信息可視化技術研究分析

摘 要：數據與信息可視化技術，通常被稱為依靠計算機圖形技術，數據信息的視覺形象和生動形象呈現在人們的眼前，以滿足各種新的技術要求并達到客戶的要求。就目前發展而言，信息可視化技術已在醫療、通信、網絡智能、金融等領域得到了廣泛的應用。二級用戶對數據的分析和探索數據的規則起著非常重要的作用。隨著大數據時代的來臨，信息、數據規模呈現爆炸式增長，數據來源多元化，信息可視化技術發展迅速。進一步研究信息可視化技術，不僅具有重要的理論意義，也具有很強的實際應用價值。下面文章就信息可視化技術發展的背景、概念及未來發展趨勢進行簡要的分析與總結，并結合現狀提出合理化的解決方案，僅供其參考。

關鍵詞：信息可視化；研究技術；發展背景；概念分析；發展趨勢

信息可視化技術最早可以追溯到18世紀普萊費爾蘭伯特的創建時期。信息可視化，是在1980年代科學計算可視化技術出現的同時而被提出來的，具有實質性的重要意義；1998年，“信息可視化”第一次作為一個特殊的詞匯。在一種空間數據的應用領域中被充分的實現，信息可視化作為視覺信息轉換技術，以提高數據表現效果為目的，可以更直觀的讓對用戶數據進行瀏覽與觀察，明確數據相關性和隱藏特征。近年來，隨著計算機技術的進步，現有交互方式更加多樣化，數據處理能力也具有一定的質量，用戶可以依靠信息可視化技術對觀測數據進行更加直觀的考察分析，信息可視化技術也逐漸從傳統的領域向社會、文本、交通、生物等領域展開，呈現出蓬勃發展的趨勢。

科學技術的發展，特別是計算機技術的飛速發展，使人類的生產能力和數據的技術得到了較大的提高。面對大量的信息數據，通過人為對其進行整理分析，很難在有效的時間內完成對整個數據的掌握與認知，故此需要各種信息技術來完成對此項任務的理解，并能夠利用其先進的科技手段對大量信息進行整合。這是基于這樣的背景下，可視化技術得到了極其快的發展與重視。它能有效的將大量的信息數據加以整合，然后通過計算機技術模擬出圖像或是動態信息供人們參考與使用。從一定意義上而言，數據中的相關信息大多數會隱藏其重要的數據，這些隱含的數據信息對人們正確利用這些數據有著極其重要的影響和作用，所以一定要形成一定的規律，利用科學有效的辦法將其可視化，充分發揮其效用。

信息可視化技術是一個相對比較廣泛的領域，它能運用到醫學、氣象、地質、航天等多項技術部門中，也可以運用到商業、政府機構中為其數據的整合提供一個可靠的信息環境。因此信息可視化是一項偉大的國家科學技術和國家經濟發展的技術具有重要意義，應充分認識到相關部門大力推動。對于衛星監測或是醫療設備而言，信息可視化技術起到了至關重要的關鍵作用。由于計算機技術發展過快，在網絡傳輸等方面可以利用圖像或是數據處理技術可以清晰直觀的對數據有所掌握，并進行實時交互，實現資源共享。

1 信息可視化技術

信息可視化在本質上是一個可視化的界面，是人機交互技術的綜合研究。通過信息可視化技術可以實現多學科的有效整合，是對抽象信息更直觀的處理，用戶可以利用人機計算機交互技術對抽象信息的準確識別。信息可視化技術是數據挖掘、圖像處理、人機交互和可視化技術的有機結合，是為了讓人們使用直觀的感知和視覺觀察的方法研究信息。基于圖形設計與認知心理學的信息可視化技術。平面設計注重視覺表現問題的藝術性，對實際操作經驗的具體指導。認知心理學是以人的知覺過程為主要研究課題，著力解決人類認知和認知過程的問題。信息可視化是一種數據可視化映射過程，可以通過整合、映射等形式傳遞信息特征，通過圖片、圖像、動畫等形式來表達信息、圖像、文字和聲音的內容，可以稱之為信息可視化的信息來源，可以通過各種方式將其呈現在人們的面前，或是利用各種手段來完成。

各種科學技術的層出不窮，推動了信息可視化技術的廣泛發展與使用，隨著各行業的發展建設，對于信息的需求量也在逐漸增大，面對大量的信息，如何進行有效的存數與搜集、傳輸與歸類成為了各行業發展面對海量信息解決的難題。從更高一個層次來講，所有的數據庫都可以按照一定的規律來完成其分類。就目前發展階段，數據庫雖然在一定范圍內可以完成對數據的輸入、整合、查詢、統計等功能，但是對于數據相互之間的某種規則或是聯系還存在著一定的盲區，不能給予很好地理解與認識。自1956年以來，人工智能技術的誕生在一定程度上獲得了較大的發展，現將機械人學習階段作為重點科學來加以成熟，認識。如比較成見且被認知的神經網絡學或是遺傳算法就是利用計算機模仿人類進行的一項研究。這種方法就是利用數據庫管理系統來挖掘深層次的數據結果和相關知識，兩者的有機結合被稱之為LED數據庫中的知識發現（KDD：知識discoveryindstabases）。事實上，這屬于一門交叉性質的學科作業活動，不僅僅涉及到機械模擬、數據識別、智能統計，還涉及到數據可視化的高性能分析與專家系統的認知，對于數據本身也有著極其嚴格的要求。

舉例來說明它的重要性：如在礦井開采過程中，對于原始數據的掌握往往是結構化的認知，人們只是單純的依靠原始數據對其進行數據分析，從而建立完善的數據監測機制，但是人們卻忽略其數據自身的重要意義，很多數據的呈現完全可以利用可視化技術對文本進行整合編輯，將所有數據以圖像的形式呈現出來，并依據數據分布將圖像清晰的構建出來，這部分涉及的內容就比較復雜，不能輕易的被理解為是對數據的演算或是概括。其技術的核心就是利用數據將各種復雜的環境狀態進行模擬，在這里可以忽略所有的不可控因素。只需提醒相關負責人在可視化進入實戰階段將不可控因素考慮在內即可，這樣才能將數據信息得以充分的掌握。

包括知識的一般屬性的廣義類型反映了類似事情、特點及各方面的特點，知識的類型，反映了知識的差異，反映知識和其他相關知識的關系類型，根據歷史和當前數據推測，未來數據預測模型知識，將揭示偏離的常規事物的異常現象的知識的類型。為了發現不同類型的知識。用各種手段尋找知識工具。為了使發現知識和結果是容易被理解的，并在人機交互過程中發現的知識，它的發展是可視化技術發展獲得知識的重要途徑。為了了解數據與發展趨勢的關系，人們開始將可視化技術納入其中。信息可視化不僅是利用圖像來顯示多維空間數據，用戶要加深對數據的理解，并引導檢索過程中與圖像直觀，加快搜索速度。因此，信息可視化的統計、數據庫、心理學、人機交互、知識發現等領域。在科學計算可視化中，顯示對象涉及到不同類別的空間數據的標量、矢量，研究主要集中在如何真實、快速顯示三維數據。在信息可視化方面，文章提出的對象是多維標量數據，本研究的重點是，設計和選擇什么樣的顯示模式，可以方便用戶理解多維數據和彼此之間的關系，這是主要的問題，如心理學，人機交互。從模式形成的角度來看，它很難科學計算可視化，然而，從心理學和人機交互的角度來看，這是一個新的領域還沒有得到充分的研究。

信息可視化在商務、金融、通信等領域，具有非常廣闊的應用前景。在通信領域，目前正在開發一個更詳細的和先進的復雜模型，以協助規劃過程中的復雜性。另一方面，傳輸和交換設備，為重構現有的網絡提供了更多的自由和靈活性，導致一個單一的網絡單元上運行的原始數據增加。全網運行優化，需要有效地利用一切信號源，并需要在市場、網絡規劃和日常管理等傳統的不同領域之間，動態交換信息和思想。覆蓋的物理網絡是一個廣泛的領域，包括語音，數據和圖像服務，其中每個都有自己的數據和管理要求。

此外，現代網絡不受國界限制，是許多國家和國際組織的一個載體，因此潛在的數據量和復雜度都在增加，數量越來越多。在英國電信（電信）網絡中，充分應用了信息可視化技術。該網絡具有六千線以上的開關設備和幾兆每分鐘網絡狀態和控制數據。在BT網絡，每五分鐘有六萬連接到數字交換機的本地路徑的操作條件的中央單位報告（centraloperationsunit）操作，中央單元操作和數字實時監測和控制網絡。通過測量大量的操作參數，每天產生超過二十億字節的數據。圖形輸出來描述操作參數的選取，地理分布的時間間隔，并且對動畫感興趣。在每個區域中的最小值參數，最大和平均數據可以表示在一個顏色條圖。可視化的空間數據，如在應用金融指標或流通統計，也引起了廣泛的興趣。在工程和科學應用可視化的許多工具和技術，以金融和統計為主。可視化技術的成功應用，為用戶提供了一個互動的研究數據，揭示了這些方法的趨勢、周期和模型的能力。在空間數據應用中的一個典型例子是網絡統計數據，包括一個網絡單元或地理特征，開關記錄，大面積的分組，另一個城市的景觀（景觀）的可視化是該領域的一個潛在的有用技術。城市景觀是一個擴展的3條帶狀圖，其中包括二維的標量值表示為一個統一的網格塊或建筑物。一個可視化表示的一年中的每個月，分為10個地理信息維度，稱為故障率統計。根據每月的服務統計和傳輸系統的運行性能，英國電信已被應用到城市現場進行調查。這些應用程序可以很容易地使用財務信息，如每個地區的特點，對股票收益率的每個時間段，或地理，根據挖掘所得的可視化（Visual MIME），通過顯示的貨幣量，各分公司的總收入，現金運行能耗統計。由于信息可視化日益顯著的數據超載問題，可以提供接近實時的解決方案，因此，它將對業務，財務和通信等領域的信息管理，產生重大影響。

2 信息可視化的幾種類型

根據信息可視化的類型可分為七類。一是一維維數據，這樣的數據是以一維向量和程序為主，只具有單一屬性的信息。二是尺寸數據。這種數據主要以平面設計和地理數據，圖形設計等形式呈現，采用橫坐標法呈現其數據，可以充分將經度和緯度的地理數據顯現出來。三是三維數據，該數據領域的應用比較廣泛，醫學，地質，氣象等都被涉及其中并得到有效的使用。通過三維信息技術，可以更直觀的反映數據狀態。四是多維數據，這樣的數據是以財務和統計數據為主，數據包含四個或四個以上的屬性信息，是信息可視化研究的主要方向。五是分層次的數據。數據模型是一個抽象數據，是一種比較常見的關系，傳統的圖書館資源管理和窗口系統資源管理模型是典型的分層數據。六是文本數據。這樣的數據形式多樣，如報紙，郵件，新聞等等，都可以作為一個文本消息，在新的形勢下，互聯網時代的到來，多媒體和超文本成為文本信息的視覺信息技術的最大來源之一。七是網絡信息。此信息不是傳統意義上的網絡信息，指的是網絡節點與其他節點之間的關系，但也有很多其他之間的關系，信息之間的不可直接關系，使信息獲取比較困難，是未來信息可視化技術研究的一個課題。

3 信息可視化技術的一般應用

3.1 信息可視化技術在生物學中的應用

生物的發展產生了大量的數據內容，成為信息可視化技術應用的重要驅動力，在生物學領域中得到較廣的應用。依托信息可視化技術的生物數據研究一直是當前研究領域的一個重點。特別是針對復雜結構，如核酸、蛋白質和核酸等，借助于光鏡等設備和數據信息采集，實現對大量蛋白質進行定量和定性研究，獲取過多的生物數據的相關生物學知識，對加快藥物開發具有非常重要的實用價值。

3.2 信息可視化技術在財務信息中的應用

依托信息可視化技術可以實現大規模的金融數據處理和分析，在基金、股票分析等領域應用非常廣泛。復雜的財務數據分析，也能實現金融犯罪的防范和調查，通過對銀行和信用機構的信息清理，可以使資金活動鏈和財務活動更加清晰，在檢查和防范金融犯罪上起到的效果是非常明顯的。

3.3 信息可視化技術在網絡監控中的應用

隨著個人計算機的普及和網絡技術的發展，網絡數據量呈現出雙重增長的發展態勢，依靠信息可視化技術可以使網絡流量、節點連接特性以及區域信息得到清晰的反映，實現有效的監測數據通信，確定用戶的實時網絡應用服務狀態。

3.4 信息可視化技術在商務信息中的應用

電子商務近年來發展迅速，淘寶網上購物已成為網絡應用的熱點，不僅改變了傳統的商業模式，而且在互聯網上做實現大量的業務交易。然與此同時也產生了大量的業務數據，利用信息可視化技術可以有效挖掘商業信息的有效價值，使商業信息價值最大化。

4 信息可視化技術未來的發展方向

早在90年代初期，我國對信息可視化的研究就已經有所掌握，但是出于各種因素的制約及影響，對于大量信息的可視化并不能進行大量的圖形編輯及數據整合，這就使得計算機技術難以在其數據中發揮應有的效用。對此，隨著對其研究的日益加深，相繼在各大院校及高等研究中心都設立了信息可視化研究發展中心及科研中心，尤其是近年來，隨著各種新技術的層出不窮，將數據信息可視化與圖像、文字處理軟件等有機的結合，并加以推廣，很大程度上推動了我國各行各業的發展。但是與發達國家相比較而言，我國信息可視化技術還存在許多方面的不足，甚至在一些領域中仍存有“空白”，對此，我們要結合實際，不斷學習國外先進的信息可視化技術，從而使我國的信息可視化技術逐漸趨于成熟。

大數據定義的快速增長是企業數據已經進入了穩定期的水平，在處理海量數據的過程中，信息的可視化速度和效率已成為行業關注的焦點。這是由于大的多維數據，可能導致視覺障礙，如何實現數據挖掘和信息可視化技術的有機結合，提升數據的可操作性是未來研究的重要課題之一。由于龐大的數據量需要團隊完成更多的信息可視化處理，需求的合作空間和同步性較高，需要利用現有技術來實現更高的速度，協同研究方向在可視化領域有可能向平臺開發方向上發展。

隨著數據量的增加，信息可視化技術的不斷發展和挑戰。從硬件最明顯的制約，到現有屏幕顯示的海量數據成為信息可視化技術發展的問題制約，多維數據分析將作為一個具有挑戰性的研究內容而被重視起來。但我們相信隨著大數據的不斷發展，信息可視化技術的應用領域也將不斷地被拓展，對提高工作效率和生活質量具有極其大的貢獻。

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