極差數(shù)據(jù)在統(tǒng)計專題圖中的可視化表達

康二梅

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

極差數(shù)據(jù)在統(tǒng)計專題圖中的可視化表達

康二梅

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

統(tǒng)計數(shù)據(jù)是地圖的重要補充數(shù)據(jù)，對常規(guī)統(tǒng)計專題地圖來說，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)時往往達不到比較理想的效果。通過對統(tǒng)計專題地圖性質(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象的極差數(shù)據(jù)可視化表達的方法。

極差數(shù)據(jù)；專題地圖；可視化

統(tǒng)計數(shù)據(jù)是各種社會經(jīng)濟現(xiàn)象的反映,將統(tǒng)計數(shù)據(jù)納入專題圖不僅使統(tǒng)計數(shù)據(jù)符號化、可視化，比單純的數(shù)據(jù)表格更直觀、生動和形象,也使專題地圖在保留了地圖良好的形象性、動態(tài)性和交互探究性的同時具有更強的表現(xiàn)力和說服力，容易被大眾接受。近年來反映全國及各省所取得成就的政績地圖、經(jīng)濟地圖（集）、在線動態(tài)制圖、各類領(lǐng)導工作用圖等都是統(tǒng)計專題地圖。表現(xiàn)統(tǒng)計專題時，常會遇見差額較大的數(shù)據(jù)需要同時表現(xiàn)，目前已有很多方法可供參考和使用，但仔細分析要真正準確地反映還需要認真選擇，本文通過筆者對大量統(tǒng)計地圖性質(zhì)、用途及可視化表達方法的分析和研究，總結(jié)了極差數(shù)據(jù)可視化表達的方法和手段,并親身進行了驗證。針對不同的制圖要素和不同的用圖對象得出適宜的可視化表達的方法。

1 統(tǒng)計專題地圖的特點及常規(guī)編制方法

統(tǒng)計專題地圖是專題地圖的一種，是運用統(tǒng)計數(shù)據(jù)反映制圖對象數(shù)量特征的一種圖型。它可形象地反映、揭示統(tǒng)計項目和同一項目內(nèi)不同統(tǒng)計標準間的同一性和差異性，以分析它們在自然和社會經(jīng)濟活動中的分布特征；主要表現(xiàn)各種社會經(jīng)濟活動的特征、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。

常規(guī)的編制方法有[1-3]：①分區(qū)統(tǒng)計圖法：根據(jù)各區(qū)劃單位（通常是行政區(qū)劃單位）的統(tǒng)計資料，將事物總的數(shù)量指標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，常用的圖形有簡單的幾何圖形、結(jié)構(gòu)圖、柱狀圖、水平條形圖等；②分級統(tǒng)計圖法：按行政區(qū)域或經(jīng)濟區(qū)域，以不同顏色或線劃符號表示經(jīng)濟活動相對指標的差異；③定位統(tǒng)計圖表法：將固定地點的統(tǒng)計資料繪成不同形式的圖形，配置在地圖的相應(yīng)地點上，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)計地圖的編制是將眾多的數(shù)據(jù)分級，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)計數(shù)據(jù)成員之間的差異，在分級時出現(xiàn)大極差數(shù)據(jù)在所難免，這給分級和表達帶來了困難。

2 極差數(shù)據(jù)處理方法與手段

2.1 分段等差標尺

根據(jù)數(shù)值的分布規(guī)律劃分幾個數(shù)值區(qū)間以對應(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分段比率不宜超過 2種，而且分段時一定要注意各段間的相互關(guān)系和對比，要大概成比例。這種做法的缺點是無形之中縮小了數(shù)據(jù)間的實際差距，一定程度地減弱了內(nèi)部對比關(guān)系，同時隨著數(shù)值的增大，由于比例尺的變化導致數(shù)值精度也會逐漸降低。

圖1[4]是按行業(yè)區(qū)分社會固定資產(chǎn)投資統(tǒng)計圖，共分了4個數(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。分級較多給讀數(shù)帶來困難的同時，很大程度地縮小了數(shù)據(jù)間的差異，而且公差100、400、500、2000對應(yīng)標尺比率也不理想，除了沒有達到大致成比例外，我們可以看出圖例中相差400的反而比相差500的刻度長，所以說這不是一個很好的可視化表達方法。

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)字說明，這種表示方法適合大量數(shù)據(jù)中僅有個別數(shù)據(jù)較大時，跟第一種方法一樣也會縮小數(shù)據(jù)間的內(nèi)部對比關(guān)系。不過，這種表示方法的缺點可通過改變符號色彩達到一定程度的緩解，比如加重折斷柱子的用色，增強視覺沖擊，在直觀性上能一定程度的漸弱因為制作方法改變而引起的內(nèi)部關(guān)系誤差。圖 2[4]反映了中東部改革開放30年來 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，不過要是將折斷柱子的上部分加重色彩應(yīng)該效果會更好。

圖1 按行業(yè)區(qū)分社會固定資產(chǎn)投資統(tǒng)計圖

圖2 改革開放30年GDP變化圖

2.3 定長回折法

固定標度尺長度，對較大的數(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，折回得多了圖形將會較大，美觀性不好。圖 3[4]是全國少數(shù)民族人口數(shù)的分區(qū)統(tǒng)計圖，少數(shù)民族人口較多的省市數(shù)量不是太多，這時采用定長回折法還是比較理想的。

圖3 少數(shù)民族人口分布統(tǒng)計圖

圖4 分省入境旅游人數(shù)統(tǒng)計圖

2.4 局部擴大法

局部擴大法是針對少數(shù)過小的數(shù)值可視化表達的方法。如一般小于0.3mm的擴大到0.3mm，小于3°的擴大至3°。但這種表示方法常見的問題是往往會造成不一樣的數(shù)據(jù)生成一樣的圖形，直觀性不強，此時可采用將較小數(shù)據(jù)同時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，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]是全國各省份入境旅游人數(shù)的分區(qū)統(tǒng)計地圖，圖中對極個別（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

對不同數(shù)值采用不等寬柱形，對應(yīng)不同比率的標度尺。這樣會有多個刻度，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)時分別對應(yīng)正常刻度、2倍刻度、3倍刻度及4倍刻度。

圖5 對外經(jīng)濟合作完成營業(yè)額統(tǒng)計圖

圖6 耕地、林地、草地分布統(tǒng)計圖

2.6 零錢法

設(shè)計不同大小的定值符號分別代表一定數(shù)值，讀數(shù)只需要簡單的數(shù)符號個數(shù)，是很直觀的數(shù)值表示方法，估讀較準確，不過定值符號最好設(shè)計在2～3種，同時，各定值符號間大致保持對應(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)計圖，這里因數(shù)據(jù)比較單一只設(shè)計了一種定值符號代表20萬畝，為了方便讀數(shù)，將符號每5個為一組進行排列，很大程度上方便了讀者閱讀。

2.7 面積對比

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

這種表示方法可以說是最直觀也最簡單的表示方式，讀專題圖有最基本的 2層信息：①圖形的相互關(guān)系，一眼看過去就能讀出指標的大小對比；②刻度，這種表示方法有嚴格的數(shù)學比率關(guān)系，根據(jù)圖例可以量測每一個圖形的準確數(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優(yōu)點就是可以針對用圖對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，那么這時可以將圖例進行簡化，如圖14[4]所示，在表示城市人口時，人口規(guī)模應(yīng)該是大家最為關(guān)心的，這時我們可以將圖例按慣常的城市人口規(guī)模劃分界線進行圖例說明。

圖7 專利授權(quán)數(shù)30年變化統(tǒng)計圖

圖8 文化程度30年變化統(tǒng)計圖

圖9 地區(qū)生產(chǎn)總值30年變化統(tǒng)計圖

圖10 人口平均壽命30年變化統(tǒng)計圖

圖11 財政收入30年變化統(tǒng)計圖

圖12 建筑業(yè)增加值30年變化統(tǒng)計圖

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)計圖

3 極差數(shù)據(jù)可視化手段分析評價

專題統(tǒng)計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)實際需要來選擇合適的表現(xiàn)手段以滿足讀者需要。比如，科學圖集和公眾地圖就有差異，前者更強調(diào)數(shù)值的精確性及可靠性，所以分段等差標尺、局部放大等可視化表達就不太適合；公眾地圖主要強調(diào)數(shù)據(jù)的直觀性，首先需考慮圖形對視覺的沖擊感受，數(shù)據(jù)的精確程度要求相應(yīng)稍低一些。不過在公眾地圖中，不同的用圖對象對數(shù)據(jù)的要求程度及側(cè)重點也不一樣，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)律或強調(diào)對比關(guān)系，這就要求表現(xiàn)手段也應(yīng)有所變化。強調(diào)對比關(guān)系或變化規(guī)律的最好不采用如分段等差標尺、折斷法加注數(shù)字、局部放大等可視化手段。如《地圖見證輝煌——中國改革開放30年》地圖集主要是反映全國經(jīng)濟建設(shè)在30年間的巨大變化，強調(diào)的是對比關(guān)系，此時應(yīng)盡可能實事求是，實在表示不下的可采用面積對比。

還有，專題統(tǒng)計可視化表達也應(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；折斷法加注數(shù)字、局部擴大法、定長回折法、不等寬柱形法適合極差數(shù)據(jù)較少的情況，當極差數(shù)據(jù)較多時，表示的圖形或表格就會比較龐大，影響美觀；零錢法、面積對比法比其他可視化手段適應(yīng)范圍更廣一些。

4 結(jié) 語

隨著科學技術(shù)的發(fā)展，社會對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、符號學、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，近年來隨著表達指標整飾手段的改進，出現(xiàn)了不少新的圖形，同時在不同條件下對現(xiàn)有的表示方法和表示手段進行轉(zhuǎn)換，形成了統(tǒng)計專題地圖可視化表達的新變種，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，希望能給讀者一點啟發(fā)和參考。

[1] 祝國瑞，尹貢白，徐永利，等.地圖設(shè)計與編繪[M].武漢：武漢大學出版社，2003

[2] 俞連笙，王濤.地圖整飾[M].北京：測繪出版社，1995

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

[4] 李永雄，徐根才，王東華，等.地圖見證輝煌-中國改革開放30年[M].北京：中國地圖出版社，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)計與開發(fā)工作。