信息可視化應用途徑研究

毛虹力，金 冬

（南京林業大學 家居與工業設計學院，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生的事物。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[1]。隨著社會進步、科技發展以及新型技術的出現，使人們創造信息數據的能力大幅度提高。面對大量繁雜的信息數據，人們是很難在短期內對其進行處理、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）是可視化技術在非空間數據領域的應用，通過利用圖形方面的技術與方法（軟件、程序語言等）增強數據呈現效果，讓人們更好地瀏覽、理解、分析數據，并且從中發現數據之間所存在的隱秘關系。通俗的來講，信息可視化實際上是可視化的界面，是人機交互技術的綜合研究。信息可視化包括了不少的內容，它包括交互設計、視覺設計、信息圖形、知識可視化等方面。信息可視化是涉及領域是非常廣泛，他能夠應用到交通、醫療、公安、商業、氣象、天文、地理等多項領域之中。不得不說，信息可視化對國家科技進步、經濟發展對重大意義。隨著可視化在更多領域的發展和應用，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據信息的過程中，信息可視化相比其他呈現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

信息可視化是對數據信息進行儲存、分析、展示的一個系統化的過程。它將龐大復雜的數據信息以圖像圖表的呈現形式輸出；將用戶沒耐心閱讀的生硬文字轉化為通俗易懂的圖示圖表，運用直觀的視覺表現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容的可讀性以及信息數據展示的可讀性[3]。

2.2 高效性

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

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。在這個快速發展的社會，企業能夠通過收集相關業務的數據，可以為企業領導者提供更多的機會、選擇以及收入。數據采集的越豐富多樣，剖析的結果就越準確。現在，大部分行業發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據收集、數據處理分析、可視化呈現、人機交互四個過程。數據采集分為內部數據采集和外部數據獲得兩個方面。信息數據量的多少決定了信息可視化的最終效果。數據處理和數據分析師進行可視化的條件。前期數據收集所得到的信息數據進行智能篩選，將與關鍵詞無關的進行刪除，減少可視化結果的誤差。數據之間往往存在隱藏關系，需要進一步探索、挖掘才能夠分析出來。如果數據處理發生錯誤，可視化所得到的結論將會誤導企業高層領導做出錯誤的決策。對數據進行處理分析后，就到了可視化呈現這一環節。可視化呈現是整個信息可視化做關鍵的一部分。實際上，可視化呈現是指將前期處理、分析后的信息數據轉化為圖標、圖形、圖片等可視化元素呈現。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、系統的人機交互設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果轉化為有價值的信息[4]。

3.2 信息可視化的分類

（1）數據類型

在從多分類中，按數據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。按數據類型分類信息可視化可分為一維數據、二維數據、三維數據、多維數據、空間數據、層次數據、網絡數據等。首先，我們來談談前面兩種數據。一維數據是指一條線上，其線上每個點的位置可以用一個或者多個數據值來表示。而二維數據是在同一個空間顯示其所囊括兩個屬性的數據，就像坐標軸里的 X、Y軸上的值。二維數據可視化中較為典型的例子就是用經緯度來表達的地理位置數據。

（2）顯示技術

根據顯示技術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，顧名思義就是利用像素點來顯示數據值；幾何投影技術，該技術相比其他技術是比較“有趣味化”的顯示技術。此類技術更加適合應用于多維和規模較小的數據庫進行。基于幾何投影技術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，該技術適用于條理清晰、層次明顯的數據集合。樹狀圖是此顯示技術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

在社會經濟快速發展下，城市交通面臨極大的壓力和挑戰，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發展的重要支撐。在信息可視化交通下，能夠直觀地瀏覽當地交通實時狀況，快速反饋特殊情況；智能化管理和規劃城市交通，大幅度降低交通運輸壓力；分析運輸信息數據中隱藏關系規律，大大地提高交通運輸的效率。交通管理信息化是社會民生與經濟發展的必經之路[6]。

4.2 醫療

醫療方面的快速發展產生了大量的數據信息，成為信息可視化技術在醫療中應用的動力。在 5G時代的背景下，信息可視化在醫療方面的應用越來越廣泛。信息可視化在醫療中的應用主要體現在：遠程可視化手術操作、病歷信息可視化管理、醫療知識可視化展示等。2020年我國新型冠狀病毒的爆發，運用了信息可視化技術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 公安監管

隨著計算機的普及和網絡技術的發展，各行各業的發展運行都離開互聯網，公安領域也不例外。公安機關在日常工作中不斷的數據輸入，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查辦案中隱藏的重要線索，用可視化圖表圖示呈現出來，為公安工作提供技術輔助。信息可視化在公安監管中的應用體現在可視化指揮系統（報警可視化、處警可視化、現場可視化等）、案情分析研判、公安業務教育等[8]。

5 信息可視化未來的發展方向

在經濟快速增長、新技術不斷出現、信息數據激增情況下，信息數據可視化在未來確實是一種趨勢。信息可視化在很多領域中發揮了應有的效用，但是在某些領域還是一片“空白”。

5.1 教育

當今教育領域中的教學方法，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，通過這種技術來達到知識的共享。可視化教學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。在互聯網+與教育結合的背景下，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，人們日常生活的方方面面變得更加數字化、智能化。手機、平板、智能穿著設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。智能家居系統需要通過互聯網、物聯網等技術的支持下運行，通過信息設備進行遠程操控、信息傳輸、實時監管等。信息可視化在家居領域目前用的較為廣泛的是虛擬現實，主要體現在租房APP、家居三維建模上。但這遠遠不夠，虛擬現實是信息可視化的一部分。在智能家居系統中，信息可視化是不可缺少的一部分，在監控管理、信息數據傳輸部分都是離不開的[11-15]。