《數(shù)據(jù)可視化技術(shù)》課件-第1章 緒論

第1章

緒論學(xué)習(xí)目標(biāo)對(duì)數(shù)據(jù)可視化的概念和意義有了一個(gè)系統(tǒng)性了解了解數(shù)據(jù)、信息、知識(shí)和智慧之間的關(guān)系2025/2/192內(nèi)容

1.1

概念與意義

1.2歷史與演進(jìn)

1.3視覺(jué)與認(rèn)知

1.4數(shù)據(jù)可視化與知識(shí)發(fā)現(xiàn)的關(guān)系2025/2/1931.1.1什么是數(shù)據(jù)可視化數(shù)據(jù)可視化技術(shù)一般特指在數(shù)據(jù)表示過(guò)程中有一定特點(diǎn)、能夠形成比較強(qiáng)烈視覺(jué)效果的數(shù)據(jù)表達(dá)方式和方法，如采用特殊的圖形或圖案直接表現(xiàn)或隱喻出某種內(nèi)在的含義。現(xiàn)實(shí)之中，各類(lèi)炫目的數(shù)據(jù)可視化內(nèi)容已經(jīng)遍布人類(lèi)社會(huì)的各個(gè)角落，其具體過(guò)程涉及制圖學(xué)、圖形繪制設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)視覺(jué)、數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計(jì)學(xué)、圖解技術(shù)、數(shù)型結(jié)合以及動(dòng)畫(huà)、立體渲染、用戶(hù)交互、影像學(xué)、視知覺(jué)、空間分析、科學(xué)建模等諸多領(lǐng)域。數(shù)據(jù)可視化（DataVisualization）和信息圖形化（Infographics）是兩個(gè)相近的專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)。狹義上的數(shù)字可視化指的是將數(shù)據(jù)用統(tǒng)計(jì)圖等方式進(jìn)行呈現(xiàn)，廣義上講則是表示利用圖形、圖像等具有特殊視覺(jué)效果的表現(xiàn)形式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)、信息、隱喻及科學(xué)計(jì)算等數(shù)據(jù)內(nèi)容傳遞的實(shí)現(xiàn)方式和方法，而信息圖形化則是專(zhuān)指對(duì)信息進(jìn)行圖形化表示的方法和手段。2025/2/1941.1.2數(shù)據(jù)可視化的意義和作用數(shù)據(jù)可視化的意義就在于它是一個(gè)生成圖形圖像的過(guò)程，事實(shí)也就是人類(lèi)對(duì)數(shù)據(jù)所代表含義形成認(rèn)知的過(guò)程。數(shù)據(jù)可視化的作用體現(xiàn)在多個(gè)方面，如解釋想法和關(guān)系、形成論點(diǎn)或意見(jiàn)、觀察事物演化的趨勢(shì)、總結(jié)或積累數(shù)據(jù)、存檔和匯總、傳播知識(shí)和探索性數(shù)據(jù)分析等。2025/2/195數(shù)據(jù)可視化的作用

生動(dòng)、直觀的表現(xiàn)形式2025/2/196數(shù)據(jù)可視化的作用

方便推理和分析2025/2/1971854年JohnSnow的倫敦霍亂患者分布圖數(shù)據(jù)可視化的作用

知識(shí)與數(shù)據(jù)的承載與傳播2025/2/198內(nèi)容

1.1概念與意義

1.2

歷史與演進(jìn)

1.3視覺(jué)與認(rèn)知

1.4數(shù)據(jù)可視化與知識(shí)發(fā)現(xiàn)的關(guān)系2025/2/1991.2.1

抽象圖形表示2025/2/1910抽象圖形表示法在古代人類(lèi)社會(huì)及人類(lèi)歷史進(jìn)步過(guò)程中發(fā)揮了不可磨滅的作用。1.2.2科學(xué)可視化的發(fā)展將抽象圖形表示方法進(jìn)一步擴(kuò)展，引入分析幾何、測(cè)量學(xué)、制圖學(xué)等原理，就形成了一個(gè)新的領(lǐng)域，即科學(xué)可視化。2025/2/1911圖1-2-3公元前6200年的抽象地圖表示圖1-2-4敦煌星圖：最早的手繪星象圖1.2.3統(tǒng)計(jì)圖表的爆發(fā)

18世紀(jì)是統(tǒng)計(jì)圖形學(xué)的繁榮時(shí)期，其奠基人WilliamPlayfair發(fā)明了折線(xiàn)圖、柱狀圖、顯示局部與整體關(guān)系的餅圖等常用的統(tǒng)計(jì)圖表。2025/2/1912圖1-2-6左：丹麥與挪威1700-1780年間的貿(mào)易進(jìn)出口時(shí)間序列圖；右：1789年土耳其在亞洲、歐洲和非洲的疆土比例1.2.4統(tǒng)計(jì)圖表的爆發(fā)玫瑰圖的發(fā)明充分表明了數(shù)據(jù)可視化的重要作用和意義，如何高效地向其他人員展示出統(tǒng)計(jì)結(jié)果則是數(shù)據(jù)可視化所要解決的主要問(wèn)題。2025/2/1913圖1-2-81857年近代護(hù)理事業(yè)創(chuàng)始人南丁格爾創(chuàng)作的玫瑰圖1.2.5交互可視化、信息可視化與可視化分析

20世紀(jì)70年代以后，桌面操作系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、圖形顯示設(shè)備、人機(jī)交互等技術(shù)的發(fā)展激發(fā)了人們編程實(shí)現(xiàn)交互可視化的熱情，處理范圍從簡(jiǎn)單的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)擴(kuò)展為更復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)、層次數(shù)據(jù)庫(kù)、文本等非結(jié)構(gòu)化與高維數(shù)據(jù)。2025/2/1914內(nèi)容

1.1概念與意義

1.2歷史與演進(jìn)

1.3

視覺(jué)與認(rèn)知

1.4數(shù)據(jù)可視化與知識(shí)發(fā)現(xiàn)的關(guān)系2025/2/19151.3.1視覺(jué)感知2025/2/1916感知是指客觀事物通過(guò)人的感覺(jué)器官在人腦中形成的直接反映。人類(lèi)感知系統(tǒng)基于對(duì)物體的相對(duì)判斷，而非絕對(duì)判斷。ABAB

AB（a）無(wú)線(xiàn)框，未對(duì)齊

（b）有線(xiàn)框，未對(duì)齊

（c）無(wú)線(xiàn)框1.3.2視覺(jué)認(rèn)知接近性原則2025/2/19171.3.2視覺(jué)認(rèn)知相似性原則2025/2/1918連續(xù)性原則1.3.2視覺(jué)認(rèn)知連續(xù)性原則2025/2/19191.3.2視覺(jué)認(rèn)知閉合性原則2025/2/1920簡(jiǎn)單性原則1.3.2視覺(jué)認(rèn)知共勢(shì)原則2025/2/1921好圖原則1.3.2視覺(jué)認(rèn)知對(duì)稱(chēng)原則2025/2/19221.3.2視覺(jué)認(rèn)知2025/2/1923經(jīng)驗(yàn)原則內(nèi)容

1.1概念與意義

1.2歷史與演進(jìn)

1.3

視覺(jué)與認(rèn)知

1.4

數(shù)據(jù)可視化與知識(shí)發(fā)現(xiàn)的關(guān)系2025/2/19241.4.1數(shù)據(jù)科學(xué)的發(fā)展

DIKW（data,information,knowledge,wisdom）層次結(jié)構(gòu)模型很好地解釋了數(shù)據(jù)、信息、知識(shí)和智慧之間的層次關(guān)系與聯(lián)系2025/2/19251.4.1數(shù)據(jù)科學(xué)的發(fā)展

數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)（Data）可以是數(shù)字、文字、圖像、符號(hào)等信息信息是被賦予了意義和目標(biāo)的數(shù)據(jù)。知識(shí)知識(shí)（Knowledge）就是信息的集合，它使信息變得有用。智慧智慧，是人類(lèi)所表現(xiàn)出來(lái)的一種獨(dú)有的能力，主要表現(xiàn)為收集、加工、應(yīng)用、傳播知識(shí)的能力，以及對(duì)事物發(fā)展的前瞻性看法。2025/2/19261.4.2知識(shí)發(fā)現(xiàn)與數(shù)據(jù)可視化的結(jié)合知識(shí)發(fā)現(xiàn)過(guò)程需要數(shù)據(jù)可視化技術(shù)的支持,而數(shù)據(jù)可視化分析本身就是發(fā)現(xiàn)知識(shí)的過(guò)程。如果將知識(shí)發(fā)現(xiàn)和可視化技術(shù)相結(jié)合,形成可視化數(shù)據(jù)挖掘系統(tǒng)，則有利于人們從海量數(shù)據(jù)中提取各種信息。2025/2/