高中信息技术沪教版（2019）必修1 数据与计算1.探究停车引导中的数据处理多媒体教学课件ppt

项目四 认识智能停车场中的数据处理

———体验数据处理的方法和工具

第一课时   探究停车引导中的数据处理

■教材分析

“探究停车引导中的数据处理”小节以停车引导的数据需求为切入点，引导学生认识获取相应数据所需的采集设备、记录数据所需的数据组织形式、存储数据所需的存储方式。在对具体问题开展探究的过程中，学生将认识数据采集的常用方法和工具。其中，关于数据组织形式和数据库部分的内容，需要教师结合实例适当讲解。“思考与讨论”中的问题旨在引导学生了解数据保护的相关知识，认识数据安全的重要性，发展信息社会责任。该小节具体体现了课标内容要求中的“通过典型的应用实例，了解数据采集的基本方法”和“根据任务需求，选用恰当工具软件或平台处理数据，理解对数据进行保护的意义”。

■教学目标

1、知识和技能

（１）了解数据采集的常用方法和工具。

（２）了解数据的组织和存储方式。

2、过程与方法

（１）通过典型的应用实例，了解数据采集的基本方法

（２）根据任务需求，选用恰当工具软件或平台处理数据，

3、情感态度与价值观

通过对本节的学习，让学生认识到对数据进行保护的重要性和意义。

■教学重点：

采集的常用方法和工具，数据的组织和存储。

■教学难点：

数据的处理。

■教学准备

机房、电子表格软件、数据库管理系统、数据库应用软件。

■教学素材

自动数据采集设备的实物、视频或图片；智能停车场的图片或视频；

■教学过程：

一．导入

播放智能停车场引导车辆的引导屏的视频或图片，提出问题：“引导屏上的信息是如何得到的？”引出数据自动采集设备。

二、数据采集的方法和工具

智能停车场往往在停车场入口、各层各区域的交叉路口设立引导屏，显示行车路线指引信息和空闲车位数(图2-25)。同时，在每个车位的上方，根据车位的使用情况控制车位指示灯显示不同的颜色—绿色为“空闲”，红色为“占用”。驾驶员在几十米外即可看到指示灯，方便他们快速找到空闲车位。

思考与讨论

要统计出图2-26户外车位引导屏中的空闲车位数，需要采集每一个车位的哪些数据？与一个停车场中的车位相关的数据还有哪些？

教师总结：

所在层、所在区域、开放状态、是否有车；车位编号，车位属性（如临时、内部专用、租用、售出等）、维修状态等。

要实现停车引导，首先应该了解车位占用情况，再将采集到的数据保存下来，并进行分析。 那在采集数据时，须运用适当的方法和工具。

数据采集的常用方法和工具：

1.人工获取数据

人工获取数据指人直接从社会现象、自然现象或文献中获得数据。

(1)社会科学研究经常通过调查或访谈的方法获得一手数据。例如关于中学生移动学习现状的研究，可以从中学生的个体特质、移动学习的特点、家庭影响等角度展开探讨，设计相关问题，制作并发布问卷，从群体或个人获得一手数据。问卷是调查、访谈时常见的数据采集工具。相比传统纸质问卷，很多网络工具都可以帮助调查者更快捷、更精准地获得调查数据。

(2)在观察自然现象和进行科学实验时，需要设计各种表格，科学地记录通过观察或实验得到的各种数据。

(3)文献数据既包括正式出版、发行的纸质书刊、表、年鉴，也包括政府机构、职能部门网站定期发布的公报、统计信息、研究报告等，还包括企业、机构网站上免费或有偿提供的数据库数据。文献数据可以通过文献检索工具获取，如利用搜索引擎工具在网络上搜索专业的数据库。

2.自动采集数据

信息社会中，在信息技术的支持下，各种终端设备、网络数据库中记录存储着日益增长的海量数据。自动采集数据的方法通常有物联感知采集、视频监控采集、网络平台采集以及从已有数据库中采集等。

(1)物联感是指，对于在物联网中使用电子标签或无线终端标识的智能化物体，通过传感器感知它们的数据变化，采集相关数据，并利用各种通信技术上传至网络信息中心存储。例如，通过佩戴相关设备，可以实时记录佩戴者的运动状态、呼吸量、血压、运动量、睡眠质量等生理状态数据，再利用无线或蓝牙技术，就可以将数据传送到网络信息中心或个人智能移动终端。

(2)视频监控采集是指借助不同监控点的摄像机采集监控区域的数据。例如，高清电子警察系统利用动态视频检测触发技术对车辆违规行为进行抓拍并完成车牌识别。清晰完整地记录车辆违章过程，以及违章车辆的车型、车身颜色、车牌号码等数据。

(3)网络平台采集要是指用户在访问网站或使用APP时，网站服务器上安装的采集软件自动采集用户的各种行为数据。如一个学习平台可以采集学生浏览了哪些视频或课件，看了多长时间，重复观看了哪些课件，是否快进观看，以及观看课件的顺序等，这行为都被完整地记录在系统日志文件中。通过日志搜索分析技术，可以筛选出有用的数据，用于判断学生的学习行为模式。

采集互联网数据的工具还有很多，如网络爬虫、移动APP,而且这样的工具还在不断地发展中。网络爬虫是一个自动下载网页的计算机程序或自动化脚本，是搜索引擎的重要组成部分。网络爬虫类产品如八爪鱼采集器、网络矿工采集器等，在数据采集领域有着泛的应用，可以定期实时采集各大门户网站的数据。近年来，随着移动终端和通信技术的发展，移动Ap技术逐渐成为移动过程中数据采集的主导技术，采集方式更加灵活、多例如，学生可以通过无线网络，使用移动终端与云端的定位技术利用传感器、视频监控等设备，通过网络平台实时采集学习者的学习地点学习时间学习内容及学习状态等数据可以让教师实时了解学生的学习情况，进而实现个性化智能辅导。

实例：车位占用情况数据的自动采集

大型停车场通常采用多层多区域的组织方式，车位占用情况数据(空闲或占用)不是用人工记录，而是通过传感装置自动采集。图2-27是使用超声波传感器采集车位占用情况的示意图。

安装在车位上方的超声波传感器自上而下发出超声波，并据此探测，分析物体或地面的反射波，精确测量出反射面到传感器的距离，由此准确地检测出每个车位的占用情况，从而实时采集到车位占用情况数据，同时将数据用车位指示灯直观呈现。

思考与讨论

某居民小区拟在出入口安装车牌识别摄像头，但部分车主担心自己的个人信息、车牌信息、停车数据等隐私被泄露。你觉得他们的顾虑有道理吗？

教师总结：

有道理，因为这些信息都会被车辆识别系统记录，一旦被泄露，能够从中分析出车主可能不在家的时间段从而产生安全隐患，或者被用于做有针对性的广告推销等。那我们要如何对数据保护？

三、数据的保护

数据在采集、存储、管理与使用的过程中面临诸多安全风险。大数据时代，人们对数据的依赖性不断增强，数据安全与隐保护问题更加突出。             

1.数据备份

数据在传输存储交换的过程中会面临导致失或损坏的各种风险因素，如自然灾害信息攻击设备故障误操作等为避免风险通常需要进行数据备份。数据备份是周期性地将数据以某种方式制作一个或多个备，并将其存放在专门设备上加以保护，以便在数据丢失或损坏时能够有效地进行数据恢复。

个人数据的备份主要通过文件的复制完成由用户对重要的数据文件在不同的存储介上归档保存。

企业数据是企业的重要资产如果缺失数据备份措施，数据的安全性就得不到保障，可能导致数据丢失或损坏，对企业产生无法弥补的损失甚至带来灾难性后果。企业要制定数据备份策略，明确数据备份内容数据备份时间和数据备份方式等。企业的信息管理系统一般都包含数据备份的功能，以自动、全面、高效地在服务器上进行数据备份。

2.数据的隐私保护

在大数据的背景下，人们在互联网上的一言一行都会被自动记录：在网上阅读电子图书，阅读惯会被记录：在网上聊天与好友的联络情况会被记录：在网上购物购物喜好被记录：发送电子邮件，联絡方式会被记录；在网上搜索、搜索习惯会被记录一多项案例说明即使看似无害的数据被大量采集分析后，也会暴露个人隐私。

不少网络企业既是数据的生广者，又是数据的存储、管理者和使用者，如果对用户数据

的采集、存储、管理与使用等缺乏规范和监管，用户就无法确保自己隐私数据的安全。

每个人都应有权决定自己的数据如何被利用，决定自己的数据何时以何种形式披露，或者何时被销毁。

数据的隐私保护需要从立法、技术、管理等多方面给予保障。对个人来说，需要不断地提高和加强自身的隐私保护意识和防范能力。如在使用某一种系统和服务时，要考虑对方要求自己提供的数据是否与服务相关；在被要求提供身份证号码、电话号码等相关敏感数据时，要考虑对方是否正规机构；在一些社交媒体公布自己的生活照时，要注意是否涉及敏感数据。

为对数据隐私做好保护，一些技术便应运而生。数据隐私保护技术包括：数据采集时的隐私保护，如数据精度处理；数据共享、发布时的隐私保护，如数据的匿名处理、人工加扰等；数据分析时的隐私保护；数据生命周期的隐私保护；以及隐私数据的可信销毁。

3.数据的组织和存储

数据以文件或数据库的形式永久存储在外存储器中。按照数据的组织和编码方式，文件可以分为不同的类型，可以由文件的后缀名加以区分。数据库按照特定的数据结构来组织、存储和管理数据，它相当于建立在计算机存储设备上的仓库。数据库有很多种类型，从最简单的存储各种数据的表格，到能够进行海量数据存储的大型数据库系统，都有着十分广泛的应用。

结构化数据通常存储在关系型数据库或表格文件中。关系型数据库是现代信息系统中最流行的一种数据存储结构关系型数据库中的关系也称表( ( table)。一个关系型数据库由若干个二维表组成。非结构化数据( unastmuietured data)主要以多媒体格式文件存储，例如各种格式的视频文件音频文件、图像文件文本文件等。

随着大数据时代的到来，数据量急速增长。为了满足大数据的海量存储、快速查询安全兼容的需求，一些新型的非关系型数据库应运而生以应对大规模数据集合和多重数据种类带来的挑战，尤其是解决一些大数据应用难题。

实例1：停车位数据的组织

智能停车场引导屏上的空闲车位数是按停车场的层、区域甚至方位汇总得到的。停车引导系统采集好车位占用情况数据后，除了改变空闲车位数，还要输送车位的所在层、所在区域等数据。

停车位数据到底包括哪些内容？这个问题关系到如何有效构建数据。任何一个事物都包含许多属性，事物的全部属性可按需求选择性地呈现。要解决的问题不同，对同一事物要呈现的属性也不同。在应用系统中，由若干属性构成的数据称为结构化数据( structured data)。

停车引导工作的需求是汇总不同层、不同区域的空闲车位数，统计时往往要用到车位占用情况、层、区域等属性，而无须关心车位尺寸等属性。例如，某停车场的停车位使用实时数据包括序号、采集时间、层、区域、车位占用情况、状态(对应该停车场的管理情况，如将车位分为开放、关闭、内部)，其结构图如图2-28所示。

在大多数的数据处理中，通常以关系表的形式组织数

据，如图2-29所示的停车位使用实时数据表。表格的第一行是标题，列出“采集时间”“编号”等属性名称。从第二行开始，每一行是条记录（record).每一列是一个属性，称为表格的字段(field)。行列交叉处是一个单元格，存放一条记录的某个字段值。

实例2：停车位数据的存储

如图2-30所示，停车引导工作本质上是一个数据处理过程。停车位使用实时数据表就存储在停车场服务器的数据库中，供停车场管理者查询实时数据或分析历史数据。

要将数据存储在数据库中，首先要创建关系表的结构，然后将记录添加到关系表中。创建关系表结构时要确定关系表中每一个属性的数据类型。为了保证数据的有效性，还要设置属性值的数据约束，包括属性值是否唯一、是否可以为是否要在一定的数值范围内筹

四、课后活动

1.调查某个居民小区停车管理的数据采集方式；

2.设计居民小区停车位管理表。