基于Hadoop的地震数据分析统计

源码下载地址：http://download.csdn.net/detail/huhui_bj/5645641

opencsv下载地址：http://download.csdn.net/detail/huhui_bj/5645661

地震数据下载地址：http://download.csdn.net/detail/huhui_bj/5645685

1 项目说明

本文实现的是用Hadoop的MapReduce计算框架，对国内2013年1月至6月这半年以来的地震数据进行了统计和分析。分别按照地震时间和地震地点进行分析。

地震数据来源于国家地震科学数据共享中心，地址： http://data.earthquake.cn/data/index.jsp?no11&number=28

2 项目准备

首先是开发环境，我所使用的是Eclipse开发环境，eclipse中集成了hadoop开发插件。如何安装单机hadoop，请移步 hadoop安装

从国家地震科学数据共享中心下载下来的数据是excel文件，需要转化成CSV文件，这样便于解析。CSV文件中的数据大约有20000条左右，是这半年以来全国各地的地震情况监测数据。全国各地每天都有很多个小型地震发生。其中大部分发生在地壳深处，没有人能高觉到，尽管如此，地震监听站仍会记录这些小型地震。

下面是几行地震数据

日期,时间,纬度(°),经度(°),深度(km),震级类型,震级值,事件类型,参考地名
2013-06-25,06:04:13.0,10.70,-42.60,10,Ms,6.5,eq,中大西洋海岭北部
2013-06-24,14:34:48.7,44.33,84.10,6,Ms,4.1,eq,新疆维吾尔自治区塔城地区乌苏市
2013-06-24,13:02:01.9,44.31,84.17,8,Ms,4.3,eq,新疆维吾尔自治区塔城地区乌苏市
2013-06-24,11:44:20.8,39.42,95.50,6,Ms,3.4,eq,甘肃省酒泉市肃北蒙古族自治县

下面，提出两个问题：

a. 每天有多少次地震发生；

b. 这六个月的时间内，各个地点总共发生了多少次地震。

3 程序说明

3.1 解析CSV文件

CSV文件前面两行是文件头，其它每一行都是一系列逗号分隔开的数据值。我们只对3列数据感兴趣：日期、地点和震级。为了解析CSV文件，我们使用了一个很棒的开源库opencsv，用它能够很容易的解析CSV文件。

我们从CSV文件中复制一条数据作为测试数据，确认我们可以用opencsv来获取我们想要的信息。

/**
 * 测试读取csv文件中的地震数据
 */
package com.eq.test;

import java.io.IOException;

import au.com.bytecode.opencsv.CSVParser;

public class CSVProcessingTest {

	/**
	 * @param args
	 */
	// 从csv文件复制一行数据
	private final String LINE = "2013-06-23,22:31:30.3,24.70,99.21,5,ML,1.4,eq,云南施甸";

	public void testReadingOneLine() {
		String[] lines = null;
		try {
			// 用opencsv解析
			lines = new CSVParser().parseLine(LINE);
		} catch (IOException e) {
			// TODO Auto-generated catch block
			e.printStackTrace();
		}
		// 打印解析结果
		for (String line : lines) {
			System.out.println(line);
		}
	}

	public static void main(String[] args) {
		// TODO Auto-generated method stub
		CSVProcessingTest csvProcessingTest = new CSVProcessingTest();
		csvProcessingTest.testReadingOneLine();
	}

}

opencsv处理逗号分隔值值非常简单，该解析器仅返回一组String数组。

3.2 编写map函数

EarthQuakeLocationMapper类继承了hadoop的Mapper对象。它指定输出键为一个Text对象，将其值制定为IntWritable，IntWritable实质上是一个整数。而LongWritable和Text分别表示字节数和文本行数。

/**
 * 统计地震次数的区域的map
 */
package com.eq.map;

import java.io.IOException;

import org.apache.hadoop.io.IntWritable;
import org.apache.hadoop.io.LongWritable;
import org.apache.hadoop.io.Text;
import org.apache.hadoop.mapreduce.Mapper;

import au.com.bytecode.opencsv.CSVParser;

public class EarthQuakeLocationMapper extends
		Mapper<LongWritable, Text, Text, IntWritable> {
	@Override
	protected void map(LongWritable key, Text value, Context context)
			throws IOException, InterruptedException {
		if (key.get() > 0) {
			String[] lines = new CSVParser().parseLine(value.toString());
			context.write(new Text(lines[8]), new IntWritable(1));
		}
	}
}

map函数十分简单。首先我们检查字节数（key对象）是否为0，这样可以避免CSV文件头部数据。然后传入地名，设置传出键。就是说，我们为每个地名编写一个计数器，当下文中reduce实现被调用时，获取一个键和一系列值。本例中，键是地名及其值，如下面所示：

"四川汶川":[1,1,1,1,1,1,1,1]
"甘肃天祝":[1,1,1,1]
"广西平果":[1,1,1,1,1,1]

注意：context.write(new Text(lines[8]), new IntWritable(1))构建了如上面所示的逻辑关系集合。context是一个保存各种信息的hadoop的数据结构。context将被传递到reduce实现，reduce获取这些值为1的值然后叠加起来，算出总数。因此，一个reduce的输出视图将是这样的：

"四川汶川":[8]
"甘肃天祝":[4]
"广西平果":[6]

3.3 编写reduce函数

reduce实现如下。与Mapper一样，Reducer被参数化了：前两个参数是传入的键类型（Text）和值类型（IntWritable），后两个参数是输出类型：键和值。

package com.eq.reduce;

import java.io.IOException;

import org.apache.hadoop.io.IntWritable;
import org.apache.hadoop.io.Text;
import org.apache.hadoop.mapreduce.Reducer;

public class EarthQuakeLocationReducer extends
		Reducer<Text, IntWritable, Text, IntWritable> {
	@Override
	protected void reduce(Text key, Iterable<IntWritable> values,
			Context context) throws IOException, InterruptedException {
		int count = 0;
		for (IntWritable value : values) {
			count++;
		}
		if (count >= 10) {
			context.write(key, new IntWritable(count));
		}
	}
}

reduce的实现也是非常简单的，传入到reduce中实际上是一个值的集合，我们所做的就是将他们加起来，然后写出一个新键值对来表示地点和次数。

"四川汶川":[1,1,1,1,1,1,1,1]  -->  "四川汶川":8

3.3 编写Hadoop的Job

现在我们已经写完了map和reduce，接下来要做的就是将所有这一切链接到一个Hadoop的Job。定义一个Job比较简单：你需要提供输入和输出、map和reduce实现以及输出类型。

/**
 * 定义一个hadoop job，用于统计不同地域的地震次数
 */
package com.eq.job;

import org.apache.hadoop.fs.Path;
import org.apache.hadoop.io.IntWritable;
import org.apache.hadoop.mapreduce.Job;
import org.apache.hadoop.mapreduce.lib.input.FileInputFormat;
import org.apache.hadoop.mapreduce.lib.output.FileOutputFormat;

import com.eq.map.EarthQuakeLocationMapper;
import com.eq.map.EarthQuakesPerDateMapper;
import com.eq.reduce.EarthQuakeLocationReducer;
import com.eq.reduce.EarthQuakesPerDateReducer;
import org.apache.hadoop.io.Text;

public class EarthQuakesLocationJob {

	/**
	 * @param args
	 */
	
	public static void main(String[] args) throws Throwable {
		// TODO Auto-generated method stub
		Job job = new Job();
		job.setJarByClass(EarthQuakesLocationJob.class);
		FileInputFormat.addInputPath(job, new Path("hdfs://localhost:9000/input/earthquake_data.csv"));//csv文件所在目录
		FileOutputFormat.setOutputPath(job, new Path("hdfs://localhost:9000/output"));
		
		job.setMapperClass(EarthQuakeLocationMapper.class);
		job.setReducerClass(EarthQuakeLocationReducer.class);
		job.setOutputKeyClass(Text.class);
		job.setOutputValueClass(IntWritable.class);
		
		System.exit(job.waitForCompletion(true)?0:1);
	}

}

3.4程序运行结果

reduce输出的结果，可以在 http://localhost:50070中查看。以上只是结果的一部分。

通过上文的叙述，我们解答了前文提到的两个问题的第二个问题。还有第一个问题，就是统计每个时间地震发生的次数。

在源代码中，map函数如下：

/**
 * map函数的实现
 */
package com.eq.map;

import java.io.IOException;
import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;

import org.apache.hadoop.io.IntWritable;
import org.apache.hadoop.io.LongWritable;
import org.apache.hadoop.io.Text;
import org.apache.hadoop.mapreduce.Mapper;

import au.com.bytecode.opencsv.CSVParser;

public class EarthQuakesPerDateMapper extends
		Mapper<LongWritable, Text, Text, IntWritable> {

	@Override
	protected void map(LongWritable key, Text value, Context context) throws IOException {
		if (key.get() > 0) {
			try {
				// csv解析器
				CSVParser parser = new CSVParser();
				// 解析csv数据
				String[] lines = parser.parseLine(value.toString());
				String dtstr = lines[0];
				//map输出
				context.write(new Text(dtstr), new IntWritable(1));
			} catch (Exception e) {
				// TODO: handle exception
				e.printStackTrace();
			}
		}
	}

}

reduce函数如下：

package com.eq.reduce;

import java.io.IOException;

import org.apache.hadoop.io.IntWritable;
import org.apache.hadoop.io.Text;
import org.apache.hadoop.mapreduce.Reducer;

public class EarthQuakesPerDateReducer extends
		Reducer<Text, IntWritable, Text, IntWritable> {

	@Override
	protected void reduce(Text key, Iterable<IntWritable> values, Context context) throws IOException, InterruptedException {
		int count = 0;
		for (IntWritable value : values) {
			count++;
		}
		context.write(key, new IntWritable(count));
	}
}

Job如下：

/**
 * 定义一个hadoop job
 */
package com.eq.job;

import org.apache.hadoop.fs.Path;
import org.apache.hadoop.io.IntWritable;
import org.apache.hadoop.mapreduce.Job;
import org.apache.hadoop.mapreduce.lib.input.FileInputFormat;
import org.apache.hadoop.mapreduce.lib.output.FileOutputFormat;

import com.eq.map.EarthQuakesPerDateMapper;
import com.eq.reduce.EarthQuakesPerDateReducer;
import org.apache.hadoop.io.Text;

public class EarthQuakesPerDayJob {

	/**
	 * @param args
	 */
	
	public static void main(String[] args) throws Throwable {
		// TODO Auto-generated method stub
		Job job = new Job();
		job.setJarByClass(EarthQuakesPerDayJob.class);
		FileInputFormat.addInputPath(job, new Path("hdfs://localhost:9000/input/all_month.csv"));//csv文件所在目录
		FileOutputFormat.setOutputPath(job, new Path("hdfs://localhost:9000/output"));
		
		job.setMapperClass(EarthQuakesPerDateMapper.class);
		job.setReducerClass(EarthQuakesPerDateReducer.class);
		job.setOutputKeyClass(Text.class);
		job.setOutputValueClass(IntWritable.class);
		
		System.exit(job.waitForCompletion(true)?0:1);
	}

}

这几段代码和之前的很相似，此处不再赘述。