数据可视化课件：数据可视化的任务和过程

数据可视化的任务和过程本章主要内容D4.1

数据可视化的目的

D4.2

数据可视化的任务

D4.3

数据可视化的一般过程

D4.4

数据可视化的基本原则

D4.5

数据可视化设计组件4.1

数据可视化的目的1.模式2.相互关系3.有问题的数据4.让数据讲故事模式相互关系D

大部分异常都只是笔误而已，但有些异常却真的存在，而它们就是有意思的地方，可以作为故事的重点。如果你遇到了异常，一定要确定它到底属于前者还是后者。有问题的数据4.2

数据可视化的基本任务1.概览任务2.缩放任务3.过滤任务4.按需细化任务5.关联任务6.历史任务7.提取任务(1

)

概览任务

用户能够获得整个集合的概览。

概览可能包含可移动的视

图域框，用户用它来控制

细节视图的内容，允许缩

放因子在3~30之间。七个基本任务(2

)

缩放任务

用户能够放大感兴趣的条目。用户通常对集合中的某个部分感兴趣，需要使用工具控制缩放焦点和缩放因子。

平滑的缩放有助于用户保持他们的位置感和上下文。缩放在针对小

显示器的应用程序中特别重要。(3)

过滤任务

用户能够滤掉不感兴趣的条目。当用户控制显示的内容时，他们能够通过去除不想要的条目而快速集中他们的兴趣。(4

)

按需细化任务

用户能够选择一个条目或一个组来获得细节。通常的方法是仅在条目上点击，然后在单独或弹出的窗口中查看细节。按需细化窗口可能包含到更多信息的链接。(5

)

关联任务

用户能够关联集合内的条目或组。

在视觉显示之内，有机会按接近性、

包容性、连线或颜色编码来显示关系。

突出显示技术能够被用于引起对有数千条目的域中某些条

目的注意。指向视觉显示能够允许快速选择，且反馈是明显的。(7

)

提取任务

用户能够允许子集和查询参数的提取。一旦用户获得了他们想要的条目或条目集合，对他们有用的是，

他们能够提取该集合并保存它、

通过电子邮件发送它或把它插入统计或呈现的软件包中。(6)

历史任务

用户能够保存动作历史以支持撤销、回放和逐步细化。

信息探索是一个有很多步骤的过程，

所以保存动作的历史并允许用户追溯其步骤是重要的。4.3

数据可视化的一般过程•描述了从数据空

间到可视空间的

映射•体现了数据处理

和图形绘制的嵌

套组合可视化流水线模型Haber,R.B.and

McNabb,D.A.

Visualizationidioms:A

conceptual

model

for

scientificvisualization

systems,1990.科学可视化流程Card,S.K.,Mackinlay,J.D.,and

Shneiderman,B.,editors.Readings

in

Information

Visualization:Using

Vision

to

Think,1999.信息可视化流程By

C

Solte.可视化循环模型By

Jark

Van

Wijk回路模型Keim

D,Zhang

L.Solving

problems

with

visual

analytics

challenges

and

applications[C]

European Conference

on

Machine

Learning.Knowledge

Discovery

in

Databases.Elsevier

B.V.20111-4.人机交互可视化模型—可视分析模型数据可视化设计的基本原则1.正确的可视化故事与视图选择2.图表的可读性3.

美学原则4.

合理的信息密度筛选5.

恰当的可视化交互6.

自然的可视化隐喻7.

适度的动画与过渡4.4网格及其标注的合理使用可视化元素的平衡分布21正确使用颜色(色彩美)合理使用网格构图美••可视化中的美学因素(a)不完整的可视化结果，用户无法得知几条曲线的意义;(b)一个完整的可视化结果。认真仔细地对待可视化设计中的标注•

聚焦•

平衡•

简单布局原则(布局美)•••恰当的交互

交互之前有引导，交互之后有反馈

保证交互操作的直观性、易理解性和易记忆性

用信息轮播、动画等效果自动切换数据信息，以推进可视化故事的叙述.隐喻(metaphor)的一种在视觉上将目标物体/形象与另一领域的(源)物体进行相似性对比什么是视觉隐喻常用于广告、平面设计等•将数据特性与自然界真实物体结合起来•通过读者对自然界物体的认知来增强可视化表达效果•体现了可视化设计的人本思想可视化隐喻猴面包树(baobabview)：使用树表达分类隐喻：树Textflow：使用流来表达文本主题演化隐喻：河流巧用动画与过渡

增加可视化结果视图的丰富性与可理解性；

增强重点信息或者整体画面的表现力。

原则；•适量原则•统一原则•易理解原则D1.

辅助不同视图/不同可视化视觉通道的变换D

如果可视化的信息筛选

后，密度仍然较大，可设计

多个视图用于展示各种数据

表达的信息。

动画适用场景动画适用场景D

可视化视觉通道(数据

量、表现形式/状态)发生

变化时，为了减轻视图变化给用户带来的“冲击”，避免用户在变化中迷失，可以

使用动画的形式过渡。不同图表类型切换动效动画适用场景D2.

交互反馈效果D

实时的反馈效果有助于用户获得此次操作的确认，

避免用户盲目重复操作。D

当鼠标移动到特定可视化区域，出现光晕或者微

动效发生相应变化，以指引用户进行操作。动画适用场景D

3.

微交互动效，引起注意

视觉通道经常有运动、闪烁、

虚拟物体的动作等动画效果，

增加趣味性闪烁动效，吸引注意力

坐标系：

用散点图映射数据和用圆饼图是不一样的。

标尺：有意义的增量可以增强可读性，就像改变焦点一

样。

背景信息：如果可视化产品的读者对数据不熟悉，则应

该阐明数据的含义以及读图的方式。

4.5

数据可视化设计组件

视觉隐喻4.5.2

坐标系三种坐标系

直角坐标系(笛卡尔坐标系)

极坐标系

地理坐标系4.5.2

坐标系(1)直角坐标系

是最常用的坐标系(如条形图、散点图)。通常可

以认为坐标就是被标记为(x,

y

)的XY值对。坐标

的两条线垂直相交，取值范围从负到正，组成了坐

标轴。

直角坐标系还可以向多维空间扩展。

三维空间可以用(x,

y,

z

)三值对来替代(x,

y

)。

可以用直角坐标系来画几何图形。4.5.2

坐标系(2)极坐标系

由一个圆形网格构成，最右边的点是零度。

角度越大，逆时针旋转越多。

距离圆心越远，半径越大。

极坐标系没有直角坐标系用得多，

但在角度和方向很重要时它会更有用。4.5.2

坐标系(3)地理坐标系

映射位置数据。

位置数据的形式通常是用纬度和经度来描述，分别相对于赤道和子午线的角度，有时还包含高度。

相对于直角坐标系，纬度就好比水平轴，经度就好比垂直轴。也就是说，相当于使用了平面投影。4.5.2

坐标系

绘制地表地图最关键的地方是要

在二维平面上显示球形物体的表

面，被称为投影。

当把一个三维物体投射到二维平面上时，会丢失一些信息，与此同时，其他信息则被保留下来了。4.5.3

标尺标尺

坐标系指定了可视化的维度，而标尺则指定了在每一个维度里数据映射到哪里。三种基本标尺：

数字标尺

分类标尺

时间标尺0

1

2

3分类标尺离散的条形A

B

C

D顺序标尺有序的分类标尺可怕的

坏的

好的

很好的时间标尺以月、日或小时为单位百分比标尺描述整体中的部分对数标尺关注百分比变化线性标尺数值等距分布1月

2月

3月

4月

5月0%

25%

50%

75%

100%0

10

100

1000

100004E非常好

其上的间距相等，因此，在标尺的低端测量两点间的距离，和在标尺高端测量的结果是一样的。

对数标尺随着数值的增加而压缩。不像线性标尺那样被广泛使用。但

关心百分比变化而不是原始计数，或者数值的范围很广，对数标尺很

有用。

百分比标尺通常也是线性的，用来表示整体中的部分时，最大值是100％(所有部分总和是100％)。4.5.3

标尺(1)数字标尺

为不同的分类提供视觉分隔。

通常和数字标尺一起使用。

分类间的间隔是随意的，和数值没有关系。

对于分类的顺序标尺来说，顺序很重要。比如，将电影的分类排名数据按从糟糕的到非常好的这种顺序显示，能帮助观众更轻松地判断和

比较影片的质量。4.5.3

标尺(2)分类标尺

时间是连续变量。

可以把时间数据画到线性标尺上，也可以将其分成月份或者星期这样的分类，作为离散变量处理。

也可以是周期性的，总有下一个正午、下一个星期六和下一个一月份。(3)时间标尺4.5.3

标尺

帮助更好地理解数据相关的5W信息，即何人、何事、何时、何地、为何，可以使数据更清晰，并且能正确引导读者。

有时背景信息是直接画出来的，有时则隐含在媒介中。4.5.4

背景信息背景信息