[發(fā)明專利]一種大田裂區(qū)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析與可視化系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911269184.0
• 申請(qǐng)日: 2019-12-11
• 公開（公告）號(hào): CN111008013A
• 公開（公告）日: 2020-04-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉冬霞;楊淳宇;宋喜山;李廣倩;王麗學(xué);易秋含;羅秀蘭;陳濤濤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F8/38
• 分類號(hào): G06F8/38;G06F9/451
• 代理公司: 北京勁創(chuàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11589
• 代理人: 徐家升

1.一種大田裂區(qū)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，其特征在于：該種大田裂區(qū)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析步驟如下：

步驟一：裂區(qū)試驗(yàn)設(shè)計(jì)多層嵌套模型數(shù)據(jù)錄入系統(tǒng)的設(shè)計(jì)：

S1：根據(jù)裂區(qū)試驗(yàn)設(shè)計(jì)多層嵌套模型數(shù)據(jù)的特征，須設(shè)置5行表頭，第一行分別為區(qū)組、主因子、子因子和一系列響應(yīng)變量中文名或標(biāo)題，第二行為各因子和響應(yīng)變量的單位(可選)，第三行為各因子和響應(yīng)變量的英文名或標(biāo)題，第四行為各因子和響應(yīng)變量的縮寫(可選)，第五行也為各因子和響應(yīng)變量的縮寫(系統(tǒng)內(nèi)部代碼使用，變量名不能重復(fù))，后續(xù)行分別不同處理的觀察值；

S2：若自定義模式過于復(fù)雜，也可以下載大田裂區(qū)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析與可視化系統(tǒng)中提供的模板，按照模板格式添加新數(shù)據(jù)，當(dāng)然，數(shù)據(jù)錄入系統(tǒng)可以使用CSV、xlsx和xls等多種格式，操作步驟一致；

步驟二：大田裂區(qū)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析與可視化系統(tǒng)界面設(shè)計(jì)：

S1：利用Shiny+HTML+CSS+Javascript技術(shù)開發(fā)可視化系統(tǒng)的界面，包括文件輸入系統(tǒng)、表格動(dòng)態(tài)顯示系統(tǒng)、圖片拖拽系統(tǒng)和圖片一鍵合成系統(tǒng)；

S2：輸入系統(tǒng)中xls和xlsx文件主要通過嵌入的C語言“l(fā)ibxls”工具包來實(shí)現(xiàn)的，csv格式文件主要通過R base包實(shí)現(xiàn)；

S3：表格動(dòng)態(tài)顯示系統(tǒng)：主要包括“數(shù)據(jù)導(dǎo)入版塊”、“方差分析及HSD事后均值檢測版塊”和“數(shù)據(jù)可視化版塊”三個(gè)部分，數(shù)據(jù)導(dǎo)入版塊，主要利用shiny包中renderDataTable函數(shù)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)，并通過javascript實(shí)現(xiàn)其排序、篩選等等子功能；

S4：圖片拖拽系統(tǒng)和圖片一鍵合成系統(tǒng)：主要通過Shiny+HTML+CSS以及R與Javascript通訊技術(shù)實(shí)現(xiàn)，通過R shiny技術(shù)以表格的形式顯示篩選出待生成和拼接的圖片數(shù)據(jù)，利用Javascript技術(shù)對(duì)表格進(jìn)行拖拽操作，并將多拽的最終結(jié)果通過Shiny.onInputChange傳給R服務(wù)器進(jìn)行相關(guān)處理，最終將待生成和拼接的圖片返回給客戶端瀏覽器；

步驟三：后臺(tái)數(shù)據(jù)處理模塊開發(fā)：

S1：R是專門為統(tǒng)計(jì)和數(shù)據(jù)分析開發(fā)的語言，主要利用tidyverse包、data.table包以及大量的自定函數(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理，主要包括：數(shù)據(jù)篩選出、連續(xù)性變量和分類變量的設(shè)置、觀測數(shù)據(jù)的齊次性檢測和數(shù)據(jù)集的平衡性等操作與檢測，數(shù)據(jù)各種操作主要通過dplyr包filter、distinct、select、arrange、add_row、mutate、transmute、mutate_at等函數(shù)、purrr包map_xxx、map2_xxx、pmap_xxx、nest等和data.table包開發(fā)出一系列數(shù)據(jù)分析函數(shù)；

步驟四：系統(tǒng)數(shù)據(jù)方差分析開發(fā)：

S1：利用R語言agricolae和stringr等工具包和自定義函數(shù)，實(shí)現(xiàn)裂區(qū)試驗(yàn)方差，主要使用第三類方差分析，同時(shí)篩選出主區(qū)和子區(qū)誤差項(xiàng)，以供HSD均值檢測，裂區(qū)試驗(yàn)設(shè)計(jì)多層嵌套模型如下：Y_ijk＝μ+α_i+η_k(i)+β_j+(αβ)_ij+ε_kij；

步驟五：系統(tǒng)HSD均值檢測模塊開發(fā)：

S1：利用R語言agricolae和tidyverse等工具包和自定義函數(shù)，實(shí)現(xiàn)HSD均值檢測，同一因素不同水平間和交互作用不同處理間的均值事后檢測采用Tukey HSD(Tukey’shonestly significant difference test)法，主區(qū)主效應(yīng)誤差項(xiàng)為η_k(i)，即表中Errorwp,子區(qū)主效應(yīng)和交互效應(yīng)的誤差項(xiàng)為ε_k(ij)，即表中Error sp事后均值檢測主要通過，agricolae工具包，HSD.test(y,trt,DFerror,MSerror,alpha＝0.05,group＝TRUE,main＝NULL,unbalanced＝FALSE,console＝FALSE)函數(shù)實(shí)現(xiàn)。

2.一種如權(quán)利要求1中所述的大田裂區(qū)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析的可視化系統(tǒng)，其特征在于：該大田裂區(qū)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析的可視化系統(tǒng)包括如下步驟；

步驟一：可視化系統(tǒng)開發(fā)：

S1：通過ggplot2繪制主效應(yīng)和交互效應(yīng)圖；

S2：圖片標(biāo)記；通過自主開發(fā)的一套ggplot2主題，規(guī)范化所有的ggplot2繪制主效應(yīng)和交互效應(yīng)圖，并利用cowplot函數(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)所有圖片進(jìn)行編碼、排序與設(shè)計(jì)；

S3：橫縱標(biāo)題及圖例設(shè)計(jì)；充分發(fā)揮LeTex復(fù)雜而精準(zhǔn)的排版功能，結(jié)合開發(fā)出子功能塊，實(shí)現(xiàn)LeTex向R expression的轉(zhuǎn)化，將錄入系統(tǒng)的標(biāo)題信息添加到所有的ggplot2繪制主效應(yīng)和交互效應(yīng)圖之中；

S4：主效應(yīng)和交互效應(yīng)圖橫坐標(biāo)或者圖列排序設(shè)計(jì)；

S5：圖片分割、合成和修改，借助javascript和R shiny交互通訊技術(shù)，并利用圖片拖拽系統(tǒng)和子圖點(diǎn)選操作，實(shí)現(xiàn)圖片分割、合成和修改；

步驟二：幫助系統(tǒng)開發(fā)：

S1：采用Rmarkdown編寫幫助文檔，利用includeMarkdown函數(shù)將文檔導(dǎo)入到大田裂區(qū)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析與可視化系統(tǒng)中，在通過withMathJax函數(shù)實(shí)現(xiàn)幫助文檔Latex公式的支持。