大數(shù)據(jù)背景下信息可視化設(shè)計方法研究

◇陳 麗 易 靜

“大數(shù)據(jù)”概念提出以來，作為一個新興的交叉知識領(lǐng)域，逐漸引起人們的關(guān)注，成為研究的熱點。2008年Nature首次推出“BigData”?？?011年 Science推出“DealingwithData”?？?，說明了學術(shù)界對于大數(shù)據(jù)的關(guān)注和大數(shù)據(jù)對于科學研究的重要性。大數(shù)據(jù)背景下，展現(xiàn)大量、復雜的信息，并不是一件輕松的事情。大數(shù)據(jù)龐大、繁雜的信息，只有被合理地表達、有效地呈現(xiàn)之后，才能展現(xiàn)大數(shù)據(jù)的內(nèi)涵與意義。信息可視化，能夠快速、有效地呈現(xiàn)大數(shù)據(jù)內(nèi)容和意義，是讓大數(shù)據(jù)變得易于理解的有效途徑。

一、大數(shù)據(jù)和信息可視化

（一）大數(shù)據(jù)

大數(shù)據(jù)在全球范圍內(nèi)備受關(guān)注，對大數(shù)據(jù)的定義也有多種提法。維基百科定義為：大數(shù)據(jù)是由于規(guī)模、復雜性、實時而導致的使之無法在一定時間內(nèi)用常規(guī)軟件工具對其進行獲取、存貯、搜索、分享、分析、可視化的數(shù)據(jù)集合。麥肯錫全球研究院定義為：無法在一定時間內(nèi)使用傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫軟件工具對其內(nèi)容進行獲取、管理和處理的數(shù)據(jù)集合?；ヂ?lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心定義為：為更經(jīng)濟地從高頻率的、大容量的、不同結(jié)構(gòu)和類型的數(shù)據(jù)中獲取價值而設(shè)計的新一代架構(gòu)和技術(shù)。

大數(shù)據(jù)具有規(guī)模性、高速性、多樣性、價值性四個特征。規(guī)模性，是指數(shù)據(jù)的容量大、數(shù)據(jù)量巨大；高速性，是指數(shù)據(jù)創(chuàng)建、處理和分析的速度要求較高；多樣性，是指數(shù)據(jù)類型繁多，包括結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)；價值性，是指價值巨大，但價值密度低。

（二）信息可視化

信息可視化的術(shù)語表述，是Roberson、 Card和Mackinlay在1989年發(fā)表的文章《用于交互性用戶界面的認知協(xié)處理器》中提出的。Card將信息可視化定義成為：能夠強化使用者感知力與接受力的，由計算機支持的用于表示抽象信息的互動式可視化圖像。

通俗來說，信息可視化，是指將不可見信息，用可視化的方式呈現(xiàn)出來，具體是指用感知的圖形、符號、色彩等，用可視化、直觀化、形象化的形式，來展現(xiàn)信息。信息可視化，不僅指可以看見，更多的是指易于理解，是把復雜的、不直觀的、不清晰的、難以理解的信息變得容易理解、清楚明白。

（三）大數(shù)據(jù)背景下信息可視化設(shè)計的重要性

大數(shù)據(jù)背景下，龐大、繁雜的信息只有被合理地表達之后，才能展現(xiàn)信息的內(nèi)涵與意義，才能展現(xiàn)大數(shù)據(jù)的魅力。信息可視化，能夠快速、有效地呈現(xiàn)大數(shù)據(jù)內(nèi)容及其關(guān)系，是讓大數(shù)據(jù)變得易于理解的有效途徑。隨著大數(shù)據(jù)時代的發(fā)展，信息可視化設(shè)計也在發(fā)展和擴展，應(yīng)用范圍越來越廣泛，逐漸應(yīng)用到人們生活和工作的各個方面。人們將在醫(yī)療、教育、交通等日常生活中，感受到信息可視化設(shè)計帶來的便利與效率。

二、信息可視化的視覺要素

（一）圖形

圖形，是指“圖而成形”，是“人為的創(chuàng)造的形象”。圖形具有形象、直觀的特點，易于識別、理解記憶。圖形還具有跨民族、跨語言的特征，不同民族、不同語言的人們，都可以接受和使用圖片。圖形是信息可視化的視覺要素之一，圖形的特點和特征，使圖形成為信息可視化的重要要素和關(guān)鍵要素。大量、繁雜的信息，要變得更易于理解，從而具有可視化的特點，因此圖形的作用非常重要。

在信息可視化中，圖形分為具象圖形和抽象圖形。具象圖形，是指忠實于物象的真實形態(tài)的圖形形式。具象圖形，可以物象進行適當?shù)母爬ㄅc提煉、變形與夸張等藝術(shù)處理，但其宗旨還是要忠實于物象的真實形態(tài)，使人們能夠通過具象圖形，辨認出物象。具象圖形可分為人物圖形、動物圖形、植物圖形、器物圖形、自然物圖形等。在信息可視化設(shè)計中，用具象圖形來表示事情、物象、含義等，使信息以視覺化的方式呈現(xiàn)，易于理解，富有樂趣，因此，在信息可視化設(shè)計中，具象圖形被廣泛應(yīng)用。

抽象圖形，是指以抽象的圖形符號來表達事情、物象、含義的圖形形式。抽象圖形，不是隨意的、無內(nèi)容抽象，其宗旨是具有內(nèi)涵和意義的抽象。抽象圖形具有簡潔、寓意化、形式美的特點。抽象圖形可分為圓形、方形、多邊形等，還可以分為規(guī)則造型和非規(guī)則造型。在信息可視化設(shè)計中，抽象圖形可以用來表示含義、寓意等抽象概念，還可以借助抽象圖形的點、線、面、體，來構(gòu)成空間、距離等，從而實現(xiàn)信息的可視化。

（二）圖表

圖表，是指可以直觀地展現(xiàn)信息及其關(guān)系的圖形結(jié)構(gòu)。圖表能將大數(shù)據(jù)的信息關(guān)系簡單明了地呈現(xiàn)出來，具有文字無法達到的可視化效果。利用圖表來呈現(xiàn)信息及其關(guān)系，用戶可以輕松地理解和分析信息。圖表與圖形，既有相似的一面，也有不同的一面。相似之處在于都具有圖的特點，從具有程度來看，圖形更高，圖表低一些；不同之處在于圖形側(cè)重形態(tài)，圖表側(cè)重結(jié)構(gòu)。

在信息可視化中，從形態(tài)上，圖表可分為餅狀圖、柱狀圖、折線圖、面積圖、散點圖、雷達圖等，其中以餅狀圖和柱狀圖較為常見。餅狀圖，是以扇形區(qū)域來展現(xiàn)數(shù)據(jù)比例構(gòu)成情況的圖表模型；柱狀圖，是以坐標軸上的柱狀或長條形元素，作為變量來展現(xiàn)并比較數(shù)據(jù)情況的圖表模型。

從組織上，圖表可分為時序性圖表、空間關(guān)系性圖表等。時序性圖表，是以時間為基礎(chǔ)，展現(xiàn)數(shù)據(jù)、情況的時間先后變化的圖表?？臻g關(guān)系性圖表，是指以數(shù)據(jù)的空間情況為基礎(chǔ)，按照一定比例，將距離、高度、面積、區(qū)域等空間要素，進行抽象表現(xiàn)的圖表。

（三）文字

文字，是一種約定俗成的，用來表達含義的符號。文字具有直接和明確表達含義的特征，特定的文字表達特定的含義。漢字、拉丁字母、阿拉伯數(shù)字，是當今三種最具有影響力的文字符號。

文字是交流、傳遞信息的載體，也是交流、傳遞信息的視覺符號。作為視覺符號的文字，可以直接進行信息可視化，還可以通過適當?shù)呐帕?、藝術(shù)處理，達到更好的信息可視化效果。文字，是信息可視化設(shè)計中的重要視覺要素。

在信息可視化設(shè)計中，通過文字的合理排列與藝術(shù)設(shè)計，合理地傳遞文字內(nèi)容及含義，可以有效進行信息可視化。文字的設(shè)計，既包括字體、字號、字間距、行間距等，還包括字體的擺放、排列，以及字體與整體的關(guān)系。

（四）色彩

色彩，是光刺激眼睛所產(chǎn)生的視覺印象和感覺，是通過視覺感知到的，具有獨立意義的視覺要素。心理學家已經(jīng)證明，任何物體最先進入觀者視野的是它的色彩，而不是形狀也不是其他細節(jié)。色彩分為有彩色、無彩色，有彩色具有三個屬性：色相、明度、純度。

在信息可視化設(shè)計中，色彩是重要的、特殊的視覺要素。當受眾還沒有來得及辨別圖形、圖表、文字等具體細節(jié)的時候，色彩卻先人一步，迅速地印在我們腦海里了。色彩，可以反映大數(shù)據(jù)的內(nèi)容與含義。不同的色彩，有不同的象征意義，比如紅色象征喜慶，綠色象征健康，藍色象征冷靜等。色彩還有溫暖、寒冷的心理感覺，暖色帶給人溫暖、積極等感覺，冷色則會帶來神秘、冷靜等感覺。通過色彩和色彩的搭配，還可以表現(xiàn)大數(shù)據(jù)的邏輯和關(guān)系。

三、大數(shù)據(jù)背景下信息可視化設(shè)計的方法

（一）圖示化表達是本質(zhì)

圖示化表達，是指將信息盡量轉(zhuǎn)換為圖示的視覺表達方法，是運用圖形、圖表、文字和色彩這些構(gòu)成要素，通過對信息的梳理與構(gòu)建，將大量、復雜和枯燥的信息，設(shè)計成為圖示，以達到以圖解義和以圖示意的作用。信息可視化設(shè)計，是將復雜的、不直觀的、不清晰的難于理解的信息，變得容易理解、清楚明白。將信息變得容易理解的方式，也就是變換的方式，正是采用可視化的方式，因此，圖示化表達，是信息可視化設(shè)計的本質(zhì)。

圖示化表達，既能快速有效傳遞信息的內(nèi)容和涵義，又能通過美的圖示帶來視覺愉悅，同時，還能幫助人們保持記憶。比起羅列信息的文字，圖片更容易被記憶，特別是更長時間的記憶。僅通過閱讀文字獲取信息，三天后可能只記得住10%的信息，同樣的信息用可視化的圖示來展示，三天后可能仍記得住65%。

（二）邏輯構(gòu)建是基礎(chǔ)

邏輯構(gòu)建，是指為信息搭建起邏輯上的結(jié)構(gòu)，是對一定量的信息，梳理其邏輯結(jié)構(gòu)，構(gòu)建起恰當?shù)模欣谛畔⒖梢暬尸F(xiàn)的視覺邏輯結(jié)構(gòu)。邏輯構(gòu)建，首先要對信息進行梳理，對信息的時間先后順序、地域分布情況、元素組成類別、輕重程度、表里層次、因果關(guān)系等進行梳理，找出信息間潛在的邏輯關(guān)系。接著，根據(jù)其邏輯關(guān)系，探尋能夠體現(xiàn)這種邏輯關(guān)系的邏輯結(jié)構(gòu)。最后，將這種邏輯結(jié)構(gòu)進行可視化的圖示呈現(xiàn)。恰當?shù)倪壿嫿Y(jié)構(gòu)能夠有效建立認知，能夠使大量復雜的信息變得清晰明白。

（三）視覺要素的設(shè)計是關(guān)鍵

在信息可視化設(shè)計中，視覺要素包括圖形、圖表、文字、色彩，分別具有各自的特點。圖形，用形象表達含義，具有直觀生動的特征。圖表，便于展現(xiàn)邏輯和關(guān)系，能將邏輯和關(guān)系等抽象概念，簡單明了地呈現(xiàn)出來。文字，能夠直接表達含義，具有可理解性和準確度。色彩，具有強烈的視覺沖擊力和感染力，既可以單獨表達含義和情感，又可以與圖形、圖表和文字一起，共同表達內(nèi)容和含義。

四、結(jié)語

隨著大數(shù)據(jù)時代的到來，對信息可視化進行多角度、深層次的研究，將有利于構(gòu)建更合理、更有效的信息可視化理論和方法。本文先是梳理了大數(shù)據(jù)的概念和特征，以及信息可視化的概念，然后分析信息可視化的視覺要素：圖形、圖表、文字、色彩，詳細分析四個視覺要素的各自特點和作用，最后探索了圖示化表達是本質(zhì)、邏輯構(gòu)建是基礎(chǔ)、視覺要素的設(shè)計是關(guān)鍵的信息可視化設(shè)計方法。