可视化和可视化分析学

可视化就是把数据、信息和知识转化为可视的表示形式的过程。一般来讲,可视化可分为数据可视化、科学计算可视化、信息可视化和知识可视化。可视化可以看做是人类与计算机这两个信息处理系统之间的一个接口单元。本文在给出可视化定义基础上,简要介绍了国际近年出现的可视化分析学情况,讨论了可视化在数据挖掘、复杂网络等领域的应用。最后指出了可视化研究存在的问题和重要发展方向。     

可视化技术的发展及应用

可视化技术是在20世纪80年代发展起来的一个新的技术领域。从最初科学计算可视化的提出到现在的知识可视化,它已经形成了若干分支：科学计算可视化、数据可视化、信息可视化和知识可视化等。本文将介绍它们的基本思想、比较它们的不焉点及应用领域等。     

知识可视化在图书馆领域的应用前景展望

介绍了知识可视化的概念,并列举了几种可视化工具,简单阐述了知识可视化在国内图书馆的应用现状,基于国外图书馆知识可视化的实际应用,展望了知识可视化在国内图书馆的应用前景。     

可视化数据挖掘技术

通过对可视化数据挖掘进行分类和总结,提出将可视化数据类型和可视化与数据挖掘结合的思想。由于可视化数据挖掘的优势是用户能直接参与数据挖掘过程,通过对挖掘过程中各个阶段反馈的信息可视化结果的分析,用户可以将领域知识和数据挖掘算法有效地结合在一起,完成用户和算法的交互。因此,可视化数据挖掘技术将成为今后数据挖掘领域中研究的热点。     

从一见钟情到心有灵犀:可视化分层语法框架

在前期研究《以人类分层传播模式探讨视觉理论的整合》的基础上,结合知识可视化与可视化周期表方法,以“具体———抽象”连续统为主线,以表征体系四边形为指导,把表征轴上“指代关系、知识可视化、可视化方法、视觉理论”四合一的“具体—抽象”复合连续统纳入人类分层传播模式,首次探讨分层可视化语法框架的构建.以期有助于人们研究及更加有效地表征视觉信息.     

数字化火控系统中信息可视化技术的应用

利用多维信息可视化的设计方法对新型数字化火控系统进行信息处理,即采用平面投影法和信息层次化两种多维信息可视化方法对火控系统进行数据分析处理.建立了可视化模型,根据可视化技术中隐喻的设计思想设计图形元,同时从人机工程的角度考虑,借助了颜色、语音、图标、图形、图像等多模式表示方法.采用面向对象的编程技术,开发出集成化且形象、直观的可视化人机交互平台.     

信息可视化研究综述

信息可视化是可视化技术在非空间数据领域的应用,可以增强数据呈现效果,让用户以直观交互的方式实现对数据的观察和浏览,从而发现数据中隐藏的特征、关系和模式。可视化应用非常广泛,主要涉及领域:数据挖掘可视化、网络数据可视化、社交可视化、交通可视化、文本可视化、生物医药可视化等等。根据CARD可视化模型可以将信息可视化的过程分为以下几个阶段:数据预处理;绘制;显示和交互。根据SHNEIDERMAN的分类,信息可视化的数据分为以下几类:一维数据、二维数据、三维数据、多维数据、时态数据、层次数据和网络数据。其中针对后4种数据的可视化是当前研究的热点。多维数据可视化方法主要包括基于几何的方法、图标方法和动画方法等。基于几何的可视化方式中最经典的就是"平行坐标系"方法。平行坐标系(parallel coordinates)使用平行的竖直轴线来代表维度,通过在轴上刻划多维数据的数值并用折线相连某一数据项在所有轴上的坐标点展示多维数据。平行坐标系方法能够简洁、快速地展示多维数据,发展出很多改进技术。但是当数据集的规模变得非常大时,密集的折线会引起"视觉混淆"(visual clutter),处理方法包括维度重排、交互方法、聚类、过滤、动画等。其他基于几何的方法包括Radviz方法使用圆形坐标系展示可视化结果;散点图矩阵(scatter plot matrix)将多维数据中的各个维度两两组合绘制成一系列的按规律排列的散点图。基于图标的可视化方法用具备可视特征的几何形状如大小、长度、形状、颜色等刻划数据,代表性的方法包括星绘法和Chernoff面法等。动画方法用于可视化中可被用来提高交互性和理解程度,其缺点包括可能分散注意力、引起用户的误解、产生"图表垃圾"等。时间序列数据是指具有时间属性的数据集,针对时间序列数据的可视化方法如下:线形图、堆积图、动画、地平线图、时间线。层次数据具有等级或层级关系。层次数据的可视化方法主要包括节点链接图和树图2种方式。其中树图(treemap)由一系列的嵌套环、块来展示层次数据。为了能展示更多的节点内容,一些基于"焦点+上下文"技术的交互方法被开发出来。包括"鱼眼"技术、几何变形、语义缩放、远离焦点的节点聚类技术等。网络数据具有网状结构。自动布局算法是网络数据可视化的核心,目前主要有以下3类:一是力导向布局(force-directed layout);二是分层布局(hierarchical layout);三是网格布局(grid layout)。当数据节点的连接很多时,容易产生边交叉现象,导致视觉混淆。解决边交叉现象的集束边(edge bundle)技术可以分为以下几类:力导向的集束边技术、层次集束边技术、基于几何的边聚类技术、多层凝聚集束边技术和基于网格的方法等。其他研究热点包括图形的视觉因素研究、自适应可视化研究、可视化效果的评估等。视觉因素对于可视化效果的影响,如位置、长度、面积、形状、色彩等影响已经引起很多研究者的注意。色彩是视觉因素的重要组成部分,研究主要集中在颜色选择的原则和交互系统中。这些原则基于数据类型、类的数量、认知约束等。自适应可视化可以提高信息可视化的适应性。研究成果分为以下几类:自适应可视化展示、自适应资源模型、自适应用户模型。自适应可视化展示是指根据用户的特征自动为用户提供多种展示类型,自动选择可视化内容及布局的形式,自动调整可视化的元素等。自适应资源模型反映了对硬件和软件的利用以提高可视化性能。自适应用户模型通过显示用户模型的内容并让用户能够编辑,从而让用户能够控制模型的内容。当前关于信息可视化评价的研究较少,少量研究也没有提出直接和通用的可视化的评估方式,需要对信息可视化评价的理论基础、方法和应用做深入的研究。可视化技术与应用还应该继续向以下4个方面努力:直观化、关联化、艺术化、交互化。信息可视化技术的发展方向是协同(collaboration)、分析过程(analytics)、计算(computational)和意会(sense-making)。未来研究方向可以包括以下几个内容。信息可视化和数据挖掘的紧密结合。为提高处理海量数据时的速度和效率和解决视觉混淆现象;必须运用数据挖掘的公式和算法,对数据分析的过程及结果进行可视化展现。协同可视化。协同可视化领域的研究方向可以包括可视化接口设计、基于Web的可视化协同平台开发、协同可视化工作的视图设计、协同可视化中的工作流管理及协同可视化技术的应用等。更多领域的应用技术开发。包括统计可视化:需要研究使用几何、动画、图像等工具对数据统计的过程和结果进行加工和处理的技术;新闻可视化:对新闻内容进行抓取、清洗和提取和可视化展示;社交网络可视化:可视化方式显示社交网络的数据,对社交网络中节点、关系及时空数据的集成展示。搜索日志可视化:针对在使用搜索引擎时产生的海量搜索日志,可视化的展现用户的搜索行为、关系和模式等。     

基于SOM的多维信息可视化研究

处理数量巨大且富含多维信息的数据正成为人们关注的热点,可视化技术为分析和处理海量信息提供了新的手段.SOM能够通过自组织的方式实现高维数据的降维.本文介绍了基于SOM法的多维信息可视化技术.该方法先通过SOM矢量量化法建立原型矢量,然后通过SOM的批量训练实现降维,并用多维比例缩放法实现降维后的数据在低维空间坐标上的投影.在此基础上,分别阐述了地图网格映射、基于聚类的可视化和基于变量的可视化3种可视化方法.论文最后用SOM方法对2003年中国非典的多维信息进行了可视化分析,验证了该方法的实用性.     

大信息空间的可视化方法

对信息可视化的概念、意义及应用领域作简要叙述 ,给出了用图形来构造信息可视化的描述模型以及信息可视化在动态排序算法和数据结构栈中的应用实例 .讨论了大信息空间可视化的 2种方法—在线绘图和簇绘图 ,并指出它们各自的适用范围 .     

基于海洋流场的多级拓扑可视化

拓扑结构分析法在侧重于考虑场的特殊结构时显示出了较大的优越性。但是将该方法应用在复杂而信息丰富的流场中时,可视化的结果可能是成簇的、混乱的,这就需要考虑一种方法来对拓扑图像进行简化。在传统拓扑可视化的基础上,采用多级拓扑的方法对可视化结果图像进行简化。首先使用传统拓扑可视化方法求得临界点,然后基于统计学的原理过滤掉可以被忽略的临界点,并绘制出积分曲线。最后将该方法应用于海洋流场,并和传统的拓扑可视化结果进行比较。实验表明,该方法可以快速的可视化流场的主要特征而不显得混乱,有利于保持复杂流场的全局信息。     

微软学术搜索的可视化应用探析

信息可视化技术利用计算机图形图像和数据挖掘的技术与方法,将数据中隐藏的信息以交互方式形象生动地展示给用户。在学术搜索领域,信息可视化技术主要用于辅助用户分析数据,进而发现其中蕴含的规律。因此,研究信息可视化技术与应用,具有重要的理论意义和实用价值。对微软学术搜索的信息可视化应用进行深入的研究,提出了针对学术搜索数据的可视化与分析方法,为解决信息可视化所面临的问题提供了新的思路和技术手段。     

地理信息可视化研究

地理信息可视化是可视化发展的方向之一。通过对地理信息的概念和运动模型的分析，并从可视化的定义出发，总结了地理信息可视化的特点，同时提出了地理信息可视化研究的一个基本框架。最后针对地理信息系统中的可视化过程进行了描述。     

信息可视化中色彩的应用研究

阐述了信息可视化中色彩的基本理论,从信息可视化中对色彩的认知过程入手,论述了信息可视化中色彩的使用原则,介绍了信息可视化中色彩的应用方式。     

基于三维交互效应的公共安全事件知识可视化研究

为提高公共安全协同管理水平与效率，提升措施与决策的针对性和高效性，本文提出对公共安全事件的分布特征及安全知识进行数据挖掘。选取时间、区域、性质维度进行频数统计，构建泊松对数线性模型将各维度的交互作用量化并通过知识可视化进行表达。研究表明：极大似然估计得到的交互效应参数作为公共安全事件维度交互的重要指标，知识可视化的直观展示能有效消除信息冗余并降低认知资源消耗，提高安全知识发现和信息资源认知的效率，从全新的角度为公共安全管理提供了科学可靠的指导依据。     

多维信息可视化模型

分析了多维信息可视化存在的问题,探讨了多维信息可视化模型的类型和特点,论述了多维信息可视化模型涉及到的技术和方法。     

EBSCOhost数据库信息检索可视化服务研究

探讨了信息检索可视化及其在数据库检索中应用的优势,介绍了EBSCOhost数据库的信息检索可视化服务,并对其进行实例检索,提出了EBSCOhost数据库信息检索可视化服务的改进方向。     

可视化浅析

分析了可视化的概念与特点,阐述了可视化的发展历史及其认知功能,提出了新的可视化定义,指出可视化是增强认知、提高管理效率的卓有成效的方法。     

基于层次知识模型的知识库可视化研究

针对专家系统知识库可视化问题,构建了知识库的层次知识模型,基于径向树实现了层次知识模型的可视化.以基于多级知识单元的知识库为例,研发了知识库可视化系统,通过系统运行的实例验证了该方法能够方便用户快速浏览知识库的层次结构,从而有利于提高知识库的可理解性.该方法对其它知识表示方法的知识库可视化具有借鉴意义.     

景观可视化的研究进展

可视化技术是20世纪70年代末提出并得到迅速发展的一门新兴技术，发展时间虽短，但引起了国内外学者的广泛关注．国内外景观可视化的发展可分为二维景观可视化和三维景观可视化两个阶段．所取得的研究成果主要有植被景观的三维模型和可视化，主要包括植物个体尺度建模、景观基质尺度建模；景观规划的可视化，主要包括地理信息系统可视化、虚拟现实技术和三维城市模型的可视化．目前存在的主要问题是对景观动态描述数字化技术研究比较薄弱，对虚拟现实技术在环境决策系统等的适合度及有效性研究得较少，对人类感知的理解以及怎样把人的感知用数字化的方法较好的显示出来，在细节水平研究的技巧、应用现代系统方法来发展可视化系统等问题，都是我们今后研究的重点和奋斗的方向．通过景观可视化的研究希望能引起国内更多学者对这一问题的关注，从而促进景观可视化技术的发展．