高維數據可視化在統計分析中的作用

王德青

■ 運用可視化方法的必要性

在對社會、經濟、技術系統的認識過程中，都需要收集和分析大量表現系統特征和運行狀態的指標數據信息。例如，要衡量一個地區的經濟發展，需要觀測的指標有：地區生產總值、勞動生產率、稅收、人均GDP等；要衡量一個城市的綜合發展水平也需要觀測很多指標，如：工業總產值、非農業人口數、人均住房面積、工資總額、城鄉居民儲蓄率等等，在科研、生產、日常生活中，受多種指標共同影響和作用的現象是大量存在的，舉不勝舉。

這類原始數據集合往往由于樣本數量巨大，刻畫系統特征的指標變量眾多，并且帶有動態特性，形成規模宏大、復雜難辨的數據海洋。如何分析和認識高維數據集合中的內在規律性，簡明扼要地把握系統的本質特征；如何對高維數據集合進行最佳綜合，迅速將隱沒在其中的重要信息集中提取出來；如何充分發掘數據中的豐富內涵，清晰地展示系統結構，準確地認識系統元素的內在聯系，以及直觀地描繪系統的運行歷程，這些是科學決策和決策支持系統建立的基礎，是決策者做出科學決策的根據。

在數據信息的分析過程中，對直觀圖像的觀察是一種重要的分析手段，它可以更好地協助系統分析人員思維與判斷，及時發現大規模復雜數據群中的普遍規律與特殊現象，大大提高數據信息的分析效率。在當今的決策支持系統理論與方法的研究中，將抽象空間或高維不可見空間中的信息以及一些更復雜的現象轉換成直觀的平面圖示，這種面思維的工作方式，能夠極大地提高決策人員的洞察能力和增加決策者的知識，是實現決策支持系統高效率的最佳途徑之一。……