅化。

Pixel Shader为光栅化后的模型像素着色。

上面是渲染流水线的大致描述，其中还有很多细节，不同的API也有些细节上的差别。最早的OpenGL是固定的流水线，也就是只能通过API来设置一些流水线中的状态。现代的OpenGL开放出了一些Shader，用户可以自己为Shader写代码，利用Shader可以写出各式各样的渲染效果。

渲染模块使用OpenGL还是渲染引擎

如果渲染模块不是主要业务，建议使用渲染引擎。因为引擎内有很多现成的工具可以使用，减少开发的时间成本。

参考知识1 分析软件有Excel、SPSS、MATLAB、 SAS、Finereport等

SPSS是世界上最早采用图形菜单驱动界面的统计软件它将几乎所有的功能都以统一、规范的界面展现出来。SPSS采用类似EXCEL表格的方式输入与管理数据，数据接口较为通用，能方便的从其他数据库中读入数据。其统计过程包括了常用的、较为成熟的统计过程，完全可以满足大部分的工作需要。

MATLAB是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境使用的。
其优点如下：
1、高效的数值计算及符号计算功能，能使用户从繁杂的数学运算分析中解脱出来；
2、 具有完备的图形处理功能，实现计算结果和编程的可视化；
3、友好的用户界面及接近数学表达式的自然化语言，使学者易于学习和掌握；
4、功能丰富的应用工具箱(如信号处理工具箱、通信工具箱等) ，为用户提供了大量方便实用的处理工具。
但是这款软件的使用难度较大，非专业人士不推荐使用。

SAS是把数据存取，管理，分析和展现有机地融为一体。其功能非常强大统计方法齐，全，新。它由数十个专用模块构成，功能包括数据访问、数据储存及管理、应用开发、图形处理、数据分析、报告编制、运筹学方法、计量经济学与预测等。SAS系统基本上可以分为四大部分：SAS数据库部分；SAS分析核心；SAS开发呈现工具；SAS对分布处理模式的支持及其数据仓库设计。不过这款软件的使用需要一定的专业知识，非专业人士不推荐使用。

Finereport类EXCEL设计模式，EXCEL+绑定数据列”形式持多SHEET和跨SHEET计算，完美兼容EXCEL公式，用户可以所见即所得的设计出任意复杂的表样，轻松实现中国式复杂报表。它的功能也是非常的丰富，比如说 数据支持与整合、聚合报表、数据地图、Flash打印、交互分析等。 参考知识B Miner3D Professional专业版
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·特雷利斯图表（二维和三维版本）；
·强大的执行主成分分析（PCA）；
·可视化集成主成分分析向量的访问PCA的载荷 参考知识C 这个关于数据分析的你可以去CDA数据分析师官网看看，那里是学习数据分析师的地方，有好多数据分析师你可以去那交流一下。 参考知识D 在这种场合下具有真三维(3D) 处理和分析功能的GIS 系统是必需的。而所谓的空间数据共享和数据标准研究 现有GIS 软件与应用都有自己的数据格式和数据标准