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毕业设计（论文）任务书
人工智能学院 · 软件工程专业
班级：18软件工程2班
学生姓名：李晓箐
毕业设计时间： 年 月 日 至 年 月 日
论文题目：基于Spark的地震数据分析与可视化系统的设计与实现
一、课题研究的目的与意义
近年来，全球范围内的地震活动频繁发生，对地震数据进行高效处理和实时可视化已成为科研机构及应急管理部门的重要需求。面对日益增长的数据规模，传统分析手段在处理速度和展示效果方面已显不足。为此，本课题致力于构建一个融合大数据技术与可视化方法的地震数据分析平台。
该系统通过引入Apache Spark等先进框架，提升海量地震数据的处理效率，并以直观的方式呈现分析结果，帮助研究人员快速识别地震趋势、评估潜在风险。研究成果不仅有助于增强地震预警系统的准确性，也为地震科学领域的深入探索提供可靠的技术支撑，具备显著的学术价值与社会应用前景。
二、课题任务内容与基本要求
本设计要求学生综合运用计算机科学、数据科学以及机器学习等相关知识，完成从调研、分析、设计到开发与测试的全流程实践，最终实现一个功能完整的基于Spark的地震数据分析与可视化系统。系统应具备以下核心模块：
- 数据采集与预处理：实现对公开地震数据源的自动化爬取，并进行格式统一、缺失值处理、异常值过滤等清洗操作，保障后续分析所用数据的质量与一致性。
- 大数据处理与统计分析：利用Apache Spark进行分布式计算，完成大规模地震数据的聚合、排序、频次统计与时空分布分析，提升处理效率。
- 预测模型构建：采用合适的机器学习算法（如随机森林、LSTM等），训练地震事件的发生趋势或震级预测模型，并提供可调用的预测接口服务。
- 前后端交互界面：设计简洁友好的用户界面，支持按时间、区域、震级等条件查询数据，并集成图表组件实现多维度数据可视化展示，如热力图、折线图、散点图等。
- 系统安全与稳定性：实现基础的用户登录认证机制，确保系统访问的安全性；同时优化系统架构，保证长时间运行下的稳定性和容错能力。
整个系统设计需注重实用性、可扩展性与用户体验，所有功能必须完整实现并通过验证。数据处理流程须经过合法性校验与完整性检查，避免错误输入导致分析偏差。为保障系统质量，需开展全面测试，涵盖功能测试、性能压测及安全性检测等多个层面。
[此处为图片1]三、成果提交要求
（1）交付一套可独立部署并稳定运行的地震数据分析与可视化系统，系统需满足上述全部功能要求，能够高效处理真实地震数据集，输出准确的分析结果与可视化图表，并提供基本的预测服务能力。
（2）撰写一份结构完整、逻辑清晰的毕业设计说明书。文档内容应包括但不限于：项目背景介绍、可行性论证、需求规格说明、系统总体架构设计、关键技术选型依据、各模块详细设计与实现过程、测试方案与结果分析、项目总结与展望等部分。说明书需全面反映开发全过程，体现技术深度与工程实践能力。
[此处为图片2]四、进度安排计划
| 阶段 | 主要工作任务 | 起止教学周 |
|---|---|---|
| 1 | 查阅相关文献资料，完成开题报告撰写与提交 | 第1-2周 |
| 2 | 开展需求调研与分析，明确系统具体功能边界 | 第3-4周 |
| 3 | 完成系统总体架构设计，划分功能模块结构 | 第5-6周 |
| 4 | 实施详细设计与编码开发工作 | 第7-12周 |
| 5 | 准备并参加中期成果答辩 | 第13周 |
| 6 | 完成全部系统开发任务，撰写毕业设计说明书并提交指导教师审核 | 第14-16周 |
| 7 | 根据反馈修改论文，定稿后交评阅教师评审，准备答辩材料 | 第17-18周 |
| 8 | 参加毕业答辩 | 第19周 |
五、主要参考文献
- 汤梦瑶,程斐斐.基于Spark的地震数据分析与可视化系统设计与实现[J].现代信息科技,2023,7(18):20-24+30.DOI:10.19850/j.cnki.2096-4706.2023.18.004.
- 刘海,田智慧,王宗超,等.基于Spark的地震数据处理与分析系统设计与实现[J].电脑编程技巧与维护,2022,(04):119-121+134.DOI:10.16184/j.cnki.comprg.2022.04.045.
- 李勤,李文韬,王志峰.光纤地震数据采集系统野外锤击试验及效果分析[J].电视技术,2021,45(09):144-149.DOI:10.16280/j.videoe.2021.09.038.
- 余卫江,宋志君,陈雄斌,等.基于SpringBoot+MyBatis的地震处理项目管理系统研究[J].化工管理,2024,(34):77-80.DOI:10.19900/j.cnki.ISSN1008-4800.2024.34.020.
- 景妍,彭成.基于分布式架构的地震属性计算系统设计[J].数字技术与应用,2024,42(10):217-219.
- 阮波.节点地震仪数据采集优化技术研究[D].西南科技大学,2024.DOI:10.27415/d.cnki.gxngc.2024.000217.
- 李书平,刘树仁,朱启伟,等.海量地震数据并行处理系统架构优化设计与实现[J].信息技术与标准化,2024,(04):96-99.
- 吴峥,董翔,李杰飞,等.地震数据分布式存储系统建设模式与服务效能研究[J].中国地震,2024,40(01):251-259.
[9] Cartes S M, Carsalade M N, Núez E, et al. Experimental validation of a load-level isolation system (LLIS) applied to industrial steel storage racks: Assessment of effectiveness on a shake table. Engineering Structures, 2024: 11–24.
[100] Takagi J, Masui T, Araki Y, et al. Development and application of a low-cost rolling base isolation system for enhancing seismic resilience in rubble stone masonry structures located in the Himalayan Mountain range. Frontiers in Built Environment, 2024: 11–34.
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