数据可视化原理及应用(大数据技术与应用专业规划教材)

作者简介

"主编 21世纪高等学校规划教材 《Visual Basic.NET程序设计基础与应用》2009-2 中国电力出版社 主编 《VB.NET程序设计教程》2012-12 中国水利水电出版社 主编《Visual C#.NET基础与应用教程》 2014-05 清华大学出版社 主编《Flash AS动画基础与游戏设计》 2015-01 清华大学出版社 主编《Python程序设计——从基础到开发》 2017-08 清华大学出版社 主编《C/C++程序设计教程——面向过程分册》2017-09 电子工业出版社 （国家十二五规划教材）"

内容简介

第3章数据可视化过程 人类视觉感知到心理认知的过程要经过信息的获取 、分析归纳、存储、概念、提取、使用等一系列加工阶 段。尽管不同领域的数据可视化面向不同数据，面临不 同的挑战，但可视化的基本步骤和流程是相同的。本章 将学习如何从社会自然现象数据中提取信息、知识和灵 感的可视化基本流程。 3.1数据可视化流程 可视化不是一个单独的算法，而是一个流程。除了 视觉映射外，也需要设计并实现其他关键环节，如前端 的数据采集、处理和后端的用户交互。这些环节是解决 实际问题必不可少的步骤，且直接影响可视化效果。作 为可视化设计者，解析可视化流程有助于把问题化整为 零，降低设计的复杂度。作为可视化开发者，解析可视 化流程有助于软件开发模块化、提高开发效率、缩小问 题范围、重复利用代码，有助于设计工具库、编程界面 和软件模块。 数据可视化是一个流程，有点像流水线，但这些流 水线之间是可以相互作用的、双向的。可视化流程以数 据流为主线，其主要包括数据采集、数据处理和变换、 可视化映射、用户感知这些模块。图31列出一个数据 可视化流程。 图31数据可视化流程 图31中涉及如下几个主要模块。 (1) 数据采集。数据的采集直接决定了数据的格式 、维度、尺寸、分辨率、精确度等重要性质，在很大程 度上决定了可视化结果的质量。 (2) 数据处理和变换。数据处理和变换是可视化的 前期处理。一方面原始数据不可避免地含有噪声和误差 ； 另一方面，数据的模式和特征往往被隐藏。而可视 化需要将难以理解的原始数据变换成用户可以理解的模 式和特征并显示出来。这个过程包括去除数据噪声、数 据清洗、提取特征等，为之后的可视化映射做准备。 (3) 可视化映射。可视化映射是整个可视化流程的 核心，它将数据的数值、空间位置、不同位置数据间的 联系等，映射到不同的视觉通道，如标记、位置、形状 、大小和颜色等。这种映射的最终目的是让用户通过可 视化，洞察数据和数据背后隐含的现象和规律。因此可 视化映射的设计不是一个孤立的过程，而是和数据、感 知、人机交互等方面相互依托，共同实现的。 (4) 用户感知。数据可视化和其他数据分析处理办 法的最大不同是用户的关键作用。用户借助数据可视化 结果感受数据的不同，从中提取信息、知识和灵感。可 视化映射后的结果只有通过用户感知才能转换成知识和 灵感。用户感知可以在任何时期反作用于数据的采集、 处理变换以及映射过程中，如图31所示。 数据可视化可用于从数据中探索新的假设，也可证 实相关假设与数据是否吻合，还可以帮助专家向公众展 示数据中的信息。用户的作用除被动感知外，还包括与 可视化其他模块的交互。交互在可视化辅助分析决策中 本书理论与实际相结合，以精彩实例的形式，将数据可视化的知识融会到实际案例应用中，所涉及的技术对解决同类问题具有实用性。本书重点介绍数据可视化工具D3基础知识与实战案例，其特点是理论介绍详实，叙述简明，重点突出实际应用；强化最新的数据化技术D3。