具体描述
全书共有16 章，分为4 篇。基础篇，阐述数据可视化的基础理论和概念，从人的感知和认知出发，介绍数据模型和可视化基础；时空数据篇，介绍带有空间坐标或时间信息的数据的可视化方法，此类数据通过设备在真实物理空间中采集得到或由科学计算模拟产生；非时空数据篇，描述非结构化和非几何的抽象数据的可视化，这些数据既存在于真实物理空间，又是社会空间和网络信息空间的基本表达形式；用户篇，介绍面向各类数据的可视化在实际应用中共同需要的方法、技术和工具，例如交互和可视化评测方法，以及在具体领域的可视化和应用系统。
本书从研究者的角度，介绍数据可视化的定义、方法、效用和工具，既可作为初学者的领路手册，也可用于可视化研究和可视化工具使用的参考指南。
《图说天下：数据呈现的艺术与科学》 你是否曾被一份密密麻麻的报表吓退？是否觉得冰冷的数据难以触及真相？《图说天下：数据呈现的艺术与科学》将为你打开一扇全新的窗户，让你以一种前所未有的方式理解和洞察信息。这不仅仅是一本关于图表的书，更是一场关于如何将复杂数据转化为直观、富有洞察力视觉语言的探索。 本书深入剖析了数据可视化的核心原理，从最基础的图形选择，到复杂的交互设计，层层递进，为你构建起一个扎实的知识体系。我们不再将数据视为枯燥的数字，而是将其看作是待挖掘的故事、待揭示的规律、待讲述的真相。通过精心设计的图表，我们将抽象的概念变得具体，将微小的趋势变得显著，将潜在的联系变得清晰可见。 本书将带你踏上一段精彩的旅程： 理解数据背后的语言： 我们将从零开始，讲解不同类型数据的特性，以及如何根据数据的本质选择最合适的呈现方式。无论是时序数据、分类数据、地理空间数据，还是层级关系，书中都有详尽的解读和丰富的案例。你将学会如何区分散点图、折线图、柱状图、饼图、地图、树状图等常见图表的适用场景，避免“用错图表”的尴尬。 掌握视觉设计的黄金法则： 数据图表的美观与否，不仅关乎视觉享受，更直接影响信息的传递效率。本书将为你揭示提升图表可读性与吸引力的设计秘诀。从色彩的心理学运用，到字体字号的选择，从留白的艺术，到信息层级的区分，每一个细节都将经过细致的讲解。你将学会如何运用设计元素，让你的图表既专业又引人入胜，避免信息过载和视觉混乱。 解锁交互式可视化的魔力： 在信息爆炸的时代，静态的图表已不足以满足深度探索的需求。《图说天下》将带你进入交互式可视化的世界，让你体验“动”起来的数据。我们将探讨如何通过过滤、钻取、联动、提示（tooltip）等交互方式，让观者能够自主探索数据，发现隐藏的模式和异常值。你将了解如何设计流畅自然的交互体验，让数据分析过程充满乐趣和发现。 学习从设计到实现的流程： 从构思一个数据故事，到选择合适的工具，再到最终的成品输出，本书为你提供了一个完整的数据可视化实践框架。我们不仅关注“做什么”，更关注“怎么做”。书中将穿插介绍市面上主流的数据可视化工具（如 Tableau, Power BI, Python 的 Matplotlib/Seaborn/Plotly 等），并提供实用的技巧和工作流程建议，帮助你快速上手，将理论知识转化为实际操作。 洞察不同领域的应用典范： 数据可视化并非仅限于技术领域。《图说天下》精选了来自商业分析、科学研究、社会科学、新闻报道、公共卫生等多个领域的经典案例。通过分析这些案例，你将看到数据可视化是如何在各个行业发挥巨大作用，帮助决策者洞察市场趋势，帮助研究者揭示科学奥秘，帮助公众理解复杂议题。这些真实的案例将激发你的灵感，让你看到数据可视化的无限可能。 这本书适合谁？ 渴望从数据中发现价值的商业人士： 无论是市场分析师、产品经理、运营专员，还是高层管理者，都能从本书中学习如何用数据驱动决策，提升业务表现。 追求严谨与洞察的科研工作者： 科学家、研究人员将掌握如何用清晰的图表呈现研究成果，加速学术交流和知识传播。 致力于清晰沟通的信息传播者： 记者、编辑、内容创作者将学会如何用数据讲好故事，让复杂信息更易于大众理解。 对数据充满好奇的每一个你： 无论你的专业背景如何，只要你对理解世界、洞察真相有热情，本书都将为你提供一套强大的工具。 《图说天下：数据呈现的艺术与科学》不仅仅是关于技术，它更关乎思维方式的转变，关乎如何用一种更有效、更直观的方式与世界沟通。翻开本书，你将不再被数据的海洋淹没，而是成为驾驭数据、发现洞察的掌舵者。让数据说话，让真相呈现，从《图说天下》开始。
作者简介
陈为，浙江大学CAD&CG国家重点实验室教授，博士生导师。已主持国家973项目子课题、863高科技项目、国家自然科学基金重点项目、面上项目、青年基金项目等10余项。2012年获浙江省科学技术奖二等奖。2004年起与耿卫东教授开设“计算机游戏程序设计”课程，编著的课程教材被国内外10余所高校采用，并在大中华地区出版繁体字版本。2010年课程被评为国家精品课程，2012年教材入选十二五国家教材规划。2011年起，开设本科生课程“数据可视化”。研究兴趣包括可视化和可视分析。在国际一流学术期刊发表论文30余篇。担任期刊《计算机辅助设计与图形学学报》编委，多次担任国际著名学术会议程序委员会委员（IEEE Visualization，EuroVis， EuroGraphics，Pacific Graphics，CGI，Pacific Vis等），担任IEEE Pacific Visualization 2011和2012分论坛主席、VINCI国际会议大会主席（2010，2012）IEEE Pacific Visualization 2013大会论文主席。
沈则潜，博士，美国eBay研究院资深科学家。1997年至2001年本科就读于浙江大学计算机科学与工程学系。2002年至2004年在美国田纳西大学诺克斯维尔分校电子与计算机工程学系学习并获得硕士学位。2004年至2009年就读于美国加州大学戴维斯分校，师从IEEE Fellow马匡六教授，获信息可视化方向博士学位。2008年7月进入eBay研究院工作，从事海量数据分析和可视化的研发工作。研究兴趣包括信息可视化和可视分析，特别是大数据可视化、用户行为分析和社交网络的可视分析。在国际一流学术期刊和会议发表论文多篇，包括IEEE TVCG，IEEE VisWeek，EuroVis等。多次受邀参加国际顶尖学术期刊和会议的评审工作。
陶煜波，博士，浙江大学CAD&CG国家重点实验室讲师。于2003年、2009年分别获得浙江大学学士、博士学位。之后在浙江大学进行博士后研究，2010年至2012年在英国贝德福德大学作为博士后从事生物医学可视化研究，2012年9月进入浙江大学CAD＆CG国家重点实验室工作，已主持国家自然科学基金青年基金项目1项。研究兴趣包括电磁计算、科学计算可视化和可视分析。在国际一流学术期刊和会议发表论文多篇，包括IEEE TVCG，IEEE TIM，IEEE TAP等。多次受邀参加国际学术期刊和会议的评审工作。
目录信息
基 础 篇
第1 章 数据可视化简介 ............................................................................2
1.1 可视化释义 ..................................................................................................2
1.2 可视化简史 .......................................................................................................8
1.3 数据可视化详解 ............................................................................................................23
1.3.1 数据科学的发展 .................................................................................................23
1.3.2 数据可视化的意义 .............................................................................................25
1.3.3 数据可视化分类 .................................................................................................29
1.3.4 数据可视化与其他学科领域的关系 .................................................................38
1.4 数据可视化研究挑战 ....................................................................................................43
参考文献 .........................................................................................................44
第2 章 视觉感知与认知 ..........................................................................47
2.1 视觉感知和认知 ............................................................................................................47
2.1.1 视觉感知和认知的定义 .....................................................................................48
2.1.2 视觉感知处理过程 .............................................................................................48
2.1.3 格式塔理论 .........................................................................................................49
2.2 颜色 ...............................................................................................................................54
2.2.1 颜色刺激理论 .....................................................................................................54
2.2.2 色彩空间 .............................................................................................................58
2.3 视觉编码原则 ................................................................................................................62
2.3.1 相对性和绝对性 .................................................................................................63
2.3.2 标记和视觉通道 .................................................................................................64
2.3.3 视觉通道的概念 .................................................................................................66
2.3.4 视觉通道的特性 .................................................................................................72
参考文献 ..........................................................................................................81
第3 章 数据 ............................................................................................84
3.1 数据释义 ..................................................................................................84
3.1.1 数据基础 .............................................................................................................84
3.1.2 数据科学及过程 .................................................................................................87
3.2 数据获取和预处理 ........................................................................................................91
3.2.1 数据获取 .............................................................................................................91
3.2.2 数据预处理 .........................................................................................................92
3.3 数据组织与管理 ............................................................................................................93
3.3.1 数据清洗与精简 .................................................................................................95
3.3.2 数据整合与集成 .................................................................................................97
3.3.3 数据库 .................................................................................................................99
3.3.4 数据仓库 ...........................................................................................................102
3.4 数据分析与挖掘 ..........................................................................................................103
3.4.1 探索式数据分析 ...............................................................................................105
3.4.2 联机分析处理 ...................................................................................................105
3.4.3 数据挖掘 ...........................................................................................................108
3.5 数据工作流 .......................................................................................................... 113
3.6 数据科学的挑战 .................................................................................................. 116
参考文献 ............................................................................................................... 117
第4 章 数据可视化基础 ........................................................................120
4.1 数据可视化基本框架 ..................................................................................................120
4.1.1 数据可视化流程 ...............................................................................................120
4.1.2 数据可视化设计 ...............................................................................................124
4.2 可视化中的数据 ..........................................................................................................127
4.2.1 数据认知 ...........................................................................................................127
4.2.2 数据类型 ...........................................................................................................127
4.3 可视化的基本图表 ......................................................................................................129
4.3.1 原始数据绘图 ...................................................................................................129
4.3.2 简单统计值标绘 ...............................................................................................134
4.3.3 多视图协调关联 ...............................................................................................135
4.4 可视化设计原则 ..........................................................................................................137
4.4.1 数据到可视化的直观映射 ...............................................................................137
4.4.2 视图选择与交互设计 .......................................................................................139
目录 XIII
4.4.3 信息密度——数据的筛选 ...............................................................................140
4.4.4 美学因素 ...........................................................................................................141
4.4.5 动画与过渡 .......................................................................................................143
4.4.6 可视化隐喻 .......................................................................................................147
4.4.7 颜色与透明度 ...................................................................................................148
4.5 可视化理论发展 ..........................................................................................................148
4.5.1 图形符号学 .......................................................................................................149
4.5.2 关系数据的图形表示 .......................................................................................150
4.5.3 图形语法 ...........................................................................................................151
4.5.4 基于数据类型的研究 .......................................................................................152
4.5.5 基于数据状态模型的研究 ...............................................................................153
4.5.6 多维关系数据库可视化分析系统 ...................................................................154
参考文献 .........................................................................................................155
时空数据篇
第5 章 空间标量场可视化 .....................................................................158
5.1 一维标量场可视化 ......................................................................................................158
5.2 二维标量场可视化 ......................................................................................................160
5.2.1 颜色映射 ...........................................................................................................161
5.2.2 等值线提取 .......................................................................................................162
5.2.3 高度图 ...............................................................................................................162
5.3 三维标量场数据可视化 ..............................................................................................163
5.3.1 空间数据表达 ...................................................................................................165
5.3.2 空间数据特征计算 ...........................................................................................169
5.3.3 间接体绘制 .......................................................................................................173
5.3.4 规则三维标量场的直接体可视化 ...................................................................178
5.3.5 不规则体数据的体可视化 ...............................................................................201
参考文献 ..................................................................................................212
第6 章 地理信息可视化 ........................................................................220
6.1 地图投影 .........................................................................................221
6.1.1 墨卡托投影 .......................................................................................................221
6.1.2 亚尔勃斯投影 ...................................................................................................223
6.1.3 方位角投影 .......................................................................................................224
6.2 点数据的可视化 ..........................................................................................................225
6.3 线数据的可视化 ..........................................................................................................230
6.4 区域数据的可视化 ......................................................................................................235
6.4.1 Choropleth 地图 ................................................................................................235
6.4.2 Cartogram ..........................................................................................................237
6.4.3 规则形状地图 ...................................................................................................238
6.4.4 多元关系地图 ...................................................................................................239
6.5 地理信息可视化的应用 ..............................................................................................241
6.5.1 地球与生存环境 ...............................................................................................241
6.5.2 城市与日常生活 ...............................................................................................243
6.5.3 地理时空数据 ...................................................................................................246
6.5.4 复杂地理数据的可视分析 ...............................................................................247
6.6 地理信息可视化的其他挑战 ......................................................................................249
6.6.1 地图标注 ...........................................................................................................249
6.6.2 地图综合 ...........................................................................................................249
6.6.3 在线地图 ...........................................................................................................249
参考文献 ................................................................................................250
第7 章 大规模多变量空间数据场可视化 ...............................................253
7.1 大规模空间标量场数据的实时体可视化 ..................................................................254
7.1.1 大规模空间标量场数据的单机绘制 ...............................................................254
7.1.2 大规模空间标量场数据的并行绘制 ...............................................................254
7.1.3 时变空间标量场数据加速绘制方法 ...............................................................255
7.2 时变异构空间数据场的特征追踪与可视化 ..............................................................256
7.2.1 时变空间标量场数据的特征提取 ...................................................................257
7.2.2 异构数据的特征融合 .......................................................................................257
7.2.3 时变空间标量场数据的特征追踪 ...................................................................258
7.3 空间向量场数据可视化 ..............................................................................................260
7.3.1 图标法 ...............................................................................................................261
7.3.2 几何法 ...............................................................................................................263
7.3.3 纹理法 ...............................................................................................................268
7.3.4 拓扑法 ..............................................................................................................271
7.4 空间张量场数据可视化 ..............................................................................................273
7.4.1 张量场的数学描述 ...........................................................................................274
7.4.2 基于几何的方法 ...............................................................................................277
7.4.3 基于纹理的方法 ...............................................................................................280
7.4.4 基于拓扑的方法 ...............................................................................................283
7.4.5 高阶张量场可视化 ...........................................................................................285
7.5 多变量空间数据场可视化 ..........................................................................................287
7.5.1 多变量空间数据场的数据分析与表达 ...........................................................288
7.5.2 多变量空间数据场的可视化与交互 ...............................................................289
参考文献 ............................................................................................................292
第8 章 时变数据可视化 ........................................................................302
8.1 时间属性的可视化 ......................................................................................................304
8.1.1 线性和周期时间可视化 ...................................................................................304
8.1.2 日历时间可视化 ...............................................................................................307
8.1.3 分支和多角度时间可视化 ...............................................................................309
8.1.4 时间属性的动态可视化 ...................................................................................313
8.2 多变量时变型数据可视化 ..........................................................................................314
8.2.1 基于线表示的可视化 .......................................................................................314
8.2.2 基于图结构的可视化 .......................................................................................317
8.2.3 时间序列数据的可视化交互 ...........................................................................318
8.3 流数据可视化 .................................................................................319
8.3.1 流数据可视化模型 ...........................................................................................320
8.3.2 流数据处理技术 ...............................................................................................321
8.3.3 流数据可视化案例 ...........................................................................................324
8.3.4 并行流计算框架 ...............................................................................................329
参考文献 ..................................................................................................331
非时空数据篇
第9 章 层次和网络数据可视化 ..............................................................336
9.1 层次数据 ...............................................................................................336
9.1.1 层次数据的可视化 ...........................................................................................339
9.1.2 节点- 链接法 ...................................................................................................340
9.1.3 空间填充法 .......................................................................................................346
9.1.4 其他方法 ...........................................................................................................351
9.2 网络数据 .......................................................................................353
9.2.1 网络和图 ...........................................................................................................353
9.2.2 网络数据可视化 ...............................................................................................354
9.2.3 网络数据的地图隐喻可视化 ...........................................................................365
9.2.4 超图及其可视化 ...............................................................................................368
9.2.5 动态网络数据可视化 .......................................................................................371
9.2.6 图可视化的视觉效果 .......................................................................................372
9.2.7 图可视化中的交互 ...........................................................................................378
9.2.8 网络数据可视化的挑战 ...................................................................................380
参考文献 ...................................................................................................381
第10 章 文本和文档可视化 ...................................................................387
10.1 文本可视化释义 ........................................................................................................387
10.1.1 文本信息的层级 .............................................................................................387
10.1.2 文本可视化的研究内容 .................................................................................388
10.1.3 文本可视化流程 .............................................................................................388
10.2 文本信息分析基础 ....................................................................................................390
10.2.1 分词技术和词干提取 .....................................................................................390
10.2.2 向量空间模型 .................................................................................................390
10.2.3 主题抽取 .........................................................................................................392
10.3 文本内容可视化 ........................................................................................................393
10.3.1 基于关键词的文本内容可视化 .....................................................................393
10.3.2 时序性的文本内容可视化 .............................................................................397
10.3.3 文本特征的分布模式可视化 .........................................................................400
10.3.4 情感分析可视化 .............................................................................................403
10.3.5 文档信息检索可视化 .....................................................................................405
10.3.6 软件可视化 .....................................................................................................406
10.4 文本关系可视化 ........................................................................................................408
10.4.1 基于图的文本关系可视化 .............................................................................408
10.4.2 文档集合关系可视化 .....................................................................................409
10.5 文本多层面信息的可视表达 ....................................................................................413
10.6 总结 ....................................................................................................415
参考文献 .................................................................................................415
第11 章 跨媒体数据可视化 ...................................................................418
11.1 图像 ...............................................................................................418
11.1.1 图像网格 .........................................................................................................418
11.1.2 时空采样 .........................................................................................................419
11.1.3 基于相似性的图像集可视化 .........................................................................420
11.1.4 基于海塞图的社交图像可视化 .....................................................................422
11.2 视频 ..................................................................................................422
11.2.1 视频概要可视化 .............................................................................................423
11.2.2 视频立方 .........................................................................................................424
11.2.3 视频可视摘要 .................................................................................................426
11.3 声音与音乐 ................................................................................................................427
11.3.1 声乐波形可视化 .............................................................................................429
11.3.2 声乐结构的可视化 .........................................................................................429
11.4 超媒体 ..........................................................................................432
11.4.1 微博可视化 .....................................................................................................434
11.4.2 社交网络可视化 .............................................................................................441
11.4.3 数字生活可视化 .............................................................................................450
参考文献 ................................................................................................453
第12 章 复杂高维多元数据的可视化 ....................................................456
12.1 高维多元数据 ............................................................................................................457
12.1.1 空间映射法 .....................................................................................................458
12.1.2 图标法 .............................................................................................................467
12.1.3 基于像素图的方法 .........................................................................................469
12.2 非结构化与异构数据的可视化 ................................................................................472
12.2.1 非结构化数据 .................................................................................................472
12.2.2 异构数据 .........................................................................................................474
12.3 大尺度数据的可视化 ................................................................................................477
12.3.1 基于并行的大尺度数据高分辨率可视化 .....................................................477
12.3.2 大尺度数据的分而治之可视化与分析 .........................................................480
12.4 数据不确定性的可视化 ............................................................................................483
12.4.1 不确定性的基本定义 .....................................................................................484
12.4.2 不确定性的来源 .............................................................................................484
12.4.3 不确定性的可视化方法 .................................................................................485
参考文献 ..............................................................................................498
用 户 篇
第13 章 可视化中的交互 ......................................................................504
13.1 交互准则 ............................................................................................505
13.1.1 交互延时 .........................................................................................................505
13.1.2 交互成本 .........................................................................................................507
13.1.3 交互场景变化 .................................................................................................508
13.2 交互分类 ..........................................................................................509
13.2.1 按低阶交互操作分类 .....................................................................................509
13.2.2 按交互操作符与空间分类 .............................................................................510
13.2.3 按交互任务分类 .............................................................................................510
13.3 交互技术 .................................................................................................. 511
13.3.1 选择 ................................................................................................................. 511
13.3.2 导航 .................................................................................................................512
13.3.3 重配 .................................................................................................................514
13.3.4 编码 .................................................................................................................515
13.3.5 抽象/ 具象 ......................................................................................................515
13.3.6 过滤 .................................................................................................................516
13.3.7 关联 .................................................................................................................519
13.3.8 概览+ 细节 ....................................................................................................520
13.3.9 焦点+ 上下文 ................................................................................................522
13.4 交互与硬件设备 ........................................................................................................532
13.4.1 交互环境 .........................................................................................................532
13.4.2 交互设备 .........................................................................................................534
参考文献 ..................................................................................................537
第14 章 可视化评测 ..............................................................................543
14.1 评测流程 ........................................................................................544
14.2 影响评测效度的因素 ................................................................................................545
14.2.1 参与用户 .........................................................................................................545
14.2.2 测试任务 .........................................................................................................546
14.2.3 数据类型 .........................................................................................................547
14.2.4 评测指标 .........................................................................................................549
14.3 评测方法 ............................................................................................550
14.4 评测实例分析 ............................................................................................................551
14.5 总结 .............................................................................................558
参考文献 .......................................................................................................558
第15 章 面向领域的数据可视化 ............................................................560
15.1 高性能科学计算 ........................................................................................................560
15.1.1 高性能科学可视化的挑战 .............................................................................561
15.1.2 重要信息的提取和显示 .................................................................................564
15.1.3 原位可视化 .....................................................................................................566
15.1.4 未来挑战 .........................................................................................................568
15.2 生命科学 .........................................................................................569
15.2.1 临床医学影像 .................................................................................................569
15.2.2 其他影像 .........................................................................................................574
15.2.3 电生理信号 .....................................................................................................576
15.2.4 OMICS 组学 ...................................................................................................580
15.3 其他科学与艺术 ........................................................................................................584
15.3.1 气候学与气象中的可视化 .............................................................................584
15.3.2 面向艺术的表意性可视化 .............................................................................587
15.4 网络与系统安全的可视化 ........................................................................................591
15.4.1 基于可视变换的虫洞攻击可视化 .................................................................591
15.4.2 可信计算的可视化 .........................................................................................592
15.4.3 安全日志数据的可视化 .................................................................................593
15.5 商业智能可视化 ........................................................................................................593
15.5.1 商业智能 .........................................................................................................593
15.5.2 商业智能中的数据可视化 .............................................................................594
15.5.3 未来趋势 .........................................................................................................599
15.6 金融数据可视化 ........................................................................................................599
15.6.1 金融可视化图表元素 .....................................................................................599
15.6.2 金融数据可视分析 .........................................................................................602
参考文献 ..................................................................................................605
第16 章 可视化研究与开发资源 ............................................................ 611
16.1 可视化软件 ................................................................................................... 611
16.1.1 医学可视化软件 ............................................................................................. 611
16.1.2 科学可视化软件 .............................................................................................614
16.1.3 信息可视化软件 .............................................................................................617
16.1.4 可视分析软件 .................................................................................................622
16.2 可视化开发工具 ........................................................................................................623
16.2.1 应用程序开发工具 .........................................................................................623
16.2.2 Web 应用开发工具.........................................................................................626
16.3 数据分析和数据挖掘软件与开发工具 ....................................................................627
16.4 可视化数据集资源 ....................................................................................................629
16.5 可视化信息资源 ........................................................................................................630
16.6 可视化研究机构 ........................................................................................................631
16.6.1 大陆可视化科研机构 .....................................................................................631
16.6.2 海外可视化科研机构 .....................................................................................632
· · · · · · (收起)
第1 章 数据可视化简介 ............................................................................2
1.1 可视化释义 ..................................................................................................2
1.2 可视化简史 .......................................................................................................8
1.3 数据可视化详解 ............................................................................................................23
1.3.1 数据科学的发展 .................................................................................................23
1.3.2 数据可视化的意义 .............................................................................................25
1.3.3 数据可视化分类 .................................................................................................29
1.3.4 数据可视化与其他学科领域的关系 .................................................................38
1.4 数据可视化研究挑战 ....................................................................................................43
参考文献 .........................................................................................................44
第2 章 视觉感知与认知 ..........................................................................47
2.1 视觉感知和认知 ............................................................................................................47
2.1.1 视觉感知和认知的定义 .....................................................................................48
2.1.2 视觉感知处理过程 .............................................................................................48
2.1.3 格式塔理论 .........................................................................................................49
2.2 颜色 ...............................................................................................................................54
2.2.1 颜色刺激理论 .....................................................................................................54
2.2.2 色彩空间 .............................................................................................................58
2.3 视觉编码原则 ................................................................................................................62
2.3.1 相对性和绝对性 .................................................................................................63
2.3.2 标记和视觉通道 .................................................................................................64
2.3.3 视觉通道的概念 .................................................................................................66
2.3.4 视觉通道的特性 .................................................................................................72
参考文献 ..........................................................................................................81
第3 章 数据 ............................................................................................84
3.1 数据释义 ..................................................................................................84
3.1.1 数据基础 .............................................................................................................84
3.1.2 数据科学及过程 .................................................................................................87
3.2 数据获取和预处理 ........................................................................................................91
3.2.1 数据获取 .............................................................................................................91
3.2.2 数据预处理 .........................................................................................................92
3.3 数据组织与管理 ............................................................................................................93
3.3.1 数据清洗与精简 .................................................................................................95
3.3.2 数据整合与集成 .................................................................................................97
3.3.3 数据库 .................................................................................................................99
3.3.4 数据仓库 ...........................................................................................................102
3.4 数据分析与挖掘 ..........................................................................................................103
3.4.1 探索式数据分析 ...............................................................................................105
3.4.2 联机分析处理 ...................................................................................................105
3.4.3 数据挖掘 ...........................................................................................................108
3.5 数据工作流 .......................................................................................................... 113
3.6 数据科学的挑战 .................................................................................................. 116
参考文献 ............................................................................................................... 117
第4 章 数据可视化基础 ........................................................................120
4.1 数据可视化基本框架 ..................................................................................................120
4.1.1 数据可视化流程 ...............................................................................................120
4.1.2 数据可视化设计 ...............................................................................................124
4.2 可视化中的数据 ..........................................................................................................127
4.2.1 数据认知 ...........................................................................................................127
4.2.2 数据类型 ...........................................................................................................127
4.3 可视化的基本图表 ......................................................................................................129
4.3.1 原始数据绘图 ...................................................................................................129
4.3.2 简单统计值标绘 ...............................................................................................134
4.3.3 多视图协调关联 ...............................................................................................135
4.4 可视化设计原则 ..........................................................................................................137
4.4.1 数据到可视化的直观映射 ...............................................................................137
4.4.2 视图选择与交互设计 .......................................................................................139
目录 XIII
4.4.3 信息密度——数据的筛选 ...............................................................................140
4.4.4 美学因素 ...........................................................................................................141
4.4.5 动画与过渡 .......................................................................................................143
4.4.6 可视化隐喻 .......................................................................................................147
4.4.7 颜色与透明度 ...................................................................................................148
4.5 可视化理论发展 ..........................................................................................................148
4.5.1 图形符号学 .......................................................................................................149
4.5.2 关系数据的图形表示 .......................................................................................150
4.5.3 图形语法 ...........................................................................................................151
4.5.4 基于数据类型的研究 .......................................................................................152
4.5.5 基于数据状态模型的研究 ...............................................................................153
4.5.6 多维关系数据库可视化分析系统 ...................................................................154
参考文献 .........................................................................................................155
时空数据篇
第5 章 空间标量场可视化 .....................................................................158
5.1 一维标量场可视化 ......................................................................................................158
5.2 二维标量场可视化 ......................................................................................................160
5.2.1 颜色映射 ...........................................................................................................161
5.2.2 等值线提取 .......................................................................................................162
5.2.3 高度图 ...............................................................................................................162
5.3 三维标量场数据可视化 ..............................................................................................163
5.3.1 空间数据表达 ...................................................................................................165
5.3.2 空间数据特征计算 ...........................................................................................169
5.3.3 间接体绘制 .......................................................................................................173
5.3.4 规则三维标量场的直接体可视化 ...................................................................178
5.3.5 不规则体数据的体可视化 ...............................................................................201
参考文献 ..................................................................................................212
第6 章 地理信息可视化 ........................................................................220
6.1 地图投影 .........................................................................................221
6.1.1 墨卡托投影 .......................................................................................................221
6.1.2 亚尔勃斯投影 ...................................................................................................223
6.1.3 方位角投影 .......................................................................................................224
6.2 点数据的可视化 ..........................................................................................................225
6.3 线数据的可视化 ..........................................................................................................230
6.4 区域数据的可视化 ......................................................................................................235
6.4.1 Choropleth 地图 ................................................................................................235
6.4.2 Cartogram ..........................................................................................................237
6.4.3 规则形状地图 ...................................................................................................238
6.4.4 多元关系地图 ...................................................................................................239
6.5 地理信息可视化的应用 ..............................................................................................241
6.5.1 地球与生存环境 ...............................................................................................241
6.5.2 城市与日常生活 ...............................................................................................243
6.5.3 地理时空数据 ...................................................................................................246
6.5.4 复杂地理数据的可视分析 ...............................................................................247
6.6 地理信息可视化的其他挑战 ......................................................................................249
6.6.1 地图标注 ...........................................................................................................249
6.6.2 地图综合 ...........................................................................................................249
6.6.3 在线地图 ...........................................................................................................249
参考文献 ................................................................................................250
第7 章 大规模多变量空间数据场可视化 ...............................................253
7.1 大规模空间标量场数据的实时体可视化 ..................................................................254
7.1.1 大规模空间标量场数据的单机绘制 ...............................................................254
7.1.2 大规模空间标量场数据的并行绘制 ...............................................................254
7.1.3 时变空间标量场数据加速绘制方法 ...............................................................255
7.2 时变异构空间数据场的特征追踪与可视化 ..............................................................256
7.2.1 时变空间标量场数据的特征提取 ...................................................................257
7.2.2 异构数据的特征融合 .......................................................................................257
7.2.3 时变空间标量场数据的特征追踪 ...................................................................258
7.3 空间向量场数据可视化 ..............................................................................................260
7.3.1 图标法 ...............................................................................................................261
7.3.2 几何法 ...............................................................................................................263
7.3.3 纹理法 ...............................................................................................................268
7.3.4 拓扑法 ..............................................................................................................271
7.4 空间张量场数据可视化 ..............................................................................................273
7.4.1 张量场的数学描述 ...........................................................................................274
7.4.2 基于几何的方法 ...............................................................................................277
7.4.3 基于纹理的方法 ...............................................................................................280
7.4.4 基于拓扑的方法 ...............................................................................................283
7.4.5 高阶张量场可视化 ...........................................................................................285
7.5 多变量空间数据场可视化 ..........................................................................................287
7.5.1 多变量空间数据场的数据分析与表达 ...........................................................288
7.5.2 多变量空间数据场的可视化与交互 ...............................................................289
参考文献 ............................................................................................................292
第8 章 时变数据可视化 ........................................................................302
8.1 时间属性的可视化 ......................................................................................................304
8.1.1 线性和周期时间可视化 ...................................................................................304
8.1.2 日历时间可视化 ...............................................................................................307
8.1.3 分支和多角度时间可视化 ...............................................................................309
8.1.4 时间属性的动态可视化 ...................................................................................313
8.2 多变量时变型数据可视化 ..........................................................................................314
8.2.1 基于线表示的可视化 .......................................................................................314
8.2.2 基于图结构的可视化 .......................................................................................317
8.2.3 时间序列数据的可视化交互 ...........................................................................318
8.3 流数据可视化 .................................................................................319
8.3.1 流数据可视化模型 ...........................................................................................320
8.3.2 流数据处理技术 ...............................................................................................321
8.3.3 流数据可视化案例 ...........................................................................................324
8.3.4 并行流计算框架 ...............................................................................................329
参考文献 ..................................................................................................331
非时空数据篇
第9 章 层次和网络数据可视化 ..............................................................336
9.1 层次数据 ...............................................................................................336
9.1.1 层次数据的可视化 ...........................................................................................339
9.1.2 节点- 链接法 ...................................................................................................340
9.1.3 空间填充法 .......................................................................................................346
9.1.4 其他方法 ...........................................................................................................351
9.2 网络数据 .......................................................................................353
9.2.1 网络和图 ...........................................................................................................353
9.2.2 网络数据可视化 ...............................................................................................354
9.2.3 网络数据的地图隐喻可视化 ...........................................................................365
9.2.4 超图及其可视化 ...............................................................................................368
9.2.5 动态网络数据可视化 .......................................................................................371
9.2.6 图可视化的视觉效果 .......................................................................................372
9.2.7 图可视化中的交互 ...........................................................................................378
9.2.8 网络数据可视化的挑战 ...................................................................................380
参考文献 ...................................................................................................381
第10 章 文本和文档可视化 ...................................................................387
10.1 文本可视化释义 ........................................................................................................387
10.1.1 文本信息的层级 .............................................................................................387
10.1.2 文本可视化的研究内容 .................................................................................388
10.1.3 文本可视化流程 .............................................................................................388
10.2 文本信息分析基础 ....................................................................................................390
10.2.1 分词技术和词干提取 .....................................................................................390
10.2.2 向量空间模型 .................................................................................................390
10.2.3 主题抽取 .........................................................................................................392
10.3 文本内容可视化 ........................................................................................................393
10.3.1 基于关键词的文本内容可视化 .....................................................................393
10.3.2 时序性的文本内容可视化 .............................................................................397
10.3.3 文本特征的分布模式可视化 .........................................................................400
10.3.4 情感分析可视化 .............................................................................................403
10.3.5 文档信息检索可视化 .....................................................................................405
10.3.6 软件可视化 .....................................................................................................406
10.4 文本关系可视化 ........................................................................................................408
10.4.1 基于图的文本关系可视化 .............................................................................408
10.4.2 文档集合关系可视化 .....................................................................................409
10.5 文本多层面信息的可视表达 ....................................................................................413
10.6 总结 ....................................................................................................415
参考文献 .................................................................................................415
第11 章 跨媒体数据可视化 ...................................................................418
11.1 图像 ...............................................................................................418
11.1.1 图像网格 .........................................................................................................418
11.1.2 时空采样 .........................................................................................................419
11.1.3 基于相似性的图像集可视化 .........................................................................420
11.1.4 基于海塞图的社交图像可视化 .....................................................................422
11.2 视频 ..................................................................................................422
11.2.1 视频概要可视化 .............................................................................................423
11.2.2 视频立方 .........................................................................................................424
11.2.3 视频可视摘要 .................................................................................................426
11.3 声音与音乐 ................................................................................................................427
11.3.1 声乐波形可视化 .............................................................................................429
11.3.2 声乐结构的可视化 .........................................................................................429
11.4 超媒体 ..........................................................................................432
11.4.1 微博可视化 .....................................................................................................434
11.4.2 社交网络可视化 .............................................................................................441
11.4.3 数字生活可视化 .............................................................................................450
参考文献 ................................................................................................453
第12 章 复杂高维多元数据的可视化 ....................................................456
12.1 高维多元数据 ............................................................................................................457
12.1.1 空间映射法 .....................................................................................................458
12.1.2 图标法 .............................................................................................................467
12.1.3 基于像素图的方法 .........................................................................................469
12.2 非结构化与异构数据的可视化 ................................................................................472
12.2.1 非结构化数据 .................................................................................................472
12.2.2 异构数据 .........................................................................................................474
12.3 大尺度数据的可视化 ................................................................................................477
12.3.1 基于并行的大尺度数据高分辨率可视化 .....................................................477
12.3.2 大尺度数据的分而治之可视化与分析 .........................................................480
12.4 数据不确定性的可视化 ............................................................................................483
12.4.1 不确定性的基本定义 .....................................................................................484
12.4.2 不确定性的来源 .............................................................................................484
12.4.3 不确定性的可视化方法 .................................................................................485
参考文献 ..............................................................................................498
用 户 篇
第13 章 可视化中的交互 ......................................................................504
13.1 交互准则 ............................................................................................505
13.1.1 交互延时 .........................................................................................................505
13.1.2 交互成本 .........................................................................................................507
13.1.3 交互场景变化 .................................................................................................508
13.2 交互分类 ..........................................................................................509
13.2.1 按低阶交互操作分类 .....................................................................................509
13.2.2 按交互操作符与空间分类 .............................................................................510
13.2.3 按交互任务分类 .............................................................................................510
13.3 交互技术 .................................................................................................. 511
13.3.1 选择 ................................................................................................................. 511
13.3.2 导航 .................................................................................................................512
13.3.3 重配 .................................................................................................................514
13.3.4 编码 .................................................................................................................515
13.3.5 抽象/ 具象 ......................................................................................................515
13.3.6 过滤 .................................................................................................................516
13.3.7 关联 .................................................................................................................519
13.3.8 概览+ 细节 ....................................................................................................520
13.3.9 焦点+ 上下文 ................................................................................................522
13.4 交互与硬件设备 ........................................................................................................532
13.4.1 交互环境 .........................................................................................................532
13.4.2 交互设备 .........................................................................................................534
参考文献 ..................................................................................................537
第14 章 可视化评测 ..............................................................................543
14.1 评测流程 ........................................................................................544
14.2 影响评测效度的因素 ................................................................................................545
14.2.1 参与用户 .........................................................................................................545
14.2.2 测试任务 .........................................................................................................546
14.2.3 数据类型 .........................................................................................................547
14.2.4 评测指标 .........................................................................................................549
14.3 评测方法 ............................................................................................550
14.4 评测实例分析 ............................................................................................................551
14.5 总结 .............................................................................................558
参考文献 .......................................................................................................558
第15 章 面向领域的数据可视化 ............................................................560
15.1 高性能科学计算 ........................................................................................................560
15.1.1 高性能科学可视化的挑战 .............................................................................561
15.1.2 重要信息的提取和显示 .................................................................................564
15.1.3 原位可视化 .....................................................................................................566
15.1.4 未来挑战 .........................................................................................................568
15.2 生命科学 .........................................................................................569
15.2.1 临床医学影像 .................................................................................................569
15.2.2 其他影像 .........................................................................................................574
15.2.3 电生理信号 .....................................................................................................576
15.2.4 OMICS 组学 ...................................................................................................580
15.3 其他科学与艺术 ........................................................................................................584
15.3.1 气候学与气象中的可视化 .............................................................................584
15.3.2 面向艺术的表意性可视化 .............................................................................587
15.4 网络与系统安全的可视化 ........................................................................................591
15.4.1 基于可视变换的虫洞攻击可视化 .................................................................591
15.4.2 可信计算的可视化 .........................................................................................592
15.4.3 安全日志数据的可视化 .................................................................................593
15.5 商业智能可视化 ........................................................................................................593
15.5.1 商业智能 .........................................................................................................593
15.5.2 商业智能中的数据可视化 .............................................................................594
15.5.3 未来趋势 .........................................................................................................599
15.6 金融数据可视化 ........................................................................................................599
15.6.1 金融可视化图表元素 .....................................................................................599
15.6.2 金融数据可视分析 .........................................................................................602
参考文献 ..................................................................................................605
第16 章 可视化研究与开发资源 ............................................................ 611
16.1 可视化软件 ................................................................................................... 611
16.1.1 医学可视化软件 ............................................................................................. 611
16.1.2 科学可视化软件 .............................................................................................614
16.1.3 信息可视化软件 .............................................................................................617
16.1.4 可视分析软件 .................................................................................................622
16.2 可视化开发工具 ........................................................................................................623
16.2.1 应用程序开发工具 .........................................................................................623
16.2.2 Web 应用开发工具.........................................................................................626
16.3 数据分析和数据挖掘软件与开发工具 ....................................................................627
16.4 可视化数据集资源 ....................................................................................................629
16.5 可视化信息资源 ........................................................................................................630
16.6 可视化研究机构 ........................................................................................................631
16.6.1 大陆可视化科研机构 .....................................................................................631
16.6.2 海外可视化科研机构 .....................................................................................632
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读后感
评分
从事软件研发工作7年之后，我个人对IT信息化的理解是：信息化初级阶段要做的事情是机器封装简单业务逻辑替代人工完成部分繁琐工作，提升效率并减少人为出错，整体来看处于操作事务层面，这个时候的计算机是人类手臂的延伸。而信息化高级阶段，需要计算机封装更高级的业...
评分从事软件研发工作7年之后，我个人对IT信息化的理解是：信息化初级阶段要做的事情是机器封装简单业务逻辑替代人工完成部分繁琐工作，提升效率并减少人为出错，整体来看处于操作事务层面，这个时候的计算机是人类手臂的延伸。而信息化高级阶段，需要计算机封装更高级的业...
评分在确定数据可视化为自己研究主题之初，我经常上网搜寻相关资料。但是初期的收集经常是杂乱无章，缺乏系统规划的。以至于我产生了三个困扰我的问题，分别是： 1. 信息可视化与数据可视化，到底有什么区别？或者说infographics 与visualization之间有何区别？ 2.data visualiza...
评分从事软件研发工作7年之后，我个人对IT信息化的理解是：信息化初级阶段要做的事情是机器封装简单业务逻辑替代人工完成部分繁琐工作，提升效率并减少人为出错，整体来看处于操作事务层面，这个时候的计算机是人类手臂的延伸。而信息化高级阶段，需要计算机封装更高级的业...
评分从事软件研发工作7年之后，我个人对IT信息化的理解是：信息化初级阶段要做的事情是机器封装简单业务逻辑替代人工完成部分繁琐工作，提升效率并减少人为出错，整体来看处于操作事务层面，这个时候的计算机是人类手臂的延伸。而信息化高级阶段，需要计算机封装更高级的业...
用户评价
评分
读完这本书，我对“数据可视化”的理解不再局限于软件操作层面，而是上升到了一个全新的哲学高度。作者的文字功底非凡，他以一种非常人文关怀的视角，来审视数据与人类认知之间的联系。书中对“视觉注意力的规律”以及“认知负荷”的分析，让我明白了为何有些图表能够瞬间抓住人心，而有些却让人望而却步。我非常认同作者提出的“少即是多”的理念，即在追求信息传达效率的同时，也要保持图表的简洁和美观。书中提供的许多“坏例子”与“好例子”的对比，是这本书最吸引我的地方之一，它以最直观的方式，让我领略到优秀可视化设计带来的巨大差异。作者还探讨了不同文化背景下，人们对颜色和形状的解读差异，这让我意识到在全球化的今天，进行跨文化的数据沟通时，可视化设计需要多么的谨慎和考量。这本书不仅是关于如何制作图表，更是关于如何进行有效沟通，如何用数据说话，同时又不失人情味。
评分这本书的价值，远不止于其提供的技术指导，它更像是一次关于“数据素养”的启蒙。作者以一种非常平易近人的方式，向读者展示了数据可视化是如何渗透到我们生活的方方面面，从新闻报道到商业决策，再到科学研究，无处不在。我非常赞同作者关于“责任感”的论述，即作为数据可视化设计者，我们肩负着向他人传达准确、客观信息的责任，要时刻警惕可能存在的偏见和误导。书中对于“批判性思维”的强调，也让我受益匪浅，它鼓励读者不仅要学会如何制作可视化，更要学会如何解读和评估他人制作的可视化。作者还探讨了大数据时代下，可视化所面临的挑战和机遇，以及如何利用新技术来应对这些挑战。这本书让我意识到，数据可视化不仅仅是一种技术，更是一种思维方式，一种与世界沟通的语言，而这本书，正是帮助我掌握这门语言的最佳入门教程。
评分一本关于数据可视化的大作，着实让我大开眼界。这本书的精髓在于其对“看见”数据这一行为的深刻洞察，它不仅仅是教你如何绘制图表，更是引导你如何通过视觉化语言去理解、去沟通、去讲述数据背后的故事。开篇就以一个非常直观的案例，展示了未经处理的数据是如何杂乱无章，而经过精心设计的可视化图表又是如何清晰地揭示隐藏在其中的模式和洞察。我特别喜欢作者在讲解可视化原则时，那种将理论与实践完美结合的方式，他并没有堆砌枯燥的术语，而是通过大量生动的图例，来阐述例如“避免图表污染”、“强调数据准确性”以及“选择合适的图表类型”等关键概念。读到关于色彩运用那一章时，我才意识到之前自己对颜色的选择有多么随意，这本书让我明白了色彩不仅是装饰，更是一种强大的沟通工具，能够影响读者的情绪和对数据的理解。此外，书中还探讨了互动可视化在现代数据分析中的重要性，以及如何利用这种技术来增强用户的参与感和探索性。整体而言，这是一本能够真正启发读者思维的书，它让我重新审视了数据在我工作和生活中的角色，也为我打开了探索数据世界的新视角。
评分这本书就像一本数据可视化的“葵花宝典”，每一页都充满了智慧的闪光。我一直对如何将枯燥的数据转化为生动有趣的视觉呈现感到困惑，而这本书正好解决了我的燃眉之急。作者的讲解风格非常独特，他将复杂的概念拆解成易于理解的步骤，并且用大量贴近实际的案例进行佐证。我尤其喜欢书中对“数据故事”的构建过程的描述，他一步步引导读者思考，如何从海量数据中提炼出核心信息，并用最恰当的图表形式呈现出来。书中关于“探索性数据分析”的章节，让我看到了可视化在数据探索过程中的巨大潜力，它能够帮助我们发现意想不到的模式和异常值，从而激发新的研究方向。而且，作者对于工具的选择和使用也给出了非常有价值的建议，虽然书中没有直接推荐某个具体软件，但他提出的选择标准和通用技巧，能够帮助读者在众多工具中做出最适合自己的选择。总而言之，这是一本能够切实提升数据分析和沟通能力的实用指南。
评分这本书就像一位经验丰富的向导，带领我穿梭于错综复杂的数据海洋，指引我如何用最简洁、最直观的方式找到宝藏。我一直觉得数据分析是个艰深的领域，但这本书的出现，让我对“数据可视化”这个概念有了全新的认识。作者巧妙地将抽象的概念具象化，通过一系列引人入胜的案例，展示了不同类型的可视化图表如何能够有效地传达信息。我尤其欣赏书中对“叙事性可视化”的深入探讨，它不仅仅是呈现数据，更是关于如何构建一个引人入胜的故事。书中对不同受众分析了不同的可视化策略，比如面向决策者的高层概览，以及面向分析师的深度探索图表，这种细致入微的考量，让我觉得这本书非常有实操价值。此外，书中对于如何避免常见的可视化误区也有非常详尽的阐述，例如如何避免误导性的轴刻度，以及如何确保图表传达的信息是准确和公正的。每一次翻阅，都能发现新的亮点，总能从中获得启发，让我能够更自信、更有效地将我所分析的数据转化为有价值的见解。
评分非常全面
评分没看完，到期了，先还，九月了，开学了，和兔崽子们得比赛开始了
评分很棒的工具书
评分砖头一块，很是喜欢，查询字典，大大有用。
评分比较学术的一本理论书，应该是高校教授带着一批学生写出来的，而且每个章节都是不一样的团队写出来的吧，细看有很多知识点，整体看缺少一种流畅和简约的诗意。
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