基于Hadoop的可视化城市宜居指数分析（代码+数据库+LW）

摘 要

随着城市化进程的加速，城市宜居指数逐渐成为衡量城市生活质量的重要标准。为了帮助居民和相关部门了解城市的宜居性，尤其是空气质量对城市宜居指数的影响，本文基于Hadoop框架设计并实现了一种可视化的城市宜居指数分析系统。系统通过Python爬虫自动获取山西省各城市的空气质量数据，包括PM2.5、AQI等关键指标，结合其他宜居性因素，计算并展示各城市的宜居指数。

系统采用Hadoop作为数据处理和存储平台，通过分布式存储和计算处理大规模的空气质量数据。所有数据存储于MySQL数据库中，确保数据的持久化管理与高效查询。平台分为普通用户和管理员两类用户角色，普通用户可以通过系统查询各城市的空气质量和宜居指数，并根据个人需求获取相关信息；管理员则可以通过数据可视化界面查看和分析空气质量数据，管理平台内容，如发布公告、管理用户反馈等。

本系统通过数据可视化技术直观呈现城市的空气质量和宜居指数，帮助用户做出更加科学的生活选择，同时为城市规划和环境治理提供数据支持。通过该平台，能够有效提升城市居民对宜居指数的认知，促进环保意识的提高，具有较高的社会价值和实践意义。

关键词：Hadoop；城市宜居指数；数据可视化；Python爬虫；MySQL；空气质量
目录

[摘 要](#摘 要)

Abstract

[第1章 绪论](#第1章 绪论)

1.1开发背景与意义

1.2国内外研究现状

1.3论文结构

[第2章 主要技术和工具介绍](#第2章 主要技术和工具介绍)

[2.1 Hadoop框架介绍](#2.1 Hadoop框架介绍)

[2.2 MySQL 数据库](#2.2 MySQL 数据库)

[2.3 B/S结构](#2.3 B/S结构)

[2.4 Python爬虫技术](#2.4 Python爬虫技术)

[第3章 系统分析](#第3章 系统分析)

3.1可行性分析

3.1.1技术可行性

3.1.2经济可行性

3.2功能需求分析

3.3非功能需求分析

3.4数据采集、处理与分析

3.4.1数据采集和获取方法

3.4.2数据预处理和清洗

3.4.3数据存储和管理

3.4.4数据分析和处理结果分析

[第4章 系统设计](#第4章 系统设计)

4.1系统体系结构

4.2系统结构设计

4.3数据库设计

4.3.1概念设计

4.4.3数据库表设计

[第5章 系统实现](#第5章 系统实现)

5.1登录模块的实现

5.2前台用户功能模块的实现

5.2.1公告信息模块的实现

5.2.2山西省空气质量模块的实现

5.2.3反馈建议模块的实现

5.3管理员功能模块的实现

5.3.1用户管理模块的实现

5.3.2空气质量数据模块的实现

5.3.3轮播图管理模块的实现

5.3.4公告信息的实现

5.3.5反馈建议模块的实现

5.3.6数据可视化界面的实现

[第6章 系统测试](#第6章 系统测试)

[6.1 测试目的](#6.1 测试目的)

6.2测试方法

6.3测试用例

6.3.1创建数据测试

6.3.2修改数据测试

6.3.3查询数据测试

6.4测试结果

[第7章 总结](#第7章 总结)

[致 谢](#致 谢)

参考文献

第1章 绪论

1.1开发背景 与意义

随着城市化进程的不断推进，城市的宜居性成为人们生活质量的重要衡量标准。在城市规划与管理中，如何综合评估一个城市的宜居指数，尤其是空气质量对生活环境的影响，成为亟待解决的问题。随着环保意识的提升，公众对环境质量的关注逐渐加深，空气质量尤其是PM2.5、AQI等污染物的浓度，对城市的宜居性有着显著影响。城市的宜居指数不仅关系到人们的日常生活质量，还影响到城市的可持续发展与环境保护。

目前，大部分关于城市宜居性的评估仍然停留在传统的指标分析层面，缺乏系统的、全面的数据支持和可视化展示。如何基于大数据和先进的信息技术手段，提供更加精准、动态的城市宜居指数分析成为了当今社会的重要研究方向。随着Hadoop等大数据处理技术的快速发展，能够处理和分析海量数据，为城市的环境质量提供更加细致的分析和评估，成为可能。与此同时，MySQL数据库的稳定性和高效性，使得数据存储和管理成为支撑系统的重要环节，确保了分析结果的准确性和实时性。

基于此，本文提出了一个以Hadoop为框架、Python爬虫为数据获取工具、MySQL作为数据存储平台的城市宜居指数可视化分析系统。通过爬虫自动抓取山西省各城市的空气质量数据，并与其他相关宜居性指标结合，进行综合分析，生成动态的城市宜居指数。通过数据可视化，系统能够以直观的方式呈现不同城市的宜居指数及其相关信息，帮助居民、决策者以及研究者更好地理解城市环境的现状和变化趋势，支持城市的环境治理和可持续发展。

城市宜居指数可视化分析系统的研究具有重要的现实意义，不仅为公众提供了了解城市空气质量和宜居指数的有效工具，也为政府和相关部门提供了科学决策的数据支持，推动了环境监测和城市管理的现代化进程。

系统结构设计

基于Hadoop的可视化城市宜居指数分析系统的功能结构图如下图所示。

数据库表设计

这一阶段的重点是将概念模型转换为实际的数据库结构，包括表的创建、字段的定义及数据类型的选择。每个实体通常对应于数据库中的一张表，而实体的属性则转化为表的列[5]。以下是系统的数据库表设计展示。

表名：discussshanxiairquality

功能：shanxiairquality评论表

|-------------|-----------|------------|----------------|----|-------------------|
| 字段名称 | 类型 | 长度 | 字段说明 | 主键 | 默认值 |
| id | bigint | | 主键 | 主键 | |
| addtime | timestamp | | 创建时间 | | CURRENT_TIMESTAMP |
| refid | bigint | | 关联表id | | |
| userid | bigint | | 用户id | | |
| avatarurl | longtext | 4294967295 | 头像 | | |
| nickname | varchar | 200 | 用户名 | | |
| content | longtext | 4294967295 | 评论内容 | | |
| reply | longtext | 4294967295 | 回复内容 | | |
| thumbsupnum | int | | 赞 | | 0 |
| crazilynum | int | | 踩 | | 0 |
| istop | int | | 置顶(1:置顶,0:非置顶) | | 0 |
| tuserids | longtext | 4294967295 | 赞用户ids | | |
| cuserids | longtext | 4294967295 | 踩用户ids | | |

表名：config

功能：配置文件

|-------|---------|-----|--------|----|-----|
| 字段名称 | 类型 | 长度 | 字段说明 | 主键 | 默认值 |
| id | bigint | | 主键 | 主键 | |
| name | varchar | 100 | 配置参数名称 | | |
| value | varchar | 100 | 配置参数值 | | |
| url | varchar | 500 | url | | |

表名：chengshichuxingshuju

功能：城市出行数据

|------------------------------|-----------|-----|----------|----|-------------------|
| 字段名称 | 类型 | 长度 | 字段说明 | 主键 | 默认值 |
| id | bigint | | 主键 | 主键 | |
| addtime | timestamp | | 创建时间 | | CURRENT_TIMESTAMP |
| yonghu | varchar | 200 | 用户ID | | |
| nianling | varchar | 200 | 年龄 | | |
| xingbie | varchar | 200 | 性别 | | |
| diqu | varchar | 200 | 地区 | | |
| shangwangshijianduan | varchar | 200 | 上网时间段 | | |
| guanzhuleixing | varchar | 200 | 关注类型 | | |
| fatieleixing | varchar | 200 | 发贴类型 | | |
| fensiliang | int | | 粉丝量 | | |
| fatieliang | int | | 发帖量 | | |
| huoyuedu | int | | 活跃度 | | |
| zhuanfaliang | int | | 转发量 | | |
| dianzanliang | int | | 点赞量 | | |
| pinglunliang | int | | 评论量 | | |
| yiliaodengji | varchar | 200 | 医疗等级 | | |
| hangkongchuxingcishu | int | | 航空出行次数 | | |
| tieluchuxingcishu | int | | 铁路出行次数 | | |
| gongluchuxingcishu | int | | 公路出行次数 | | |
| gonggongjiaotongchuxingcishu | int | | 公共交通出行次数 | | |
| jidongchebaoyouliang | int | | 机动车保有量 | | |

表名：chat

功能：反馈建议

|---------|-----------|------------|--------------------------------|----|-------------------|
| 字段名称 | 类型 | 长度 | 字段说明 | 主键 | 默认值 |
| id | bigint | | 主键 | 主键 | |
| addtime | timestamp | | 创建时间 | | CURRENT_TIMESTAMP |
| userid | bigint | | 用户id | | |
| adminid | bigint | | 管理员id | | |
| ask | longtext | 4294967295 | 提问 | | |
| reply | longtext | 4294967295 | 回复 | | |
| isreply | int | | 是否回复 | | |
| isread | int | | 已读/未读(1:已读,0:未读) | | 0 |
| uname | varchar | 200 | 用户头像 | | |
| uimage | longtext | 4294967295 | 用户名 | | |
| type | int | | 内容类型(1:文本,2:图片,3:视频,4:文件,5:表情) | | 1 |

表名：39za80ie_shanxiairquality

功能：

|------------------|-----------|-----|--------------|----|-------------------|
| 字段名称 | 类型 | 长度 | 字段说明 | 主键 | 默认值 |
| id | bigint | | 主键 | | 0 |
| addtime | timestamp | | 创建时间 | | CURRENT_TIMESTAMP |
| positionname | varchar | 200 | 点位名称 | | |
| area | varchar | 200 | 所属地市 | | |
| primarypollutant | varchar | 200 | 首要污染物 | | |
| aqi | int | | AQI指数 | | |
| quality | varchar | 200 | 级别 | | |
| pm25 | double | | PM2.5(μg/m³) | | |
| pm10 | double | | PM10(μg/m³) | | |
| so2 | double | | SO2(μg/m³) | | |
| no2 | double | | NO2(μg/m³) | | |
| co | double | | CO(mg/m³) | | |
| o3 | double | | O3(μg/m³) | | |

表名：yonghu

功能：用户

|----------|-----------|------------|------|----|-------------------|
| 字段名称 | 类型 | 长度 | 字段说明 | 主键 | 默认值 |
| id | bigint | | 主键 | 主键 | |
| addtime | timestamp | | 创建时间 | | CURRENT_TIMESTAMP |
| zhanghao | varchar | 200 | 账号 | | |
| mima | varchar | 200 | 密码 | | |
| touxiang | longtext | 4294967295 | 头像 | | |
| xingming | varchar | 200 | 姓名 | | |
| xingbie | varchar | 200 | 性别 | | |
| dianhua | varchar | 200 | 电话 | | |

表名：users

功能：管理员表

|----------|-----------|-----|------|----|-------------------|
| 字段名称 | 类型 | 长度 | 字段说明 | 主键 | 默认值 |
| id | bigint | | 主键 | 主键 | |
| username | varchar | 100 | 用户名 | | |
| password | varchar | 100 | 密码 | | |
| image | varchar | 200 | 头像 | | |
| role | varchar | 100 | 角色 | | 管理员 |
| addtime | timestamp | | 新增时间 | | CURRENT_TIMESTAMP |

表名：storeup

功能：收藏表

|-----------|-----------|------------|------|----|-------------------|
| 字段名称 | 类型 | 长度 | 字段说明 | 主键 | 默认值 |
| id | bigint | | 主键 | 主键 | |
| addtime | timestamp | | 创建时间 | | CURRENT_TIMESTAMP |
| userid | bigint | | 用户id | | |
| refid | bigint | | 商品id | | |
| tablename | varchar | 200 | 表名 | | |
| name | varchar | 200 | 名称 | | |
| picture | longtext | 4294967295 | 图片 | | |
| type | varchar | 200 | 类型 | | 1 |
| inteltype | varchar | 200 | 推荐类型 | | |
| remark | varchar | 200 | 备注 | | |

表名：shanxiairquality

功能：山西省空气质量

|------------------|-----------|-----|--------------|----|-------------------|
| 字段名称 | 类型 | 长度 | 字段说明 | 主键 | 默认值 |
| id | bigint | | 主键 | 主键 | |
| addtime | timestamp | | 创建时间 | | CURRENT_TIMESTAMP |
| positionname | varchar | 200 | 点位名称 | | |
| area | varchar | 200 | 所属地市 | | |
| primarypollutant | varchar | 200 | 首要污染物 | | |
| aqi | int | | AQI指数 | | |
| quality | varchar | 200 | 级别 | | |
| pm25 | double | | PM2.5(μg/m³) | | |
| pm10 | double | | PM10(μg/m³) | | |
| so2 | double | | SO2(μg/m³) | | |
| no2 | double | | NO2(μg/m³) | | |
| co | double | | CO(mg/m³) | | |
| o3 | double | | O3(μg/m³) | | |
| clicktime | datetime | | 最近点击时间 | | |
| clicknum | int | | 点击次数 | | 0 |
| discussnum | int | | 评论数 | | 0 |
| storeupnum | int | | 收藏数 | | 0 |

表名：newstype

功能：公告信息分类

|----------|-----------|-----|------|----|-------------------|
| 字段名称 | 类型 | 长度 | 字段说明 | 主键 | 默认值 |
| id | bigint | | 主键 | 主键 | |
| addtime | timestamp | | 创建时间 | | CURRENT_TIMESTAMP |
| typename | varchar | 200 | 分类名称 | | |

表名：news

功能：公告信息

|--------------|-----------|------------|--------|----|-------------------|
| 字段名称 | 类型 | 长度 | 字段说明 | 主键 | 默认值 |
| id | bigint | | 主键 | 主键 | |
| addtime | timestamp | | 创建时间 | | CURRENT_TIMESTAMP |
| title | varchar | 200 | 标题 | | |
| introduction | longtext | 4294967295 | 简介 | | |
| typename | varchar | 200 | 分类名称 | | |
| name | varchar | 200 | 发布人 | | |
| headportrait | longtext | 4294967295 | 头像 | | |
| clicknum | int | | 点击次数 | | 0 |
| clicktime | datetime | | 最近点击时间 | | |
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| storeupnum | int | | 收藏数 | | 0 |
| picture | longtext | 4294967295 | 图片 | | |
| content | longtext | 4294967295 | 内容 | | |

登录模块的实现

为确保系统安全性，系统操作员只有在登录界面输入正确的用户名、密码、权限以及验证码，单击"登录"按钮后才能够进入本系统的主界面。登录界面如下图所示。

前台用户功能模块的实现

5.2.1公告信息模块的实现

用户点击"公告信息"菜单，用户可以查看系统发布的最新公告、政策更新、活动通知等。界面展示如下图5-2所示。

山西省空气质量模块的实现

用户点击"山西省空气质量"菜单，可以查看山西省各地区的空气质量状况，包括PM2.5、AQI等重要指标，用户能够一目了然地查看每个城市的空气质量指数及其分类等级。用户可以通过点位名称、所属城市等关键词进行搜索，界面如下图所示。

管理员功能模块的实现

5.3.1用户管理模块的实现

系统用户管理主要是对新用户的添加和旧用户的删除。新用户的添加主要是指添加用户名称并确定其密码；旧用户的删除也是从下拉菜单中找到对应的用户名称将其删除。不论是新用户添加还是旧用户的删除，这个权限只有管理员具有。用户管理界面如下图所示。

空气质量数据模块的实现

管理员点击"空气质量数据"菜单，可以对山西省各城市的空气质量数据进行爬取、清洗，可以对空气质量数据进行增删改查操作，还可以查看前台用户的评论信息。界面如下图所示。

公告信息的实现

管理员点击"公告信息"这一菜单，可以发布、删除或编辑公告信息，并可以对公告信息进行分类管理。如下图所示。

总结

本文基于Hadoop框架设计并实现了一个可视化城市宜居指数分析系统，通过Python爬虫自动获取山西省各城市的空气质量数据，并结合其他宜居性指标，提供了直观、易用的分析平台。系统的实现不仅使得城市宜居指数的计算与展示更加精确、科学，而且通过数据可视化技术使用户能够更加方便地理解和解读数据，帮助他们作出更好的生活选择。

在技术实现方面，本文充分利用了Hadoop的分布式处理能力，确保了系统能够处理大规模的数据集，同时使用MySQL数据库进行数据的持久化存储，确保数据的高效管理与查询。系统通过Python爬虫自动抓取最新的空气质量数据，保证了信息的实时性和准确性。平台的设计考虑了用户需求，分为普通用户和管理员两类角色，分别提供了数据查询、反馈、管理等不同的功能。数据可视化页面帮助管理员更好地分析空气质量与宜居指数数据，为城市的环境优化和政策决策提供了数据支持。

此外，系统也面临一定的挑战和改进空间，例如如何进一步提高数据抓取的准确性与实时性，如何整合更多的宜居性指标来完善系统功能，如何提升系统的稳定性与响应速度等。未来，可以通过引入更多的数据源、优化算法模型和提升用户体验等方式，进一步完善系统，推动城市宜居指数分析的深入应用。

总之，本研究所提出的基于Hadoop的可视化城市宜居指数分析系统，不仅为城市居民提供了一个了解空气质量与宜居性的有效工具，也为城市环境治理与决策提供了数据支持，具有较强的社会价值与应用前景。