毛虹力，金 冬

（南京林業(yè)大學 家居與工業(yè)設(shè)計學院，江蘇 南京 210037）

0 引言

信息可視化最早可追溯到遠古時代，那時人們通過用烏龜殼、樹皮、貝殼等物件展示作為一個標記來記錄生活中所發(fā)生的事物。信息可視化，是在1980年代科學計算可視化技術(shù)出現(xiàn)的同時而被提出來的，具有實質(zhì)性的重要意義[1]。隨著社會進步、科技發(fā)展以及新型技術(shù)的出現(xiàn)，使人們創(chuàng)造信息數(shù)據(jù)的能力大幅度提高。面對大量繁雜的信息數(shù)據(jù)，人們是很難在短期內(nèi)對其進行處理、剖析、歸納的。為了解決這一難題，人們開始對信息可視化應用途徑進行研究與探索。

1 信息可視化概述

信息可視化（Information visualization）是可視化技術(shù)在非空間數(shù)據(jù)領(lǐng)域的應用，通過利用圖形方面的技術(shù)與方法（軟件、程序語言等）增強數(shù)據(jù)呈現(xiàn)效果，讓人們更好地瀏覽、理解、分析數(shù)據(jù)，并且從中發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)之間所存在的隱秘關(guān)系。通俗的來講，信息可視化實際上是可視化的界面，是人機交互技術(shù)的綜合研究。信息可視化包括了不少的內(nèi)容，它包括交互設(shè)計、視覺設(shè)計、信息圖形、知識可視化等方面。信息可視化是涉及領(lǐng)域是非常廣泛，他能夠應用到交通、醫(yī)療、公安、商業(yè)、氣象、天文、地理等多項領(lǐng)域之中。不得不說，信息可視化對國家科技進步、經(jīng)濟發(fā)展對重大意義。隨著可視化在更多領(lǐng)域的發(fā)展和應用，其含義也在不斷延伸[2]。

2 信息可視化的特點

在處理龐大雜亂的數(shù)據(jù)信息的過程中，信息可視化相比其他呈現(xiàn)方式更加具有直觀性、高效性、前瞻性、趣味性等強有力的特點。

2.1 直觀性

信息可視化是對數(shù)據(jù)信息進行儲存、分析、展示的一個系統(tǒng)化的過程。它將龐大復雜的數(shù)據(jù)信息以圖像圖表的呈現(xiàn)形式輸出；將用戶沒耐心閱讀的生硬文字轉(zhuǎn)化為通俗易懂的圖示圖表，運用直觀的視覺表現(xiàn)效果來替代難以理解的知識概念。最終展示出來的信息有條有理、主次分明，大大地提升了文本內(nèi)容的可讀性以及信息數(shù)據(jù)展示的可讀性[3]。

2.2 高效性

信息可視化對數(shù)據(jù)信息處理的過程，實際上是快速替用戶對數(shù)據(jù)信息進行分析、展示等一個過程，這個過程免去了用戶自行對信息數(shù)據(jù)處理的全部程序。用戶運用可視化技術(shù)將數(shù)據(jù)信息重新編碼，用分析處理后的結(jié)果代替信息產(chǎn)生和發(fā)展的過程，使用戶省略了對信息的分析與發(fā)現(xiàn)階段，直接進入最后結(jié)論展示階段。

2.3 前瞻性

所謂前瞻性，實際就是信息可視化能夠快速分析最新趨勢、擁有預知未來的能力。在這個快速發(fā)展的社會，企業(yè)能夠通過收集相關(guān)業(yè)務的數(shù)據(jù)，可以為企業(yè)領(lǐng)導者提供更多的機會、選擇以及收入。數(shù)據(jù)采集的越豐富多樣，剖析的結(jié)果就越準確?，F(xiàn)在，大部分行業(yè)發(fā)展是需要對未來形勢進行預測、分析，在進行判斷、選擇的。

3 信息可視化的基本過程與分類

3.1 信息可視化的基本過程

信息可視化完整的流程應該包括信息數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)處理分析、可視化呈現(xiàn)、人機交互四個過程。數(shù)據(jù)采集分為內(nèi)部數(shù)據(jù)采集和外部數(shù)據(jù)獲得兩個方面。信息數(shù)據(jù)量的多少決定了信息可視化的最終效果。數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)分析師進行可視化的條件。前期數(shù)據(jù)收集所得到的信息數(shù)據(jù)進行智能篩選，將與關(guān)鍵詞無關(guān)的進行刪除，減少可視化結(jié)果的誤差。數(shù)據(jù)之間往往存在隱藏關(guān)系，需要進一步探索、挖掘才能夠分析出來。如果數(shù)據(jù)處理發(fā)生錯誤，可視化所得到的結(jié)論將會誤導企業(yè)高層領(lǐng)導做出錯誤的決策。對數(shù)據(jù)進行處理分析后，就到了可視化呈現(xiàn)這一環(huán)節(jié)?？梢暬尸F(xiàn)是整個信息可視化做關(guān)鍵的一部分。實際上，可視化呈現(xiàn)是指將前期處理、分析后的信息數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為圖標、圖形、圖片等可視化元素呈現(xiàn)。人機交互是與用戶進行溝通交流的通道。常用的交互方式有點擊、縮放、滾動、顏色或者大小變化等。一套完整的、系統(tǒng)的人機交互設(shè)計能給瀛湖帶來良好的用戶體驗，只有給用戶帶來良好的用戶體驗后，才能將信息可視化的結(jié)果轉(zhuǎn)化為有價值的信息[4]。

3.2 信息可視化的分類

（1）數(shù)據(jù)類型

在從多分類中，按數(shù)據(jù)類型分類相比其他分類對使用用戶來說是更加簡單易懂、一目了然的。所以它深受用戶的喜愛、應用頻繁。按數(shù)據(jù)類型分類信息可視化可分為一維數(shù)據(jù)、二維數(shù)據(jù)、三維數(shù)據(jù)、多維數(shù)據(jù)、空間數(shù)據(jù)、層次數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡數(shù)據(jù)等。首先，我們來談談前面兩種數(shù)據(jù)。一維數(shù)據(jù)是指一條線上，其線上每個點的位置可以用一個或者多個數(shù)據(jù)值來表示。而二維數(shù)據(jù)是在同一個空間顯示其所囊括兩個屬性的數(shù)據(jù)，就像坐標軸里的 X、Y軸上的值。二維數(shù)據(jù)可視化中較為典型的例子就是用經(jīng)緯度來表達的地理位置數(shù)據(jù)。

（2）顯示技術(shù)

根據(jù)顯示技術(shù)進行分類擁有很強的視覺效果。按其分類能將可視化分為以下幾類：面向像素的技術(shù)，顧名思義就是利用像素點來顯示數(shù)據(jù)值；幾何投影技術(shù)，該技術(shù)相比其他技術(shù)是比較“有趣味化”的顯示技術(shù)。此類技術(shù)更加適合應用于多維和規(guī)模較小的數(shù)據(jù)庫進行?；趲缀瓮队凹夹g(shù)信息可視化能給使用用戶帶來良好的用戶體驗。層次顯示技術(shù)，該技術(shù)適用于條理清晰、層次明顯的數(shù)據(jù)集合。樹狀圖是此顯示技術(shù)中具有代表性的一種[5]。

（3）多因素

單方面只考慮一個因素來對事物分類是遠遠不夠的，信息可視化的分類也不例外。通過國外對可視化的研究，我們能夠了解到除了需要考慮上文提的三個方面進行分類之外，還需要考慮顯示方式、交互方式等方面。而且，還提出了同時考慮多個方面來進行分類的方案。

4 信息可視化的應用途徑

4.1 交通管理

在社會經(jīng)濟快速發(fā)展下，城市交通面臨極大的壓力和挑戰(zhàn)，如何正確有效地管理交通成為了城市的焦點。信息可視化是智慧交通管理系統(tǒng)發(fā)展的重要支撐。在信息可視化交通下，能夠直觀地瀏覽當?shù)亟煌▽崟r狀況，快速反饋特殊情況；智能化管理和規(guī)劃城市交通，大幅度降低交通運輸壓力；分析運輸信息數(shù)據(jù)中隱藏關(guān)系規(guī)律，大大地提高交通運輸?shù)男省＝煌ü芾硇畔⒒巧鐣裆c經(jīng)濟發(fā)展的必經(jīng)之路[6]。

4.2 醫(yī)療

醫(yī)療方面的快速發(fā)展產(chǎn)生了大量的數(shù)據(jù)信息，成為信息可視化技術(shù)在醫(yī)療中應用的動力。在 5G時代的背景下，信息可視化在醫(yī)療方面的應用越來越廣泛。信息可視化在醫(yī)療中的應用主要體現(xiàn)在：遠程可視化手術(shù)操作、病歷信息可視化管理、醫(yī)療知識可視化展示等。2020年我國新型冠狀病毒的爆發(fā)，運用了信息可視化技術(shù)對全國各地疫情情況進行了更好地分析、展示、預測，在防控疫情上起到了一定的作用[7]。

4.3 公安監(jiān)管

隨著計算機的普及和網(wǎng)絡技術(shù)的發(fā)展，各行各業(yè)的發(fā)展運行都離開互聯(lián)網(wǎng)，公安領(lǐng)域也不例外。公安機關(guān)在日常工作中不斷的數(shù)據(jù)輸入，使其擁有強大豐富的信息資源庫。在冗雜多元的信息中分析出公安調(diào)查辦案中隱藏的重要線索，用可視化圖表圖示呈現(xiàn)出來，為公安工作提供技術(shù)輔助。信息可視化在公安監(jiān)管中的應用體現(xiàn)在可視化指揮系統(tǒng)（報警可視化、處警可視化、現(xiàn)場可視化等）、案情分析研判、公安業(yè)務教育等[8]。

5 信息可視化未來的發(fā)展方向

在經(jīng)濟快速增長、新技術(shù)不斷出現(xiàn)、信息數(shù)據(jù)激增情況下，信息數(shù)據(jù)可視化在未來確實是一種趨勢。信息可視化在很多領(lǐng)域中發(fā)揮了應有的效用，但是在某些領(lǐng)域還是一片“空白”。

5.1 教育

當今教育領(lǐng)域中的教學方法，隨著時代的不斷進步，它為了適應新時代也在不斷地變化。老師在授課時，特別是講解抽象地知識點時特別需要“可視化教學”。利用信息可視化的特點，剖析、處理抽象的知識點用簡單易懂的展示方式來教授學生，通過這種技術(shù)來達到知識的共享?？梢暬虒W的目的在與為老師和同學提供一條有條理的、清晰的、高效的學習途徑，提高學生學習的效率。在互聯(lián)網(wǎng)+與教育結(jié)合的背景下，充分利用計算機輔助教學的作用，使知識教學達到可視化效果，大大地提高教學效率以及教學成果[9-10]。

5.2 智能家居

近年來，人們?nèi)粘Ｉ畹姆椒矫婷孀兊酶訑?shù)字化、智能化。手機、平板、智能穿著設(shè)備等也融入了我們生活中，智能家居也逐步成為了我們生活中的一部分。智能家居系統(tǒng)需要通過互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的支持下運行，通過信息設(shè)備進行遠程操控、信息傳輸、實時監(jiān)管等。信息可視化在家居領(lǐng)域目前用的較為廣泛的是虛擬現(xiàn)實，主要體現(xiàn)在租房APP、家居三維建模上。但這遠遠不夠，虛擬現(xiàn)實是信息可視化的一部分。在智能家居系統(tǒng)中，信息可視化是不可缺少的一部分，在監(jiān)控管理、信息數(shù)據(jù)傳輸部分都是離不開的[11-15]。