数据可视化（全彩）（大数据丛书，首次全面细致地梳理了可视化理论，方法、工具与应用案例。马匡六教授、石教英教授鼎力推荐，十二五国家重点图书出版规划项目）...
大數(shù)據(jù)叢書(shū)
數(shù)據(jù)可視化（全彩）（大數(shù)據(jù)叢書(shū)，首次全面細(xì)致地梳理了可視化理論，方法、工具與應(yīng)用案例。馬匡六教授、石教英教授鼎力推薦，十二五國(guó)家重點(diǎn)圖書(shū)出版規(guī)劃項(xiàng)目）
陳為? 沈則潛等編著
ISBN 978-7-121-21154-6
2013年12月出版
定價(jià)：128.00元
668頁(yè)
16開(kāi)
編輯推薦
面對(duì)龐雜的大數(shù)據(jù)，可視化提供了良好的解讀角度與方法，是大數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用的利器。
本書(shū)首次全面、細(xì)致地梳理了可視化的歷史，理論，工具與應(yīng)用案例，旁征博引，圖文并茂，內(nèi)容翔實(shí)豐富，專業(yè)嚴(yán)謹(jǐn)，是了解可視化知識(shí)的不二之選，也特別值得相關(guān)從業(yè)人員作為案頭參考書(shū)備存。
本書(shū)入選十二五國(guó)家重點(diǎn)圖書(shū)出版規(guī)劃項(xiàng)目“大數(shù)據(jù)叢書(shū)”，并獲得該領(lǐng)域著名學(xué)術(shù)帶頭人之一馬匡六教授，石教英教授的專序推薦。
本書(shū)同時(shí)配備了在線資料提供與更新服務(wù)，讀者可以隨時(shí)與作者互動(dòng)，深入探討。
內(nèi)容提要
全書(shū)共有16 章，分為4 篇?；A(chǔ)篇，闡述數(shù)據(jù)可視化的基礎(chǔ)理論和概念，從人的感知和認(rèn)知出發(fā)，介紹數(shù)據(jù)模型和可視化基礎(chǔ)；時(shí)空數(shù)據(jù)篇，介紹帶有空間坐標(biāo)或時(shí)間信息的數(shù)據(jù)的可視化方法，此類數(shù)據(jù)通過(guò)設(shè)備在真實(shí)物理空間中采集得到或由科學(xué)計(jì)算模擬產(chǎn)生；非時(shí)空數(shù)據(jù)篇，描述非結(jié)構(gòu)化和非幾何的抽象數(shù)據(jù)的可視化，這些數(shù)據(jù)既存在于真實(shí)物理空間，又是社會(huì)空間和網(wǎng)絡(luò)信息空間的基本表達(dá)形式；用戶篇，介紹面向各類數(shù)據(jù)的可視化在實(shí)際應(yīng)用中共同需要的方法、技術(shù)和工具，例如交互和可視化評(píng)測(cè)方法，以及在具體領(lǐng)域的可視化和應(yīng)用系統(tǒng)。
本書(shū)從研究者的角度，介紹數(shù)據(jù)可視化的定義、方法、效用和工具，既可作為初學(xué)者的領(lǐng)路手冊(cè)，也可用于可視化研究和可視化工具使用的參考指南。
目錄
基 礎(chǔ) 篇
第1 章 數(shù)據(jù)可視化簡(jiǎn)介 ............................................................................2
1.1 可視化釋義 ..................................................................................................2
1.2 可視化簡(jiǎn)史 .......................................................................................................8
1.3 數(shù)據(jù)可視化詳解 ............................................................................................................23
1.3.1 數(shù)據(jù)科學(xué)的發(fā)展 .................................................................................................23
1.3.2 數(shù)據(jù)可視化的意義 .............................................................................................25
1.3.3 數(shù)據(jù)可視化分類 .................................................................................................29
1.3.4 數(shù)據(jù)可視化與其他學(xué)科領(lǐng)域的關(guān)系 .................................................................38
1.4 數(shù)據(jù)可視化研究挑戰(zhàn) ....................................................................................................43
參考文獻(xiàn) .........................................................................................................44
第2 章 視覺(jué)感知與認(rèn)知 ..........................................................................47
2.1 視覺(jué)感知和認(rèn)知 ............................................................................................................47
2.1.1 視覺(jué)感知和認(rèn)知的定義 .....................................................................................48
2.1.2 視覺(jué)感知處理過(guò)程 .............................................................................................48
2.1.3 格式塔理論 .........................................................................................................49
2.2 顏色 ...............................................................................................................................54
2.2.1 顏色刺激理論 .....................................................................................................54
2.2.2 色彩空間 .............................................................................................................58
2.3 視覺(jué)編碼原則 ................................................................................................................62
2.3.1 相對(duì)性和絕對(duì)性 .................................................................................................63
2.3.2 標(biāo)記和視覺(jué)通道 .................................................................................................64
2.3.3 視覺(jué)通道的概念 .................................................................................................66
2.3.4 視覺(jué)通道的特性 .................................................................................................72
參考文獻(xiàn) ..........................................................................................................81
第3 章 數(shù)據(jù) ............................................................................................84
3.1 數(shù)據(jù)釋義 ..................................................................................................84
3.1.1 數(shù)據(jù)基礎(chǔ) .............................................................................................................84
3.1.2 數(shù)據(jù)科學(xué)及過(guò)程 .................................................................................................87
3.2 數(shù)據(jù)獲取和預(yù)處理 ........................................................................................................91
3.2.1 數(shù)據(jù)獲取 .............................................................................................................91
3.2.2 數(shù)據(jù)預(yù)處理 .........................................................................................................92
3.3 數(shù)據(jù)組織與管理 ............................................................................................................93
3.3.1 數(shù)據(jù)清洗與精簡(jiǎn) .................................................................................................95
3.3.2 數(shù)據(jù)整合與集成 .................................................................................................97
3.3.3 數(shù)據(jù)庫(kù) .................................................................................................................99
3.3.4 數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù) ...........................................................................................................102
3.4 數(shù)據(jù)分析與挖掘 ..........................................................................................................103
3.4.1 探索式數(shù)據(jù)分析 ...............................................................................................105
3.4.2 聯(lián)機(jī)分析處理 ...................................................................................................105
3.4.3 數(shù)據(jù)挖掘 ...........................................................................................................108
3.5 數(shù)據(jù)工作流 .......................................................................................................... 113
3.6 數(shù)據(jù)科學(xué)的挑戰(zhàn) .................................................................................................. 116
參考文獻(xiàn) ............................................................................................................... 117
第4 章 數(shù)據(jù)可視化基礎(chǔ) ........................................................................120
4.1 數(shù)據(jù)可視化基本框架 ..................................................................................................120
4.1.1 數(shù)據(jù)可視化流程 ...............................................................................................120
4.1.2 數(shù)據(jù)可視化設(shè)計(jì) ...............................................................................................124
4.2 可視化中的數(shù)據(jù) ..........................................................................................................127
4.2.1 數(shù)據(jù)認(rèn)知 ...........................................................................................................127
4.2.2 數(shù)據(jù)類型 ...........................................................................................................127
4.3 可視化的基本圖表 ......................................................................................................129
4.3.1 原始數(shù)據(jù)繪圖 ...................................................................................................129
4.3.2 簡(jiǎn)單統(tǒng)計(jì)值標(biāo)繪 ...............................................................................................134
4.3.3 多視圖協(xié)調(diào)關(guān)聯(lián) ...............................................................................................135
4.4 可視化設(shè)計(jì)原則 ..........................................................................................................137
4.4.1 數(shù)據(jù)到可視化的直觀映射 ...............................................................................137
4.4.2 視圖選擇與交互設(shè)計(jì) .......................................................................................139
目錄 XIII ?
4.4.3 信息密度——數(shù)據(jù)的篩選 ...............................................................................140
4.4.4 美學(xué)因素 ...........................................................................................................141
4.4.5 動(dòng)畫(huà)與過(guò)渡 .......................................................................................................143
4.4.6 可視化隱喻 .......................................................................................................147
4.4.7 顏色與透明度 ...................................................................................................148
4.5 可視化理論發(fā)展 ..........................................................................................................148
4.5.1 圖形符號(hào)學(xué) .......................................................................................................149
4.5.2 關(guān)系數(shù)據(jù)的圖形表示 .......................................................................................150
4.5.3 圖形語(yǔ)法 ...........................................................................................................151
4.5.4 基于數(shù)據(jù)類型的研究 .......................................................................................152
4.5.5 基于數(shù)據(jù)狀態(tài)模型的研究 ...............................................................................153
4.5.6 多維關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)可視化分析系統(tǒng) ...................................................................154
參考文獻(xiàn) .........................................................................................................155
時(shí)空數(shù)據(jù)篇
第5 章 空間標(biāo)量場(chǎng)可視化 .....................................................................158
5.1 一維標(biāo)量場(chǎng)可視化 ......................................................................................................158
5.2 二維標(biāo)量場(chǎng)可視化 ......................................................................................................160
5.2.1 顏色映射 ...........................................................................................................161
5.2.2 等值線提取 .......................................................................................................162
5.2.3 高度圖 ...............................................................................................................162
5.3 三維標(biāo)量場(chǎng)數(shù)據(jù)可視化 ..............................................................................................163
5.3.1 空間數(shù)據(jù)表達(dá) ...................................................................................................165
5.3.2 空間數(shù)據(jù)特征計(jì)算 ...........................................................................................169
5.3.3 間接體繪制 .......................................................................................................173
5.3.4 規(guī)則三維標(biāo)量場(chǎng)的直接體可視化 ...................................................................178
5.3.5 不規(guī)則體數(shù)據(jù)的體可視化 ...............................................................................201
參考文獻(xiàn) ..................................................................................................212
第6 章 地理信息可視化 ........................................................................220
6.1 地圖投影 .........................................................................................221
6.1.1 墨卡托投影 .......................................................................................................221
6.1.2 亞爾勃斯投影 ...................................................................................................223
6.1.3 方位角投影 .......................................................................................................224
6.2 點(diǎn)數(shù)據(jù)的可視化 ..........................................................................................................225
6.3 線數(shù)據(jù)的可視化 ..........................................................................................................230
6.4 區(qū)域數(shù)據(jù)的可視化 ......................................................................................................235
6.4.1 Choropleth 地圖 ................................................................................................235
6.4.2 Cartogram ..........................................................................................................237
6.4.3 規(guī)則形狀地圖 ...................................................................................................238
6.4.4 多元關(guān)系地圖 ...................................................................................................239
6.5 地理信息可視化的應(yīng)用 ..............................................................................................241
6.5.1 地球與生存環(huán)境 ...............................................................................................241
6.5.2 城市與日常生活 ...............................................................................................243
6.5.3 地理時(shí)空數(shù)據(jù) ...................................................................................................246
6.5.4 復(fù)雜地理數(shù)據(jù)的可視分析 ...............................................................................247
6.6 地理信息可視化的其他挑戰(zhàn) ......................................................................................249
6.6.1 地圖標(biāo)注 ...........................................................................................................249
6.6.2 地圖綜合 ...........................................................................................................249
6.6.3 在線地圖 ...........................................................................................................249
參考文獻(xiàn) ................................................................................................250
第7 章 大規(guī)模多變量空間數(shù)據(jù)場(chǎng)可視化 ...............................................253
7.1 大規(guī)?？臻g標(biāo)量場(chǎng)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)體可視化 ..................................................................254
7.1.1 大規(guī)模空間標(biāo)量場(chǎng)數(shù)據(jù)的單機(jī)繪制 ...............................................................254
7.1.2 大規(guī)模空間標(biāo)量場(chǎng)數(shù)據(jù)的并行繪制 ...............................................................254
7.1.3 時(shí)變空間標(biāo)量場(chǎng)數(shù)據(jù)加速繪制方法 ...............................................................255
7.2 時(shí)變異構(gòu)空間數(shù)據(jù)場(chǎng)的特征追蹤與可視化 ..............................................................256
7.2.1 時(shí)變空間標(biāo)量場(chǎng)數(shù)據(jù)的特征提取 ...................................................................257
7.2.2 異構(gòu)數(shù)據(jù)的特征融合 .......................................................................................257
7.2.3 時(shí)變空間標(biāo)量場(chǎng)數(shù)據(jù)的特征追蹤 ...................................................................258
7.3 空間向量場(chǎng)數(shù)據(jù)可視化 ..............................................................................................260
7.3.1 圖標(biāo)法 ...............................................................................................................261
7.3.2 幾何法 ...............................................................................................................263
7.3.3 紋理法 ...............................................................................................................268
7.3.4 拓?fù)浞?..............................................................................................................271
7.4 空間張量場(chǎng)數(shù)據(jù)可視化 ..............................................................................................273
7.4.1 張量場(chǎng)的數(shù)學(xué)描述 ...........................................................................................274
7.4.2 基于幾何的方法 ...............................................................................................277
7.4.3 基于紋理的方法 ...............................................................................................280
7.4.4 基于拓?fù)涞姆椒?...............................................................................................283
7.4.5 高階張量場(chǎng)可視化 ...........................................................................................285
7.5 多變量空間數(shù)據(jù)場(chǎng)可視化 ..........................................................................................287
7.5.1 多變量空間數(shù)據(jù)場(chǎng)的數(shù)據(jù)分析與表達(dá) ...........................................................288
7.5.2 多變量空間數(shù)據(jù)場(chǎng)的可視化與交互 ...............................................................289
參考文獻(xiàn) ............................................................................................................292
第8 章 時(shí)變數(shù)據(jù)可視化 ........................................................................302
8.1 時(shí)間屬性的可視化 ......................................................................................................304
8.1.1 線性和周期時(shí)間可視化 ...................................................................................304
8.1.2 日歷時(shí)間可視化 ...............................................................................................307
8.1.3 分支和多角度時(shí)間可視化 ...............................................................................309
8.1.4 時(shí)間屬性的動(dòng)態(tài)可視化 ...................................................................................313
8.2 多變量時(shí)變型數(shù)據(jù)可視化 ..........................................................................................314
8.2.1 基于線表示的可視化 .......................................................................................314
8.2.2 基于圖結(jié)構(gòu)的可視化 .......................................................................................317
8.2.3 時(shí)間序列數(shù)據(jù)的可視化交互 ...........................................................................318
8.3 流數(shù)據(jù)可視化 .................................................................................319
8.3.1 流數(shù)據(jù)可視化模型 ...........................................................................................320
8.3.2 流數(shù)據(jù)處理技術(shù) ...............................................................................................321
8.3.3 流數(shù)據(jù)可視化案例 ...........................................................................................324
8.3.4 并行流計(jì)算框架 ...............................................................................................329
參考文獻(xiàn) ..................................................................................................331
非時(shí)空數(shù)據(jù)篇
第9 章 層次和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)可視化 ..............................................................336
9.1 層次數(shù)據(jù) ...............................................................................................336
9.1.1 層次數(shù)據(jù)的可視化 ...........................................................................................339
9.1.2 節(jié)點(diǎn)- 鏈接法 ...................................................................................................340
9.1.3 空間填充法 .......................................................................................................346
9.1.4 其他方法 ...........................................................................................................351
9.2 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù) .......................................................................................353
9.2.1 網(wǎng)絡(luò)和圖 ...........................................................................................................353
9.2.2 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)可視化 ...............................................................................................354
9.2.3 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的地圖隱喻可視化 ...........................................................................365
9.2.4 超圖及其可視化 ...............................................................................................368
9.2.5 動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)可視化 .......................................................................................371
9.2.6 圖可視化的視覺(jué)效果 .......................................................................................372
9.2.7 圖可視化中的交互 ...........................................................................................378
9.2.8 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)可視化的挑戰(zhàn) ...................................................................................380
參考文獻(xiàn) ...................................................................................................381
第10 章 文本和文檔可視化 ...................................................................387
10.1 文本可視化釋義 ........................................................................................................387
10.1.1 文本信息的層級(jí) .............................................................................................387
10.1.2 文本可視化的研究?jī)?nèi)容 .................................................................................388
10.1.3 文本可視化流程 .............................................................................................388
10.2 文本信息分析基礎(chǔ) ....................................................................................................390
10.2.1 分詞技術(shù)和詞干提取 .....................................................................................390
10.2.2 向量空間模型 .................................................................................................390
10.2.3 主題抽取 .........................................................................................................392
10.3 文本內(nèi)容可視化 ........................................................................................................393
10.3.1 基于關(guān)鍵詞的文本內(nèi)容可視化 .....................................................................393
10.3.2 時(shí)序性的文本內(nèi)容可視化 .............................................................................397
10.3.3 文本特征的分布模式可視化 .........................................................................400
10.3.4 情感分析可視化 .............................................................................................403
10.3.5 文檔信息檢索可視化 .....................................................................................405
10.3.6 軟件可視化 .....................................................................................................406
10.4 文本關(guān)系可視化 ........................................................................................................408
10.4.1 基于圖的文本關(guān)系可視化 .............................................................................408
10.4.2 文檔集合關(guān)系可視化 .....................................................................................409
10.5 文本多層面信息的可視表達(dá) ....................................................................................413
10.6 總結(jié) ....................................................................................................415
參考文獻(xiàn) .................................................................................................415
第11 章 跨媒體數(shù)據(jù)可視化 ...................................................................418
11.1 圖像 ...............................................................................................418
11.1.1 圖像網(wǎng)格 .........................................................................................................418
11.1.2 時(shí)空采樣 .........................................................................................................419
11.1.3 基于相似性的圖像集可視化 .........................................................................420
11.1.4 基于海塞圖的社交圖像可視化 .....................................................................422
11.2 視頻 ..................................................................................................422
11.2.1 視頻概要可視化 .............................................................................................423
11.2.2 視頻立方 .........................................................................................................424
11.2.3 視頻可視摘要 .................................................................................................426
11.3 聲音與音樂(lè) ................................................................................................................427
11.3.1 聲樂(lè)波形可視化 .............................................................................................429
11.3.2 聲樂(lè)結(jié)構(gòu)的可視化 .........................................................................................429
11.4 超媒體 ..........................................................................................432
11.4.1 微博可視化 .....................................................................................................434
11.4.2 社交網(wǎng)絡(luò)可視化 .............................................................................................441
11.4.3 數(shù)字生活可視化 .............................................................................................450
參考文獻(xiàn) ................................................................................................453
第12 章 復(fù)雜高維多元數(shù)據(jù)的可視化 ....................................................456
12.1 高維多元數(shù)據(jù) ............................................................................................................457
12.1.1 空間映射法 .....................................................................................................458
12.1.2 圖標(biāo)法 .............................................................................................................467
12.1.3 基于像素圖的方法 .........................................................................................469
12.2 非結(jié)構(gòu)化與異構(gòu)數(shù)據(jù)的可視化 ................................................................................472
12.2.1 非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù) .................................................................................................472
12.2.2 異構(gòu)數(shù)據(jù) .........................................................................................................474
12.3 大尺度數(shù)據(jù)的可視化 ................................................................................................477
12.3.1 基于并行的大尺度數(shù)據(jù)高分辨率可視化 .....................................................477
12.3.2 大尺度數(shù)據(jù)的分而治之可視化與分析 .........................................................480
12.4 數(shù)據(jù)不確定性的可視化 ............................................................................................483
12.4.1 不確定性的基本定義 .....................................................................................484
12.4.2 不確定性的來(lái)源 .............................................................................................484
12.4.3 不確定性的可視化方法 .................................................................................485
參考文獻(xiàn) ..............................................................................................498
用 戶 篇
第13 章 可視化中的交互 ......................................................................504
13.1 交互準(zhǔn)則 ............................................................................................505
13.1.1 交互延時(shí) .........................................................................................................505
13.1.2 交互成本 .........................................................................................................507
13.1.3 交互場(chǎng)景變化 .................................................................................................508
13.2 交互分類 ..........................................................................................509
13.2.1 按低階交互操作分類 .....................................................................................509
13.2.2 按交互操作符與空間分類 .............................................................................510
13.2.3 按交互任務(wù)分類 .............................................................................................510
13.3 交互技術(shù) .................................................................................................. 511
13.3.1 選擇 ................................................................................................................. 511
13.3.2 導(dǎo)航 .................................................................................................................512
13.3.3 重配 .................................................................................................................514
13.3.4 編碼 .................................................................................................................515
13.3.5 抽象/ 具象 ......................................................................................................515
13.3.6 過(guò)濾 .................................................................................................................516
13.3.7 關(guān)聯(lián) .................................................................................................................519
13.3.8 概覽+ 細(xì)節(jié) ....................................................................................................520
13.3.9 焦點(diǎn)+ 上下文 ................................................................................................522
13.4 交互與硬件設(shè)備 ........................................................................................................532
13.4.1 交互環(huán)境 .........................................................................................................532
13.4.2 交互設(shè)備 .........................................................................................................534
參考文獻(xiàn) ..................................................................................................537
第14 章 可視化評(píng)測(cè) ..............................................................................543
14.1 評(píng)測(cè)流程 ........................................................................................544
14.2 影響評(píng)測(cè)效度的因素 ................................................................................................545
14.2.1 參與用戶 .........................................................................................................545
14.2.2 測(cè)試任務(wù) .........................................................................................................546
14.2.3 數(shù)據(jù)類型 .........................................................................................................547
14.2.4 評(píng)測(cè)指標(biāo) .........................................................................................................549
14.3 評(píng)測(cè)方法 ............................................................................................550
14.4 評(píng)測(cè)實(shí)例分析 ............................................................................................................551
14.5 總結(jié) .............................................................................................558
參考文獻(xiàn) .......................................................................................................558
第15 章 面向領(lǐng)域的數(shù)據(jù)可視化 ............................................................560
15.1 高性能科學(xué)計(jì)算 ........................................................................................................560
15.1.1 高性能科學(xué)可視化的挑戰(zhàn) .............................................................................561
15.1.2 重要信息的提取和顯示 .................................................................................564
15.1.3 原位可視化 .....................................................................................................566
15.1.4 未來(lái)挑戰(zhàn) .........................................................................................................568
15.2 生命科學(xué) .........................................................................................569
15.2.1 臨床醫(yī)學(xué)影像 .................................................................................................569
15.2.2 其他影像 .........................................................................................................574
15.2.3 電生理信號(hào) .....................................................................................................576
15.2.4 OMICS 組學(xué) ...................................................................................................580
15.3 其他科學(xué)與藝術(shù) ........................................................................................................584
15.3.1 氣候?qū)W與氣象中的可視化 .............................................................................584
15.3.2 面向藝術(shù)的表意性可視化 .............................................................................587
15.4 網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)安全的可視化 ........................................................................................591
15.4.1 基于可視變換的蟲(chóng)洞攻擊可視化 .................................................................591
15.4.2 可信計(jì)算的可視化 .........................................................................................592
15.4.3 安全日志數(shù)據(jù)的可視化 .................................................................................593
15.5 商業(yè)智能可視化 ........................................................................................................593
15.5.1 商業(yè)智能 .........................................................................................................593
15.5.2 商業(yè)智能中的數(shù)據(jù)可視化 .............................................................................594
15.5.3 未來(lái)趨勢(shì) .........................................................................................................599
15.6 金融數(shù)據(jù)可視化 ........................................................................................................599
15.6.1 金融可視化圖表元素 .....................................................................................599
15.6.2 金融數(shù)據(jù)可視分析 .........................................................................................602
參考文獻(xiàn) ..................................................................................................605
第16 章 可視化研究與開(kāi)發(fā)資源 ............................................................ 611
16.1 可視化軟件 ................................................................................................... 611
16.1.1 醫(yī)學(xué)可視化軟件 ............................................................................................. 611
16.1.2 科學(xué)可視化軟件 .............................................................................................614
16.1.3 信息可視化軟件 .............................................................................................617
16.1.4 可視分析軟件 .................................................................................................622
16.2 可視化開(kāi)發(fā)工具 ........................................................................................................623
16.2.1 應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)工具 .........................................................................................623
16.2.2 Web 應(yīng)用開(kāi)發(fā)工具.........................................................................................626
16.3 數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)挖掘軟件與開(kāi)發(fā)工具 ....................................................................627
16.4 可視化數(shù)據(jù)集資源 ....................................................................................................629
16.5 可視化信息資源 ........................................................................................................630
16.6 可視化研究機(jī)構(gòu) ........................................................................................................631
16.6.1 大陸可視化科研機(jī)構(gòu) .....................................................................................631
16.6.2 海外可視化科研機(jī)構(gòu) .....................................................................................632
前言
Visualization, as a discipline in computer science, is a rather young field of study. The field has made many advances over the past 25 years through tremendous basic and application-driven research efforts, and also successfully transferred some of these advances into products and services for data-intensive applications. Visualization as a problem-solving and knowledge discovery tool has become even more important as we enter the Big Data era. Its applications grow from scientific computing, engineering design, biomedicine, cyber security, and intelligence, to social science, transportation studies, and commerce. Visualization will be considered a basic skill, and will likely become part of the standard curriculum in science and engineering.
There is clearly a fast-growing interest in visualization as a discipline, a technology, or a practice. Over the years, I have been asked by many to suggest readings in visualization.So far, no book has ever managed to provide a comprehensive overview of the field,since even the good ones focus on a subarea of visualization, typically reflecting the author’s research endeavors. A visualization textbook is definitely needed. I know a few other book projects are underway, but this book is by far the most comprehensive one I have seen. It provides a fairly complete introduction to essential topics in visualization,as well as information on where the field is today, effectively serving the needs of both practitioners and future researchers in the field. As the field evolves rapidly to cope with demands from new applications and exploiting Big Data, I believe the authors will update the content regularly to reflect the latest and greatest developments in the field,which will make this book a lasting, valuable resource.
While visualization has become an active area of study and practice in the United States and Europe, visualization research and education in Asia would benefit from increased promotion and development. Thus, the publication of this textbook is timely. I praise the dedicated effort of Professor Wei Chen and his co-authors in creating this book, which will help accelerate visualization education, research, and practice in China and other Chinese-speaking countries. I hope to see this book translated into other languages. It will then become an important reference in the field of visualization. I found the book very informative and easy to read. I believe you will enjoy reading it.
Kwan-Liu Ma
Davis, CA
September 20, 2013
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浙江大學(xué)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)（CAD&CG）國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室陳為教授來(lái)電話，請(qǐng)我為他的新作《數(shù)據(jù)可視化》作序。陳為教授是我的老同事，也是我們實(shí)驗(yàn)室可視化方向的帶頭人?，F(xiàn)在他有新作出版，請(qǐng)我作序是對(duì)我的尊重，我哪有不懂之理。然而我猶豫了。我坦率地告訴他，我怕完不成任務(wù)，因?yàn)槲乙淹诵荻嗄?#xff0c;不再跟蹤學(xué)科前沿多年。陳為說(shuō)，他把書(shū)稿鏈接發(fā)給我，請(qǐng)我瀏覽以后再作定奪。我在瀏覽了《數(shù)據(jù)可視化》的內(nèi)容簡(jiǎn)介、前言、目錄和第1 章后，深感全書(shū)內(nèi)容十分豐富，架構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)，是我國(guó)學(xué)界和業(yè)界急需的一本好書(shū)。陳教授在信里還寫(xiě)道：“可否請(qǐng)您從可視化在中國(guó)的發(fā)展歷史、現(xiàn)狀、未來(lái)為這本書(shū)寫(xiě)一個(gè)序言，作為對(duì)我們的鼓勵(lì)?！弊x信后，我感到我寫(xiě)不出現(xiàn)狀和未來(lái)，寫(xiě)點(diǎn)我經(jīng)歷過(guò)的事情，以及談點(diǎn)作為過(guò)來(lái)人的體會(huì)和建議還是可以的，同時(shí)我感到作為可視化領(lǐng)域的一名老兵面對(duì)《數(shù)據(jù)可視化》這樣一本可視化新作、好書(shū)，又有愛(ài)不釋手和責(zé)無(wú)旁貸之感，當(dāng)即決定試試。
“可視化”或它的全稱“科學(xué)計(jì)算可視化”（Visualization in Scientific Computing，縮寫(xiě)為ViSC）一詞是在1987 年根據(jù)美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)召開(kāi)的“科學(xué)計(jì)算可視化研討會(huì)”內(nèi)容撰寫(xiě)的一份報(bào)告中正式提出的。在短短20 余年歷史中，科學(xué)計(jì)算可視化發(fā)展成為一個(gè)十分活躍的研究領(lǐng)域，新的研究分支不斷涌現(xiàn)，如出現(xiàn)了用以表示海量數(shù)據(jù)不同類型及其邏輯關(guān)系的信息可視化技術(shù)，以及將可視化與分析相結(jié)合的可視分析學(xué)研究方向?，F(xiàn)在又有了把“科學(xué)計(jì)算可視化”、“信息可視化”和“可視分析學(xué)”這三個(gè)分支整合在一起的新學(xué)科“數(shù)據(jù)可視化”。這是可視化研究領(lǐng)域的新起點(diǎn)，必將進(jìn)一步促進(jìn)學(xué)科交叉與融合，進(jìn)一步擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展，進(jìn)一步提高應(yīng)用水平。可以預(yù)期，這波數(shù)據(jù)可視化研究新浪潮必將推動(dòng)可視化學(xué)科研究和應(yīng)用向更寬、更深、更高的方向發(fā)展。事實(shí)上，這既是學(xué)界和業(yè)界的責(zé)任，也是廣大用戶的期待，因?yàn)楝F(xiàn)有的可視化技術(shù)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了用戶的期望。我舉一個(gè)親身體驗(yàn)來(lái)說(shuō)明我的這個(gè)論斷。去年8 月我的小孫女出生，面對(duì)可愛(ài)的小臉，腦海里不由得回憶起3 個(gè)月前看到兒子發(fā)來(lái)的那張?zhí)撼暡ㄈS影像時(shí)留下的印象：緊閉的雙目，高額頭和大鼻子。今天小天使雖然依然雙目緊閉，依然是高額頭，但鼻子一點(diǎn)也不大，反而顯得小巧、可愛(ài)，加上時(shí)張時(shí)合的小嘴，這張真實(shí)的小臉與那張高科技三維圖像相比不知要漂亮多少倍。這個(gè)事實(shí)說(shuō)明，今天的超聲波三維成像技術(shù)離用戶期望水平還相去甚遠(yuǎn)。我們?nèi)以诟兄x今天科技進(jìn)步讓我們提前3 個(gè)月看到了小孫女的真容的同時(shí)，也期望科學(xué)家們?cè)缛仗峁┍普娴奶喝S影像。
應(yīng)該說(shuō)，我們國(guó)家可視化方向的研究工作起步還是比較早的。國(guó)家自然科學(xué)基金委將科學(xué)計(jì)算可視化列為“八五”重點(diǎn)資助項(xiàng)目，國(guó)家科委也將其列為基礎(chǔ)研究專門(mén)項(xiàng)目給予資助。國(guó)內(nèi)一批圖形學(xué)研究中心，如浙江大學(xué)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、清華大學(xué)計(jì)算機(jī)系、中科院CAD 開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室和中科院軟件所等單位在20 世紀(jì)90年代初相繼開(kāi)展了可視化方向的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究。我們這一代人遇到的最大困難是信息閉塞，很多信息都是從國(guó)際學(xué)術(shù)交流中取得的。例如，我是在1991 年3 月至7 月在德國(guó)Encarnacao 教授領(lǐng)導(dǎo)的弗朗霍夫圖形學(xué)研究所（FhG-IGD）作訪問(wèn)研究，在MartinGoebel 博士領(lǐng)導(dǎo)的可視化研究室工作時(shí)接觸科學(xué)計(jì)算可視化研究方向的。我有幸與研究室內(nèi)一批年輕博士一起工作4 個(gè)月為我奠定了從事可視化學(xué)科的基礎(chǔ)?；貒?guó)后我在浙江大學(xué)CAD&CG 國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室大力倡導(dǎo)，并組織年輕教師和博士生開(kāi)展可視化方向的研究工作，很快出現(xiàn)了一批較高水平的研究成果，影響并推動(dòng)了可視化研究方向在國(guó)內(nèi)普及?；诳梢暬较虻膹V泛應(yīng)用背景，我們從1993 年9 月起在浙江大學(xué)為全校理工科碩士和博士研究生開(kāi)設(shè)“科學(xué)計(jì)算可視化”全校性選修課。1995 年4 月23 日至27 日由我們實(shí)驗(yàn)室牽頭舉辦了虛擬現(xiàn)實(shí)與科學(xué)計(jì)算可視化國(guó)際研討會(huì)（International Workshop on VR-ViSC）。同時(shí)為國(guó)內(nèi)青年學(xué)者和學(xué)生舉辦同名高級(jí)研討班，請(qǐng)出席國(guó)際研討會(huì)的一批國(guó)內(nèi)外著名學(xué)者為國(guó)內(nèi)高級(jí)研討班學(xué)員作報(bào)告，取得了很好的效果。這應(yīng)是我國(guó)第一次舉辦VR-ViSC 專題國(guó)際研討會(huì)和同名國(guó)內(nèi)高級(jí)研討班，讓國(guó)外學(xué)者有機(jī)會(huì)了解我國(guó)學(xué)者在這個(gè)領(lǐng)域的研究成果，也讓國(guó)內(nèi)學(xué)者和學(xué)生有機(jī)會(huì)接觸世界一流學(xué)者。我想借此機(jī)會(huì)向Encarnacao 教授表示我們最誠(chéng)摯的謝意，是他幫助我們解決了國(guó)外學(xué)者來(lái)華的費(fèi)用。歐洲學(xué)者費(fèi)用是他出面向歐盟申請(qǐng)的，北美加拿大和美國(guó)學(xué)者來(lái)華費(fèi)用也是Encarnacao 教授出面通過(guò)他的老朋友Larry L. Rosenblum 教授向美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)申請(qǐng)的。Larry 是美國(guó)海軍研究生院教授，曾任美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)計(jì)算機(jī)學(xué)部主任。直到2006 年4 月16 日我的一批國(guó)外老朋友應(yīng)邀參加我的70 歲生日慶祝大會(huì)，幾位老朋友到我的新居做客，其中就有Larry，這是他第一次訪問(wèn)中國(guó)。我如此冗長(zhǎng)地介紹1995 年研討會(huì)和一批國(guó)外老朋友無(wú)非是想強(qiáng)調(diào)國(guó)際學(xué)術(shù)交流的重要，以及強(qiáng)調(diào)國(guó)外一流學(xué)者的敬業(yè)精神值得我們永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)。1996 年9 月由石教英、蔡文立等編著的《科學(xué)計(jì)算可視化算法與系統(tǒng)》一書(shū)由科學(xué)出版社出版。這應(yīng)是我國(guó)學(xué)者編著的第一本可視化教材，曾在國(guó)內(nèi)高校應(yīng)用多年，遺憾的是至今沒(méi)有更新再版。計(jì)算機(jī)類教科書(shū)哪有十幾年不更新的，早該淘汰了。
我除了欣賞《數(shù)據(jù)可視化》一書(shū)內(nèi)容翔實(shí)、架構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)、圖表精美外，我更欣賞和看重的是本書(shū)前言里列出的執(zhí)筆者，也就是作者名單。這張名單清晰地表明各個(gè)章節(jié)的作者姓名。我欣賞的就是這種既強(qiáng)調(diào)知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)，又明確文責(zé)自負(fù)的做法。我一直認(rèn)為我國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)不力是制約我國(guó)科技創(chuàng)新的罪魁禍?zhǔn)?#xff01;我欣賞陳為教授嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹R(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)意識(shí)和實(shí)踐。保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)從我們每個(gè)科技工作者做起當(dāng)然是應(yīng)該的，但我更希望我國(guó)各級(jí)?科技主管重視知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)對(duì)我國(guó)科技創(chuàng)新的影響問(wèn)題，也希望各級(jí)行政執(zhí)法主管嚴(yán)格執(zhí)法，嚴(yán)格保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)。更希望中央媒體能像報(bào)道全國(guó)道德模范一樣報(bào)道一批因知識(shí)產(chǎn)權(quán)而致富的知識(shí)分子實(shí)例。我想一旦知識(shí)產(chǎn)權(quán)可以致富意識(shí)深入人心，榜樣的力量就將是無(wú)窮的。
最后請(qǐng)容許我再向青年學(xué)者說(shuō)幾句心里話。你們從事的可視化研究領(lǐng)域?qū)賾?yīng)用基礎(chǔ)研究范疇，具有很強(qiáng)的應(yīng)用性，因此希望你們重視應(yīng)用研究，做有用的研究，多與產(chǎn)業(yè)界聯(lián)系；不要隨波逐流跟著考核指揮棒走，一味追逐論文數(shù)、獎(jiǎng)項(xiàng)數(shù)和科研經(jīng)費(fèi)數(shù)；學(xué)術(shù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)是影響力，而不是這個(gè)數(shù)那個(gè)數(shù)，分學(xué)術(shù)影響力和產(chǎn)業(yè)影響力兩類：學(xué)術(shù)影響力看的是發(fā)表的學(xué)術(shù)論文級(jí)別，真正有影響力的論文只有頂級(jí)論文，能產(chǎn)出頂級(jí)論文的只有少數(shù)人，且只能在其創(chuàng)造力旺盛的有限歲月才有可能發(fā)表頂級(jí)學(xué)術(shù)論文；產(chǎn)業(yè)影響力是看你的成果在產(chǎn)業(yè)界的應(yīng)用效果，所有有真才實(shí)學(xué)的人都能有所貢獻(xiàn)，且可能是終生都會(huì)有所貢獻(xiàn)。你可能會(huì)說(shuō)沒(méi)有論文，拿不到博士學(xué)位，升不了職稱，沒(méi)有科研經(jīng)費(fèi)無(wú)法帶研究生，等等。是的，這里就有個(gè)度以及你的看法問(wèn)題，這就是先賢王陽(yáng)明先生說(shuō)的“良知”（我們對(duì)事物的最初反應(yīng)，也是我們本性的表現(xiàn)）；王陽(yáng)明還提出“致良知”說(shuō)，就是指我們應(yīng)該遵從自己的良知而行，即將良知付諸實(shí)踐。因此，這是一個(gè)復(fù)雜而又現(xiàn)實(shí)的問(wèn)題，我前面說(shuō)了“不要隨波逐流”，現(xiàn)在又說(shuō)要“致良知”，即要按自己想清楚的去做，一句話就是：要獨(dú)立思考，不要隨大流。
東拉西扯地寫(xiě)了一大堆，請(qǐng)陳教授諒解，也請(qǐng)諸位讀者諒解。
石教英
浙江大學(xué)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室
2013 年9 月11 日
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數(shù)據(jù)的采集、提取和理解是人類感知和認(rèn)識(shí)世界的基本途徑之一，數(shù)據(jù)可視化為人類洞察數(shù)據(jù)的內(nèi)涵、理解數(shù)據(jù)蘊(yùn)藏的規(guī)律提供了重要的手段。
隨著數(shù)據(jù)時(shí)代的來(lái)臨，大數(shù)據(jù)的分析、挖掘與可視化已經(jīng)成為信息技術(shù)發(fā)展的迫切需求。面對(duì)當(dāng)前科學(xué)可視化、信息可視化、可視分析研究和應(yīng)用的新形勢(shì)，需要發(fā)展新的復(fù)雜數(shù)據(jù)的處理、分析與可視化方法，并圍繞實(shí)際科學(xué)和社會(huì)問(wèn)題的求解設(shè)計(jì)高效的人機(jī)交互界面。目前，國(guó)內(nèi)急需面向信息時(shí)代中各類數(shù)據(jù)特性和應(yīng)用領(lǐng)域介紹數(shù)據(jù)可視化基本理論與方法的工具書(shū)。
本書(shū)從研究者的視角，介紹了數(shù)據(jù)可視化的定義、方法、功效和實(shí)用軟件，可作為初學(xué)者入門(mén)的向?qū)?#xff0c;是有關(guān)科研和教育人員從事可視化研究和開(kāi)發(fā)的一本實(shí)用的參考書(shū)。全書(shū)共有16 章，分為4 篇：基礎(chǔ)篇、時(shí)空數(shù)據(jù)篇、非時(shí)空數(shù)據(jù)篇和用戶篇。
基礎(chǔ)篇（第1~4 章）闡述數(shù)據(jù)可視化的基礎(chǔ)理論和概念，從人的感知和認(rèn)知出發(fā)，介紹數(shù)據(jù)模型和可視化基礎(chǔ)。第1 章闡述可視化的定義、作用和發(fā)展歷史，給出數(shù)據(jù)可視化的現(xiàn)代意義和分類。第2 章詳細(xì)介紹視覺(jué)感知和認(rèn)知的基本原理、顏色模型和可視化編碼原則。第3 章介紹數(shù)據(jù)模型、數(shù)據(jù)定義、數(shù)據(jù)組織與管理、數(shù)據(jù)分析與挖掘等基本概念。第4 章闡述數(shù)據(jù)可視化基礎(chǔ)，包括可視化流程、圖形符號(hào)、視覺(jué)變量和評(píng)估方法等內(nèi)容。根據(jù)數(shù)據(jù)的時(shí)空特性，數(shù)據(jù)可分為時(shí)空數(shù)據(jù)和非時(shí)空數(shù)據(jù)。
時(shí)空數(shù)據(jù)篇（第5~8 章）介紹含有空間坐標(biāo)或時(shí)間信息的數(shù)據(jù)的可視化方法，此類數(shù)據(jù)通過(guò)測(cè)量?jī)x器在真實(shí)物理空間中采集或由科學(xué)計(jì)算模擬生成?？臻g數(shù)據(jù)可分為標(biāo)量、向量和張量三大類。第5 章介紹空間標(biāo)量場(chǎng)數(shù)據(jù)可視化，主要涵蓋一維、二維和三維空間的標(biāo)量場(chǎng)數(shù)據(jù)。第6 章介紹含有地理信息的空間數(shù)據(jù)的可視化技術(shù)。第7 章介紹大尺度或隨時(shí)間變化的空間標(biāo)量場(chǎng)數(shù)據(jù)的可視化解決方案和挑戰(zhàn)，空間向量場(chǎng)和張量場(chǎng)數(shù)據(jù)的可視化方法，多變量空間數(shù)據(jù)場(chǎng)的可視化。第8 章關(guān)注帶有時(shí)間信息的數(shù)據(jù)可視化，包括時(shí)間屬性可視化、多變量時(shí)變型數(shù)據(jù)可視化和流數(shù)據(jù)可視化。
非時(shí)空數(shù)據(jù)篇（第9~12 章）描述非結(jié)構(gòu)和非幾何的抽象數(shù)據(jù)的可視化，這類數(shù)據(jù)既存在于真實(shí)物理空間，也存在于社會(huì)空間和網(wǎng)絡(luò)信息空間。第9 ～ 12 章分別介紹層次結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)可視化、文本數(shù)據(jù)可視化、跨媒體數(shù)據(jù)可視化和復(fù)雜高維多元數(shù)據(jù)可視化。特別地，非時(shí)空數(shù)據(jù)具有高維、大尺度、異構(gòu)、復(fù)雜等特點(diǎn)。第12 章介紹最新的有關(guān)復(fù)雜高維多元數(shù)據(jù)可視化的方法，處理對(duì)象包括多變量非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、大規(guī)模數(shù)據(jù)、異構(gòu)數(shù)據(jù)和不確定性數(shù)據(jù)等。
用戶篇（第13~16 章）介紹實(shí)際應(yīng)用中各類數(shù)據(jù)可視化需采用的共性、技術(shù)和工具以及具體的應(yīng)用系統(tǒng)。第13 章介紹可視化中的交互方法，包括交互準(zhǔn)則、交互分類和相關(guān)技術(shù)。第14 章介紹可視化評(píng)測(cè)，闡述可視化評(píng)測(cè)的因素、方法、流程和具體實(shí)例。第15章介紹面向科學(xué)計(jì)算、生命醫(yī)學(xué)、網(wǎng)絡(luò)安全、商業(yè)智能和金融等領(lǐng)域的可視化技術(shù)。第16 章介紹可視化系統(tǒng)，包括應(yīng)用系統(tǒng)、數(shù)據(jù)資源、開(kāi)發(fā)工具和全球重要的可視化研究小組等信息。
本書(shū)作者
于2013 年6 月
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的数据可视化（全彩）（大数据丛书，首次全面细致地梳理了可视化理论，方法、工具与应用案例。马匡六教授、石教英教授鼎力推荐，十二五国家重点图书出版规划项目）...的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。
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