康二梅

（甘肅省基礎(chǔ)地理信息中心，甘肅蘭州 730000；武漢大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，湖北武漢430079）

極差數(shù)據(jù)在統(tǒng)計(jì)專題圖中的可視化表達(dá)

康二梅

（甘肅省基礎(chǔ)地理信息中心，甘肅蘭州 730000；武漢大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，湖北武漢430079）

統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)是地圖的重要補(bǔ)充數(shù)據(jù)，對(duì)常規(guī)統(tǒng)計(jì)專題地圖來(lái)說(shuō)，可視化表現(xiàn)手段和方法已比較成熟，但在處理差額較大數(shù)據(jù)時(shí)往往達(dá)不到比較理想的效果。通過(guò)對(duì)統(tǒng)計(jì)專題地圖性質(zhì)及用途的分析，研究和總結(jié)了適宜不同的制圖要素和不同的用圖對(duì)象的極差數(shù)據(jù)可視化表達(dá)的方法。

極差數(shù)據(jù)；專題地圖；可視化

統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)是各種社會(huì)經(jīng)濟(jì)現(xiàn)象的反映,將統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)納入專題圖不僅使統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)符號(hào)化、可視化，比單純的數(shù)據(jù)表格更直觀、生動(dòng)和形象,也使專題地圖在保留了地圖良好的形象性、動(dòng)態(tài)性和交互探究性的同時(shí)具有更強(qiáng)的表現(xiàn)力和說(shuō)服力，容易被大眾接受。近年來(lái)反映全國(guó)及各省所取得成就的政績(jī)地圖、經(jīng)濟(jì)地圖（集）、在線動(dòng)態(tài)制圖、各類領(lǐng)導(dǎo)工作用圖等都是統(tǒng)計(jì)專題地圖。表現(xiàn)統(tǒng)計(jì)專題時(shí)，常會(huì)遇見(jiàn)差額較大的數(shù)據(jù)需要同時(shí)表現(xiàn)，目前已有很多方法可供參考和使用，但仔細(xì)分析要真正準(zhǔn)確地反映還需要認(rèn)真選擇，本文通過(guò)筆者對(duì)大量統(tǒng)計(jì)地圖性質(zhì)、用途及可視化表達(dá)方法的分析和研究，總結(jié)了極差數(shù)據(jù)可視化表達(dá)的方法和手段,并親身進(jìn)行了驗(yàn)證。針對(duì)不同的制圖要素和不同的用圖對(duì)象得出適宜的可視化表達(dá)的方法。

1 統(tǒng)計(jì)專題地圖的特點(diǎn)及常規(guī)編制方法

統(tǒng)計(jì)專題地圖是專題地圖的一種，是運(yùn)用統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)反映制圖對(duì)象數(shù)量特征的一種圖型。它可形象地反映、揭示統(tǒng)計(jì)項(xiàng)目和同一項(xiàng)目?jī)?nèi)不同統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)間的同一性和差異性，以分析它們?cè)谧匀缓蜕鐣?huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)中的分布特征；主要表現(xiàn)各種社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的特征、規(guī)模、水平、結(jié)構(gòu)、地理分布、相互依存關(guān)系及其發(fā)展趨勢(shì)。

常規(guī)的編制方法有[1-3]：①分區(qū)統(tǒng)計(jì)圖法：根據(jù)各區(qū)劃單位（通常是行政區(qū)劃單位）的統(tǒng)計(jì)資料，將事物總的數(shù)量指標(biāo)繪成不同形式的圖形，配置在地圖上該區(qū)劃單位之內(nèi)，借圖形的大小或多少，表示各區(qū)劃單位同一事物數(shù)量上的差別，常用的圖形有簡(jiǎn)單的幾何圖形、結(jié)構(gòu)圖、柱狀圖、水平條形圖等；②分級(jí)統(tǒng)計(jì)圖法：按行政區(qū)域或經(jīng)濟(jì)區(qū)域，以不同顏色或線劃符號(hào)表示經(jīng)濟(jì)活動(dòng)相對(duì)指標(biāo)的差異；③定位統(tǒng)計(jì)圖表法：將固定地點(diǎn)的統(tǒng)計(jì)資料繪成不同形式的圖形，配置在地圖的相應(yīng)地點(diǎn)上，以表示事物的數(shù)量特征和在一定周期內(nèi)的變化。以上3種表示方法雖有其本質(zhì)上的不同，但在某些形式上仍有相近或相同的地方，統(tǒng)計(jì)地圖的編制是將眾多的數(shù)據(jù)分級(jí)，使成員數(shù)據(jù)出現(xiàn)可比性，又不出現(xiàn)數(shù)據(jù)的失真，由于統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)成員之間的差異，在分級(jí)時(shí)出現(xiàn)大極差數(shù)據(jù)在所難免，這給分級(jí)和表達(dá)帶來(lái)了困難。

2 極差數(shù)據(jù)處理方法與手段

2.1 分段等差標(biāo)尺

根據(jù)數(shù)值的分布規(guī)律劃分幾個(gè)數(shù)值區(qū)間以對(duì)應(yīng)不同的比率，隨著數(shù)值的增大，人為縮小比例差距，在圖面上一定程度地節(jié)省了空間。但在使用這種表示方法時(shí)分段比率不宜超過(guò) 2種，而且分段時(shí)一定要注意各段間的相互關(guān)系和對(duì)比，要大概成比例。這種做法的缺點(diǎn)是無(wú)形之中縮小了數(shù)據(jù)間的實(shí)際差距，一定程度地減弱了內(nèi)部對(duì)比關(guān)系，同時(shí)隨著數(shù)值的增大，由于比例尺的變化導(dǎo)致數(shù)值精度也會(huì)逐漸降低。

圖1[4]是按行業(yè)區(qū)分社會(huì)固定資產(chǎn)投資統(tǒng)計(jì)圖，共分了4個(gè)數(shù)據(jù)段：第一段0～100億元，公差為100；第二段100～500億元，公差為400；第三段500～1 000億元，公差為500；第四段1 000～7 000億元，公差為2000。分級(jí)較多給讀數(shù)帶來(lái)困難的同時(shí)，很大程度地縮小了數(shù)據(jù)間的差異，而且公差100、400、500、2000對(duì)應(yīng)標(biāo)尺比率也不理想，除了沒(méi)有達(dá)到大致成比例外，我們可以看出圖例中相差400的反而比相差500的刻度長(zhǎng)，所以說(shuō)這不是一個(gè)很好的可視化表達(dá)方法。

2.2 折斷法加注數(shù)字

將數(shù)值超出刻度范圍之外的圖形打斷并加注上數(shù)字說(shuō)明，這種表示方法適合大量數(shù)據(jù)中僅有個(gè)別數(shù)據(jù)較大時(shí)，跟第一種方法一樣也會(huì)縮小數(shù)據(jù)間的內(nèi)部對(duì)比關(guān)系。不過(guò)，這種表示方法的缺點(diǎn)可通過(guò)改變符號(hào)色彩達(dá)到一定程度的緩解，比如加重折斷柱子的用色，增強(qiáng)視覺(jué)沖擊，在直觀性上能一定程度的漸弱因?yàn)橹谱鞣椒ǜ淖兌鸬膬?nèi)部關(guān)系誤差。圖 2[4]反映了中東部改革開(kāi)放30年來(lái) GDP的變化，相比較東部地區(qū)2007年GDP較大，這里采用了折斷加注數(shù)字的方法，不過(guò)要是將折斷柱子的上部分加重色彩應(yīng)該效果會(huì)更好。

圖1 按行業(yè)區(qū)分社會(huì)固定資產(chǎn)投資統(tǒng)計(jì)圖

圖2 改革開(kāi)放30年GDP變化圖

2.3 定長(zhǎng)回折法

固定標(biāo)度尺長(zhǎng)度，對(duì)較大的數(shù)據(jù)采取折斷圖形并疊加的方法。但如若極差數(shù)據(jù)較多時(shí)，折回得多了圖形將會(huì)較大，美觀性不好。圖 3[4]是全國(guó)少數(shù)民族人口數(shù)的分區(qū)統(tǒng)計(jì)圖，少數(shù)民族人口較多的省市數(shù)量不是太多，這時(shí)采用定長(zhǎng)回折法還是比較理想的。

圖3 少數(shù)民族人口分布統(tǒng)計(jì)圖

圖4 分省入境旅游人數(shù)統(tǒng)計(jì)圖

2.4 局部擴(kuò)大法

局部擴(kuò)大法是針對(duì)少數(shù)過(guò)小的數(shù)值可視化表達(dá)的方法。如一般小于0.3mm的擴(kuò)大到0.3mm，小于3°的擴(kuò)大至3°。但這種表示方法常見(jiàn)的問(wèn)題是往往會(huì)造成不一樣的數(shù)據(jù)生成一樣的圖形，直觀性不強(qiáng)，此時(shí)可采用將較小數(shù)據(jù)同時(shí)放大若干倍的方式處理，至于放大倍數(shù)應(yīng)根據(jù)具體情況而定了，要分析數(shù)據(jù)分布情況選好放大的分界點(diǎn)，比如放大數(shù)據(jù)是3以下的，那放大后肯定要保持和3的相互關(guān)系，不能比3更大。圖4[4]是全國(guó)各省份入境旅游人數(shù)的分區(qū)統(tǒng)計(jì)地圖，圖中對(duì)極個(gè)別（如寧夏回族自治區(qū)）人數(shù)較少的省份采用了放大2倍處理。

2.5 不等寬柱形

對(duì)不同數(shù)值采用不等寬柱形，對(duì)應(yīng)不同比率的標(biāo)度尺。這樣會(huì)有多個(gè)刻度，給讀者快速獲取信息造成影響。如圖5[5]所示，柱子寬度有單寬度、2倍寬度、3倍寬度及4倍寬度，讀數(shù)時(shí)分別對(duì)應(yīng)正常刻度、2倍刻度、3倍刻度及4倍刻度。

圖5 對(duì)外經(jīng)濟(jì)合作完成營(yíng)業(yè)額統(tǒng)計(jì)圖

圖6 耕地、林地、草地分布統(tǒng)計(jì)圖

2.6 零錢法

設(shè)計(jì)不同大小的定值符號(hào)分別代表一定數(shù)值，讀數(shù)只需要簡(jiǎn)單的數(shù)符號(hào)個(gè)數(shù)，是很直觀的數(shù)值表示方法，估讀較準(zhǔn)確，不過(guò)定值符號(hào)最好設(shè)計(jì)在2～3種，同時(shí)，各定值符號(hào)間大致保持對(duì)應(yīng)數(shù)值的比例。圖6[6]是武威市分縣耕地、林地、草地分布情況的統(tǒng)計(jì)圖，這里因數(shù)據(jù)比較單一只設(shè)計(jì)了一種定值符號(hào)代表20萬(wàn)畝，為了方便讀數(shù)，將符號(hào)每5個(gè)為一組進(jìn)行排列，很大程度上方便了讀者閱讀。

2.7 面積對(duì)比

這種方法常用的符號(hào)有圓（見(jiàn)圖7）以及圓派生出來(lái)的半圓（見(jiàn)圖8）和扇形（見(jiàn)圖9、圖10）等，還有正方形（見(jiàn)圖11）以及正方形派生出來(lái)的三角形（見(jiàn)圖12）等[4]。

這種表示方法可以說(shuō)是最直觀也最簡(jiǎn)單的表示方式，讀專題圖有最基本的 2層信息：①圖形的相互關(guān)系，一眼看過(guò)去就能讀出指標(biāo)的大小對(duì)比；②刻度，這種表示方法有嚴(yán)格的數(shù)學(xué)比率關(guān)系，根據(jù)圖例可以量測(cè)每一個(gè)圖形的準(zhǔn)確數(shù)值。圖13[7]反映了隴南市分區(qū)規(guī)模以上工業(yè)總產(chǎn)值。這種表示方法還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是可以針對(duì)用圖對(duì)象選擇適宜的圖例結(jié)構(gòu)。如果讀者只需要相互關(guān)系或大概的估值，那么這時(shí)可以將圖例進(jìn)行簡(jiǎn)化，如圖14[4]所示，在表示城市人口時(shí)，人口規(guī)模應(yīng)該是大家最為關(guān)心的，這時(shí)我們可以將圖例按慣常的城市人口規(guī)模劃分界線進(jìn)行圖例說(shuō)明。

圖7 專利授權(quán)數(shù)30年變化統(tǒng)計(jì)圖

圖8 文化程度30年變化統(tǒng)計(jì)圖

圖9 地區(qū)生產(chǎn)總值30年變化統(tǒng)計(jì)圖

圖10 人口平均壽命30年變化統(tǒng)計(jì)圖

圖11 財(cái)政收入30年變化統(tǒng)計(jì)圖

圖12 建筑業(yè)增加值30年變化統(tǒng)計(jì)圖

圖13 隴南市分區(qū)規(guī)模以上工業(yè)總產(chǎn)值

圖14 城市規(guī)模統(tǒng)計(jì)圖

3 極差數(shù)據(jù)可視化手段分析評(píng)價(jià)

專題統(tǒng)計(jì)地圖可視化手段根據(jù)地圖的性質(zhì)、用途要求應(yīng)有所調(diào)整，這就要求必須根據(jù)實(shí)際需要來(lái)選擇合適的表現(xiàn)手段以滿足讀者需要。比如，科學(xué)圖集和公眾地圖就有差異，前者更強(qiáng)調(diào)數(shù)值的精確性及可靠性，所以分段等差標(biāo)尺、局部放大等可視化表達(dá)就不太適合；公眾地圖主要強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)的直觀性，首先需考慮圖形對(duì)視覺(jué)的沖擊感受，數(shù)據(jù)的精確程度要求相應(yīng)稍低一些。不過(guò)在公眾地圖中，不同的用圖對(duì)象對(duì)數(shù)據(jù)的要求程度及側(cè)重點(diǎn)也不一樣，有的在乎數(shù)據(jù)的整體情況，有的卻更在乎數(shù)據(jù)間的變化規(guī)律或強(qiáng)調(diào)對(duì)比關(guān)系，這就要求表現(xiàn)手段也應(yīng)有所變化。強(qiáng)調(diào)對(duì)比關(guān)系或變化規(guī)律的最好不采用如分段等差標(biāo)尺、折斷法加注數(shù)字、局部放大等可視化手段。如《地圖見(jiàn)證輝煌——中國(guó)改革開(kāi)放30年》地圖集主要是反映全國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)在30年間的巨大變化，強(qiáng)調(diào)的是對(duì)比關(guān)系，此時(shí)應(yīng)盡可能實(shí)事求是，實(shí)在表示不下的可采用面積對(duì)比。

還有，專題統(tǒng)計(jì)可視化表達(dá)也應(yīng)根據(jù)專題現(xiàn)象和物體的空間分布特征而有所區(qū)別。比如，分段等差標(biāo)尺較適合數(shù)據(jù)分布有階段性區(qū)間分布規(guī)律的專題統(tǒng)計(jì)；折斷法加注數(shù)字、局部擴(kuò)大法、定長(zhǎng)回折法、不等寬柱形法適合極差數(shù)據(jù)較少的情況，當(dāng)極差數(shù)據(jù)較多時(shí)，表示的圖形或表格就會(huì)比較龐大，影響美觀；零錢法、面積對(duì)比法比其他可視化手段適應(yīng)范圍更廣一些。

4 結(jié) 語(yǔ)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，社會(huì)對(duì)地圖的日益需求和廣泛使用為地圖制作創(chuàng)造了良好的條件，再加上傳輸論、符號(hào)學(xué)、模型論、感受論、信息論等新理論的不斷滲透介入，地圖內(nèi)容、類型、表示方法和整飾手段得以不斷變革和創(chuàng)新，近年來(lái)隨著表達(dá)指標(biāo)整飾手段的改進(jìn)，出現(xiàn)了不少新的圖形，同時(shí)在不同條件下對(duì)現(xiàn)有的表示方法和表示手段進(jìn)行轉(zhuǎn)換，形成了統(tǒng)計(jì)專題地圖可視化表達(dá)的新變種，所以，我們還需要不斷地探索和總結(jié)。以上是筆者的工作積累和經(jīng)驗(yàn)，希望能給讀者一點(diǎn)啟發(fā)和參考。

[1] 祝國(guó)瑞，尹貢白，徐永利，等.地圖設(shè)計(jì)與編繪[M].武漢：武漢大學(xué)出版社，2003

[2] 俞連笙，王濤.地圖整飾[M].北京：測(cè)繪出版社，1995

[3] 黃仁濤，龐小平，馬晨燕.專題地圖編制[M].武漢：武漢大學(xué)出版社，2003

[4] 李永雄，徐根才，王東華，等.地圖見(jiàn)證輝煌-中國(guó)改革開(kāi)放30年[M].北京：中國(guó)地圖出版社，2008

[5] 牛岸英，施建勇，魯明東，等.甘肅省地圖集[M].西安：西安地圖出版社，2009

[6] 施建勇，陳春玲，康二梅，等.武威市地圖集[M].西安：西安地圖出版社，2006

[7] 施建勇，陳春玲，康二梅，等.隴南市地圖集[M].西安：西安地圖出版社，2010

Poor Data Visualization Expression Method in the Thematic Maps

by KANG Ermei

Statistical data isan important complement to the map data, to the conventional statisticfor special map,visual performance means and method is more mature,but in dealing with the bigger difference when data often hit an ideal effect.This article analyzed the statistical propertiesand USESspecial map,researched and summed up the appropriate poor data visualization expression method and means.

poor data,thematic maps,visualization

2012-02-14

P285

B

1672-4623(2012)03-0163-03

康二梅，工程師，主要從事地圖與地理信息工程設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)工作。