第6章 數(shù)據(jù)可視化

大數(shù)據(jù)導(dǎo)論第6章數(shù)據(jù)可視化目錄6.1數(shù)據(jù)可視化類型6.2數(shù)據(jù)可視化基礎(chǔ)6.3數(shù)據(jù)可視化評估6.4學(xué)生作品第6章

數(shù)據(jù)可視化大數(shù)據(jù)時代的數(shù)據(jù)復(fù)雜性更高，如數(shù)據(jù)的流模式獲取、非結(jié)構(gòu)化、語義的多重性等方面有所體現(xiàn)。數(shù)據(jù)可視化是指綜合運(yùn)用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、圖像、人機(jī)交互等技術(shù)，將采集或模擬的數(shù)據(jù)映射為可識別的圖形、圖像、視頻或動畫，并允許用戶對數(shù)據(jù)進(jìn)行交互分析的理論、方法和技術(shù)。數(shù)據(jù)可視化能將不可見現(xiàn)象轉(zhuǎn)換為可見的圖形符號，然后從中發(fā)現(xiàn)規(guī)律和獲取知識。前言今天，為什么更需要數(shù)據(jù)可視化？原因：1，2，3，4，。。。。。簡、見、值查找設(shè)計(jì)中不協(xié)調(diào)的地方離完美差一點(diǎn)點(diǎn)企業(yè)報(bào)表企業(yè)駕駛艙學(xué)習(xí)目標(biāo)實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備軟件Tableau安裝網(wǎng)站：www.獲得一年免費(fèi)使用權(quán)加入Tableau社區(qū)，觀看在線授課采集數(shù)據(jù)及清洗產(chǎn)生至少3個以上工作簿，進(jìn)一步設(shè)計(jì)儀表板學(xué)生直播交流

>>>16.1數(shù)據(jù)可視化類型數(shù)據(jù)可視化類型科學(xué)可視化面向科學(xué)和工程領(lǐng)域數(shù)據(jù)，如含空間坐標(biāo)和幾何信息的三維空間測量數(shù)據(jù)、計(jì)算模擬數(shù)據(jù)和醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)等，重點(diǎn)探索如何以幾何、拓?fù)浜托螤钐卣鱽沓尸F(xiàn)數(shù)據(jù)中蘊(yùn)含的規(guī)律。信息可視化的處理對象則是非結(jié)構(gòu)化、非幾何的抽象數(shù)據(jù)，如金融交易、社交網(wǎng)絡(luò)和文本數(shù)據(jù)，其核心挑戰(zhàn)是針對大尺度高維復(fù)雜數(shù)據(jù)如何減少視覺混淆對有用信息的干擾。由于數(shù)據(jù)分析的重要性，將可視化與分析結(jié)合，形成一個新的學(xué)科：可視分析學(xué)。1.2.3.數(shù)據(jù)可視化類型科學(xué)可視化信息可視化科學(xué)可視化向量場可視化張量場可視化標(biāo)量場可視化科學(xué)可視化類型可視分析學(xué)標(biāo)量指單個數(shù)值，標(biāo)量場指每個數(shù)據(jù)點(diǎn)記錄一個標(biāo)量值。標(biāo)量值的來源分為兩類：

1.從掃描或測量設(shè)備獲得，如醫(yī)學(xué)斷層掃描設(shè)備獲取的CT，MRI三維影像2.從計(jì)算機(jī)或機(jī)器仿真中獲得，如核聚變模擬中產(chǎn)生的壁內(nèi)溫度分布。數(shù)據(jù)可視化類型科學(xué)可視化信息可視化科學(xué)可視化向量場可視化科學(xué)可視化類型可視分析學(xué)標(biāo)量場可視化向量場每個采樣點(diǎn)記錄一個向量（一維數(shù)據(jù)）向量代表某個方向、趨勢，例如實(shí)際測得的風(fēng)向、旋渦；數(shù)據(jù)仿真計(jì)算得出的速度和力等。在實(shí)際應(yīng)用中，二維或三維流場是最常見的向量場，流場可視化是向量場可視化中最重要的組成部分。張量場可視化數(shù)據(jù)可視化類型科學(xué)可視化信息可視化科學(xué)可視化科學(xué)可視化類型可視分析學(xué)標(biāo)量場可視化張量是矢量的推廣：標(biāo)量可看作0階張量，矢量可看作1階張量。張量場可視化向量場可視化張量場可視化方法可分為基于紋理、幾何、拓?fù)淙??；诩y理的方法將張量場轉(zhuǎn)換為一張或動態(tài)演化的圖像（紋理），圖釋張量場的全局屬性，其思路是將張量場簡化為向量場，進(jìn)而采用線積分法、噪聲紋理法等方法顯示。科學(xué)可視化應(yīng)用軟件3DSlicer數(shù)據(jù)可視化類型科學(xué)可視化信息可視化可視分析學(xué)3DSlicer是一個免費(fèi)的、開源的、跨平臺的醫(yī)學(xué)圖像分析與可視化軟件，廣泛應(yīng)用于科學(xué)研究與醫(yī)學(xué)教育領(lǐng)域。Slicer支持Windows，Linux和MacOSX等平臺。slicer支持包括醫(yī)學(xué)圖像分割、配準(zhǔn)在內(nèi)的很多功能。如圖6-1為使用3DSlicer的肺部效果圖。圖6-13DSlicer肺部效果圖科學(xué)可視化應(yīng)用軟件ArcGIS數(shù)據(jù)可視化類型科學(xué)可視化信息可視化可視分析學(xué)ArcGIS是美國Esri公司開發(fā)的地理信息軟件。ArcGIS通過基本的地圖、地理信息，為用戶通過方便快速的地理數(shù)據(jù)映射，并提供開發(fā)工具包為開發(fā)新的應(yīng)用提供支持。ArcGIS可以將結(jié)果嵌入到Excel報(bào)表中，在微軟office程序中插入地理信息數(shù)據(jù)顯示。如圖6-2為ArcGIS繪制地理效果圖。圖6-2ArcGIS繪制地理效果圖科學(xué)可視化應(yīng)用軟件VisualizationToolkit數(shù)據(jù)可視化類型科學(xué)可視化信息可視化可視分析學(xué)VisualizationToolkit，簡稱VTK（/），是一個開源、跨平臺的可視化應(yīng)用函數(shù)庫。它的主要維護(hù)者Kitware公司，創(chuàng)造了VTK，ITK，Cmake，ParaView等眾多開源軟件系統(tǒng)。VTK的設(shè)計(jì)目標(biāo)是在三維圖形繪制底層庫OpenGL基礎(chǔ)上，采用面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)方法，構(gòu)建用于可視化應(yīng)用程序的支撐環(huán)境。如圖6-3為使用VTK繪制效果圖。圖6-3VTK繪制效果圖信息可視化應(yīng)用軟件CiteSpace是由可視化專家ChaomeiChen教授開發(fā)的一款文獻(xiàn)分析的可視化軟件，主要面向科研論文之間相互引用所構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)。citespace的數(shù)據(jù)來源于webofscience，分析過程包括確定主題詞和專業(yè)術(shù)語、收集數(shù)據(jù)、提取研究前沿術(shù)語、時區(qū)分割、閾值選擇、顯示、可視檢測和驗(yàn)證關(guān)鍵點(diǎn)八個步驟。如圖6-4為利用CiteSpace繪制效果圖。CiteSpace數(shù)據(jù)可視化類型科學(xué)可視化信息可視化可視分析學(xué)圖6-4CiteSpace效果圖信息可視化應(yīng)用軟件Datadrivendocuments（D3）是一套面向Web的二維數(shù)據(jù)變換與可視化方法。它以輕量級的瀏覽器端應(yīng)用為目標(biāo)，具有良好的可移植性。D3.js是基于D3規(guī)范的JavaScript庫，基于HTML、SVG（向量圖形）和CSS構(gòu)建，前身是美國斯坦福大學(xué)研發(fā)的Protovis（目前已停止更新）。D3可以將任意數(shù)據(jù)綁定到一個DOM，并對文檔實(shí)施基于數(shù)據(jù)的變換。例如，將一組數(shù)字生成為一個HTML表，或用相同的數(shù)據(jù)生成一個可交互的SVG條形圖。如圖6-5為D3工具繪制的各類可視化效果圖。D3數(shù)據(jù)可視化類型科學(xué)可視化信息可視化可視分析學(xué)圖6-5D3繪制可視化效果圖信息可視化應(yīng)用軟件Gephi是一個應(yīng)用于各種網(wǎng)絡(luò)、復(fù)雜系統(tǒng)和動態(tài)分層圖的交互可視化和探索平臺，支持Windows，Linux和Mac等各種操作系統(tǒng)?？捎糜谔剿餍詳?shù)據(jù)分析、鏈接分析、社交網(wǎng)絡(luò)分析和生物網(wǎng)絡(luò)分析等，其設(shè)計(jì)初衷是采用簡潔的點(diǎn)和線描繪與呈現(xiàn)豐富的世界。如圖6-6為Gephi工具的可視化效果圖。Gephi數(shù)據(jù)可視化類型科學(xué)可視化信息可視化可視分析學(xué)圖6-6Gephi可視化效果圖數(shù)據(jù)可視化類型科學(xué)可視化信息可視化可視分析學(xué)可視分析學(xué)可視分析學(xué)被定義為一門由可視交互界面為基礎(chǔ)的分析推理科學(xué)。它綜合圖形學(xué)、數(shù)據(jù)挖掘和人機(jī)交互等技術(shù)，如圖6-7(a)所示?？梢暦治鰧W(xué)可看成將可視化、人的因素和數(shù)據(jù)分析集成在內(nèi)的一種新思路。如圖6-7(b)所示，詮釋了可視分析學(xué)包含的研究內(nèi)容。圖6-7可視分析學(xué)（a）可視分析的學(xué)科交叉組成（b）可視分析學(xué)涉及的學(xué)科可視分析學(xué)軟件GapMinderTrendalyzer是瑞士Gapminder基金會開發(fā)的一個用于分析時變多變量數(shù)據(jù)變化趨勢的可視分析軟件。它采用互動的可視化形式動態(tài)地展示了世界各地、各機(jī)構(gòu)公開的各項(xiàng)人文、政治、經(jīng)濟(jì)和發(fā)展指數(shù)，在信息產(chǎn)業(yè)界產(chǎn)生了積極的影響。如圖6-8所示為GapMinder工具可視化效果圖。GapMinder數(shù)據(jù)可視化類型科學(xué)可視化信息可視化可視分析學(xué)圖6-8GapMinder工具可視化效果圖可視分析學(xué)軟件GooglePublicDataExplorer使用Google的datasetpublishinglanguage(DSPL)數(shù)據(jù)發(fā)布語言，支持各類數(shù)據(jù)庫鏈接，進(jìn)行可視化的定制。它的優(yōu)點(diǎn)是上傳接口簡單易行，所有操作都在網(wǎng)頁上完成，而可視化的結(jié)果則用Flash的形式展現(xiàn)，并且允許用戶嵌入到第三方網(wǎng)站中或者分享給其他用戶，基本滿足普通用戶的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析需求。GooglePublicDataExplorer數(shù)據(jù)可視化類型科學(xué)可視化信息可視化可視分析學(xué)Palantir是可視分析領(lǐng)域的標(biāo)桿性軟件，為政府機(jī)構(gòu)和金融機(jī)構(gòu)提供高級數(shù)據(jù)分析服務(wù)。Palantir的主要功能是鏈接網(wǎng)絡(luò)各類數(shù)據(jù)源，提供交互的可視化界面，輔助用戶發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)間的關(guān)鍵聯(lián)系，尋找隱藏的規(guī)律或證據(jù)，并預(yù)測將來可能發(fā)生的事件。Palantir26.2數(shù)據(jù)可視化基礎(chǔ)>>>數(shù)據(jù)可視化基礎(chǔ)數(shù)據(jù)可視化流程數(shù)據(jù)處理和變換視覺編碼統(tǒng)計(jì)圖表視覺隱喻數(shù)據(jù)可視化流程數(shù)據(jù)采集：數(shù)據(jù)是可視化的對象。數(shù)據(jù)的采集直接決定了數(shù)據(jù)的格式、維度、尺寸、分辨率和精確度等重要性質(zhì)，并在很大程度上決定了可視化結(jié)果的質(zhì)量。數(shù)據(jù)處理和變換：數(shù)據(jù)的處理和變換可以認(rèn)為是可視化的前期處理。一方面原始數(shù)據(jù)不可避免含有噪聲和誤差。另一方面，數(shù)據(jù)的模式和特征往往被隱藏。可視化映射：可視化映射是整個可視化流程的核心。該步驟將數(shù)據(jù)的數(shù)值、空間坐標(biāo)、不同位置數(shù)據(jù)間的聯(lián)系等映射為可視化視覺通道的不同元素，如標(biāo)記、位置、形狀、大小和顏色等。用戶感知：用戶感知從數(shù)據(jù)的可視化結(jié)果中提取信息、知識和靈感?？梢暬成浜蟮慕Y(jié)果只有通過用戶感知才能轉(zhuǎn)換成知識和靈感。用戶的目標(biāo)任務(wù)可分成三類：生成假設(shè)、驗(yàn)證假設(shè)和視覺呈現(xiàn)。數(shù)據(jù)濾波器在信號處理中的作用是從數(shù)據(jù)信號中去除不需要的部分。在可視化中常采用數(shù)據(jù)濾波來去燥。事實(shí)上，在數(shù)據(jù)采集的過程中噪聲不可避免。如果數(shù)據(jù)來源于傳感器，那么儀器的誤差和環(huán)境中的光、電、磁信號噪聲會造成數(shù)據(jù)中的噪聲。如果數(shù)據(jù)源于模擬計(jì)算，則初始數(shù)據(jù)、計(jì)算參數(shù)、計(jì)算網(wǎng)格的不確定性和數(shù)值計(jì)算精度的限制會造成數(shù)據(jù)中的噪聲。這些噪聲在可視化中會覆蓋數(shù)據(jù)本身的特征，形成對用戶的誤導(dǎo)。數(shù)據(jù)濾波數(shù)據(jù)可視化基礎(chǔ)數(shù)據(jù)可視化流程數(shù)據(jù)處理和變換視覺編碼統(tǒng)計(jì)圖表視覺隱喻數(shù)據(jù)處理和變換數(shù)據(jù)降維數(shù)據(jù)可視化的顯示空間通常是二維的。高維數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)降維方法有多種，包括將高維數(shù)據(jù)壓縮在低維可以顯示的空間中；設(shè)計(jì)新的可視化空間；直觀呈現(xiàn)不同維度的相似程度等。數(shù)據(jù)降維的方法分為線性和非線性兩類：線性方法包括多維尺度分析、主成分分析和非負(fù)矩陣分解；非線性方法的代表有ISOMAP、SOM和局部線性嵌套等。原始數(shù)據(jù)以離散形式出現(xiàn)在數(shù)據(jù)采集、存儲和計(jì)算的環(huán)節(jié)，在將離散數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為連續(xù)信號進(jìn)行處理或?qū)?shù)據(jù)的維度和粒度進(jìn)行變換時，需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行重新采樣，使之滿足所要求的分辨率、精度、粒度或尺度。針對離散數(shù)據(jù)集，往往通過插值法得到給定位置處的采樣數(shù)據(jù)。圖6-9(a)~(d)展示了三種一維空間中的插值方法。數(shù)據(jù)采樣數(shù)據(jù)可視化基礎(chǔ)數(shù)據(jù)可視化流程數(shù)據(jù)處理和變換視覺編碼統(tǒng)計(jì)圖表視覺隱喻數(shù)據(jù)處理和變換圖6-9一維數(shù)據(jù)插值(a)原始數(shù)據(jù)；(b)分段常數(shù)插值；(c)線性插值；(d)多項(xiàng)式插值高維、大尺度和多變量數(shù)據(jù)導(dǎo)致可視化時信息超載。通過聚類可以將數(shù)據(jù)中類似的采樣點(diǎn)放在同一類中，在可視化中僅顯示類別，而隱藏具體的數(shù)據(jù)點(diǎn)，以減少視覺干擾并展示數(shù)據(jù)中重要的結(jié)構(gòu)。與簡單的降維和插值不同，利用聚類和切分可以將數(shù)據(jù)中有相似特征的區(qū)域和相鄰區(qū)域分開，并基于數(shù)據(jù)本身性質(zhì)和特征來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的簡化。數(shù)據(jù)聚類和剖分?jǐn)?shù)據(jù)可視化基礎(chǔ)數(shù)據(jù)可視化流程數(shù)據(jù)處理和變換視覺編碼統(tǒng)計(jì)圖表視覺隱喻數(shù)據(jù)處理和變換層次聚類法K均值聚類法聚類方法

可視化映射是信息可視化的核心步驟，指將數(shù)據(jù)信息映射成可視化元素，映射結(jié)果通常具有表達(dá)直觀、易于理解和記憶等特性?？梢暬赜扇矫娼M成：可視化空間、標(biāo)記、視覺通道。

如圖6-10所示，列舉了一個應(yīng)用標(biāo)記和視覺通道進(jìn)行信息編碼的簡單例子：柱狀圖中，每個條狀的高度編碼了相應(yīng)屬性所具有的數(shù)量大小。然后，通過增加一個水平位置的視覺通道，可以表示另外一個不相關(guān)的屬性，從而獲得一個散點(diǎn)圖的可視化表達(dá)。圖

可視化表達(dá)應(yīng)用舉例數(shù)據(jù)采集&數(shù)據(jù)預(yù)處理數(shù)據(jù)挖掘數(shù)據(jù)可視化大數(shù)據(jù)類型重點(diǎn)難點(diǎn)視覺編碼標(biāo)記是數(shù)據(jù)屬性到可視化元素的映射，用以直觀地代表數(shù)據(jù)的屬性歸類；標(biāo)記通常是一些幾何圖形元素，如點(diǎn)、線、面、體等。視覺通道是數(shù)據(jù)屬性的值到標(biāo)記的視覺呈現(xiàn)參數(shù)的映射，用于展現(xiàn)數(shù)據(jù)屬性的定量信息；視覺通道用于控制標(biāo)記的視覺特征，通?？捎玫囊曈X通道包括標(biāo)記的位置、大小、形狀、方向、色調(diào)、飽和度、亮度等。數(shù)據(jù)采集&數(shù)據(jù)預(yù)處理數(shù)據(jù)挖掘數(shù)據(jù)可視化大數(shù)據(jù)類型重點(diǎn)難點(diǎn)標(biāo)記和視覺通道空間、標(biāo)記、尺寸、顏色、亮度、飽和度、位置色彩、透明度、方向、形狀、紋理、動畫、配圖圖表定義描述圖表展示數(shù)據(jù)軌跡圖一種以x坐標(biāo)顯示自變量，坐標(biāo)顯示因變量的標(biāo)準(zhǔn)的單變量數(shù)據(jù)呈現(xiàn)方法。可直觀呈現(xiàn)數(shù)據(jù)分布、離群值、對均值的偏移等信息。抖動圖將數(shù)據(jù)點(diǎn)布局于一維軸時，可能產(chǎn)生部分?jǐn)?shù)據(jù)重合。抖動圖將數(shù)據(jù)點(diǎn)沿垂直橫軸方向隨機(jī)移動一小段距離。1991年核密度估計(jì)(KDE)是一種估計(jì)空間數(shù)據(jù)點(diǎn)密度的圖。它將離散的數(shù)據(jù)點(diǎn)重建為連續(xù)的圖，其原理是將平滑的單峰核函數(shù)與每個離散數(shù)據(jù)點(diǎn)的值進(jìn)行卷積，獲得光滑的反映數(shù)據(jù)點(diǎn)密度的連續(xù)分布。數(shù)據(jù)可視化基礎(chǔ)數(shù)據(jù)可視化流程數(shù)據(jù)處理和變換視覺編碼統(tǒng)計(jì)圖表視覺隱喻單變量數(shù)據(jù)圖表定義描述圖表展示盒須圖一種用于顯示一組數(shù)據(jù)分散情況資料的統(tǒng)計(jì)圖，由一個盒子和兩邊各一條線組成，提供了一種用5個點(diǎn)對數(shù)據(jù)集做簡單總結(jié)的方式。盒子中間和上下邊緣分別對應(yīng)數(shù)據(jù)的中位線、上四分位數(shù)和下四分位數(shù)。上下兩條線表示數(shù)據(jù)中除去異常值外的最大最小值。餅圖用圓形及圓內(nèi)扇形面積表示數(shù)值大小的圖形，用于表示總體中各組成部分所占的比例。柱狀圖由一系列高度不等的縱向長方形條紋組成，表示不同條件下數(shù)據(jù)的分布情況的統(tǒng)計(jì)報(bào)告圖。長方形條紋的長度表示相應(yīng)的變量的數(shù)量、價(jià)值等，常用于較小的數(shù)據(jù)集分析。條狀圖亦可橫向排列，也可以出現(xiàn)負(fù)值。有時將統(tǒng)一變量的幾個不同含義數(shù)據(jù)堆疊一起，形成堆疊圖。直方圖對數(shù)據(jù)集的某個數(shù)據(jù)屬性的頻率統(tǒng)計(jì)圖。單變量數(shù)據(jù)的取值范圍映射到X軸，并分割成多個子區(qū)間，每個子區(qū)間用一個高度正比于落在該區(qū)間的數(shù)據(jù)點(diǎn)的個數(shù)的長方塊表示。直方圖可以直觀地呈現(xiàn)數(shù)據(jù)的分布、離群值和數(shù)據(jù)分布模態(tài)。主要用于描述數(shù)據(jù)的分布狀況，常見的分布有正常型、折齒型、緩坡型、孤島型、雙峰型和峭壁型。數(shù)據(jù)可視化基礎(chǔ)數(shù)據(jù)可視化流程數(shù)據(jù)處理和變換視覺編碼統(tǒng)計(jì)圖表視覺隱喻單變量數(shù)據(jù)圖表定義描述圖表展示散點(diǎn)圖一種以笛卡爾坐標(biāo)系中點(diǎn)的形式表示二維數(shù)據(jù)的方法。每個點(diǎn)的橫、縱坐標(biāo)代表該數(shù)據(jù)在該坐標(biāo)軸所表示維度上的屬性值大小。散點(diǎn)圖在一定程度上表達(dá)了兩個變量之間的關(guān)系。散點(diǎn)圖的不足是難以從圖上獲得每個數(shù)據(jù)點(diǎn)的信息，但結(jié)合圖標(biāo)等手段可以在散點(diǎn)圖上展示部分信息。對數(shù)圖與半對數(shù)圖描述兩個變量之間的關(guān)系最常用的方式是將一個變量隨另一個變量變化的過程繪制在直角坐標(biāo)系中。為了更加方便地觀察以指數(shù)速度變化的變量之間的關(guān)系，不再描述原始數(shù)據(jù)，而是描述其對數(shù)值。對數(shù)圖能有效呈現(xiàn)數(shù)據(jù)的大幅度變化，將乘法運(yùn)算轉(zhuǎn)化成了加法運(yùn)算，揭示數(shù)據(jù)中的指數(shù)分布。兩個坐標(biāo)軸均使用對數(shù)值的圖稱為對數(shù)圖，只有一個坐標(biāo)軸使用對數(shù)值的圖稱為半對數(shù)圖。數(shù)據(jù)可視化基礎(chǔ)數(shù)據(jù)可視化流程數(shù)據(jù)處理和變換視覺編碼統(tǒng)計(jì)圖表視覺隱喻雙變量數(shù)據(jù)圖表定義描述圖表展示等值線圖利用相等數(shù)值的數(shù)據(jù)點(diǎn)的連線來表示數(shù)據(jù)的連續(xù)分布和變化規(guī)律。等值線圖中的曲線是空間中具有相同數(shù)值的數(shù)據(jù)點(diǎn)在平面上的投影。典型的等值線圖有平面地圖上的地形等高線、等溫線、等濕線。熱力圖熱力圖使用顏色來表達(dá)位置相關(guān)的二維數(shù)值數(shù)據(jù)大小。這些數(shù)據(jù)常以矩陣或方格形式整齊排列，或在地圖上按一定的位置關(guān)系排列，由每個數(shù)據(jù)點(diǎn)的顏色反映數(shù)值的大小。數(shù)據(jù)可視化基礎(chǔ)數(shù)據(jù)可視化流程數(shù)據(jù)處理和變換視覺編碼統(tǒng)計(jì)圖表視覺隱喻多變量數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)可視化基礎(chǔ)數(shù)據(jù)可視化流程數(shù)據(jù)處理和變換視覺編碼統(tǒng)計(jì)圖表視覺隱喻時序數(shù)據(jù)走勢圖是一種緊湊簡潔的時序數(shù)據(jù)趨勢表達(dá)方式，常以折線圖為基礎(chǔ)，大小與文本相仿，往往直接嵌入文本或表格中。由于尺寸限制，走勢圖無法表達(dá)太多的細(xì)節(jié)信息。如圖6-11為近五年的黃金價(jià)格走勢圖。圖6-11時序走勢圖數(shù)據(jù)可視化基礎(chǔ)數(shù)據(jù)可視化流程數(shù)據(jù)處理和變換視覺編碼統(tǒng)計(jì)圖表視覺隱喻視覺隱喻時間隱喻和空間隱喻是可視化隱喻中最常見的兩類方式。選取合適的源域和喻體表示時間和空間概念，能創(chuàng)造最佳的可視和交互效果。如圖6-12所示為隱喻：向日葵的實(shí)例。圖6-12隱喻：向日葵36.3可視化評估>>>可視化評估評估分類評估方法分類描述實(shí)地調(diào)查在實(shí)地調(diào)查中，調(diào)查者在用戶實(shí)際工作的環(huán)境中觀察可視化方法的使用方式和效果。調(diào)查者盡可能減少自己對用戶的影響，觀察用戶在正常狀態(tài)下的表現(xiàn)。實(shí)地調(diào)查報(bào)告一般圍繞評估目的有詳細(xì)的記錄和描述。實(shí)地調(diào)查最接近實(shí)際情況，不過其結(jié)果并不一定精確，而且通用性不一定好。實(shí)地實(shí)驗(yàn)實(shí)地實(shí)驗(yàn)同樣在用戶實(shí)際工作環(huán)境中進(jìn)行。調(diào)查者為了得到更確定的信息可以犧牲某些自然狀態(tài)。實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)中，評估者在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下設(shè)計(jì)并實(shí)施實(shí)驗(yàn)，包括實(shí)驗(yàn)的時間、地點(diǎn)、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、用戶任務(wù)等所有方面。用戶一般在評估者的指導(dǎo)下按照要求在一定時間內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)操作。這種方式的好處是針對性強(qiáng)，結(jié)果準(zhǔn)確度高，用時較短，而且評估者可以要求用戶執(zhí)行某些實(shí)地條件下無法完成的任務(wù)。不過，實(shí)驗(yàn)的可靠性減弱，實(shí)驗(yàn)結(jié)果在自然工作環(huán)境下是否適用需要進(jìn)一步論證。實(shí)驗(yàn)?zāi)M在實(shí)驗(yàn)?zāi)M中評估者試圖通過模擬方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并獲得盡可能確定的結(jié)果。實(shí)驗(yàn)?zāi)M一般針對危險(xiǎn)和難以實(shí)施的實(shí)驗(yàn)，對計(jì)算機(jī)應(yīng)用程序也可以在完成開發(fā)之前用模擬的方式評估設(shè)計(jì)，減少開發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)和成本?？梢暬u估方法分類分類描述判斷研究判斷研究用于衡量用戶對可視化方法中的視覺、聲音等感知元素的反應(yīng)。在判斷研究中，應(yīng)盡量保持環(huán)境的中立性，減少環(huán)境對結(jié)果的影響。測量的目的是判斷可視化方法中各種感知刺激的有效性，而不是用戶自身，因此，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時應(yīng)減少用戶個體行為對結(jié)果的影響。可視化中對感知的研究經(jīng)常采用這一方法。樣本調(diào)查在樣本調(diào)查中評估者需要在特點(diǎn)人群中找到一個變量的分布或一組變量之間的聯(lián)系。同時，用戶的抽樣非常重要，也很難控制。在分析調(diào)查結(jié)果時，需要考慮對樣本分布的矯正。理論理論是對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的總結(jié)和分析。理論并不產(chǎn)生新的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，其實(shí)際性較低而通用性很強(qiáng)。理論的優(yōu)點(diǎn)在于用精煉的邏輯和論證解釋實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并可以應(yīng)用在其他類似問題上。在可視化領(lǐng)域理論研究仍然缺乏。計(jì)算模擬在社會自然科學(xué)中一些需要人參與的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)已可用計(jì)算機(jī)模擬，在可視化評估中也可以通過對數(shù)據(jù)、可視化過程和用戶等元素的模擬來進(jìn)行評估。也可以模擬用戶在看到社交網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和信息傳播后對信息的反應(yīng)。整個評估過程沒有人的參與，完全由計(jì)算