Data Visualization Introduction and History

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1. 数据可视化 DataViz Show data variation, not design data variation 作者： yafei002
2. 提取 功能点 1 2 3 • 研究Palantir • 提取可用功能点 • 生成草案 • 讨论 • 根据可行性过滤功能点 • 对可行功能点根据 优先级进行分类排 序 如何建立功能点
3. A. 可视化概览 ………………….概念 ………………….领域 ………………….科学可视化 ………………….科学可视化 ………………….科学可视化 B. 历史的脚步 ………………….过去 目录 CONTENTS DataViz
4. [1] DataViz 可视化概览 概念
5. 可视化概念 可视化技术是利用计算机图形学和图像处理技术将 数据转化成 图形 或图像在屏幕上显示出来，并进行 交互处理的理论、方法和技术。 可视化是指用于创建图形、图像或动画，以便交流沟通讯息的任何技术和 方法。在历史上包括洞穴壁画、埃及象形文字等，如今可视化有不断扩大的 应用领域，如科学教育、工程、互动多媒体、医学等。 DataViz
6. 数据可视化 科学可视化是科学 之中的一个跨学科研 究与应用领域，主要 关注的是三维现象的 可视化重点在于对体 、面以及光源等等的 逼真渲染，或许甚至 还包括某种动态（时 间）成分 科学可视化 信息可视化 信息可视化是对抽 象数据进行（交互 式的）可视化表示以 增强人类感知的研究 数据可视化是关于 数据之视觉表现形 式的研究。主要旨在 借助于图形化手段， 清晰有效地传达与 沟通信息 可视化领域 DataViz
7. 信息 可视化 科学 可视化 观察基于物理的数据 vs 非物理抽象数据 人体、地球、分子结构等，本质上属于 几何的，基于物理空间的。 如对于非物理信息，如金融数据、商业信息、 文档集合、抽象概念等，没有明显的空间特征。 可视化领域科学 vs 信息 DataViz
8. [1] DataViz 可视化概览 科学可视化
9. 可视化领域科学可视化 DataViz
10. DataViz 建立经验模型 第1阶段 第2阶段 映射成可视化对象 第3阶段 实现可视化对象 从数据集构造物理实体的内部模型 把经验模型表示成某种抽象的可视化模型 （浓淡等值线、曲面视图等） 把抽象可视化对象实现成一个图形序列 可视化领域科学可视化 DataViz
11. 二维矢量箭标图 流 场 显 示 图 高维散点图 离散浓淡等值图 可视化领域科学可视化 DataViz 引力波
12. [1] DataViz 可视化概览 信息可视化
13. 可视化领域信息可视化 DataViz
14. 可视化领域信息可视化 • 分支图（系统发育） • 树枝状图（分类） • 信息可视化参考模型 • 图形绘制 • 热图 • 双曲树 • 多维标度（相似度结构分析） • 平行坐标 • 矩形式树状结构绘图法 • 问题求解环境 DataViz
15. 可视化领域信息可视化 • 分支图（系统发育） • 树枝状图（分类） • 信息可视化参考模型 • 图形绘制 • 热图 • 双曲树 • 多维标度（相似度结构分析） • 平行坐标 • 矩形式树状结构绘图法 • 问题求解环境 DataViz
16. 可视化领域信息可视化 • 分支图（系统发育） • 树枝状图（分类） • 信息可视化参考模型 • 图形绘制 • 热图 • 双曲树 • 多维标度（相似度结构分析） • 平行坐标 • 矩形式树状结构绘图法 • 问题求解环境 DataViz
17. 可视化领域信息可视化 • 分支图（系统发育） • 树枝状图（分类） • 信息可视化参考模型 • 图形绘制 • 热图 • 双曲树 • 多维标度（相似度结构分析） • 平行坐标 • 矩形式树状结构绘图法 • 问题求解环境 DataViz
18. 可视化领域信息可视化 • 分支图（系统发育） • 树枝状图（分类） • 信息可视化参考模型 • 图形绘制 • 热图 • 双曲树 • 多维标度（相似度结构分析） • 平行坐标 • 矩形式树状结构绘图法 • 问题求解环境 DataViz
19. 可视化领域信息可视化 • 分支图（系统发育） • 树枝状图（分类） • 信息可视化参考模型 • 图形绘制 • 热图 • 双曲树 • 多维标度（相似度结构分析） • 平行坐标 • 矩形式树状结构绘图法 • 问题求解环境 DataViz
20. 可视化领域信息可视化 • 分支图（系统发育） • 树枝状图（分类） • 信息可视化参考模型 • 图形绘制 • 热图 • 双曲树 • 多维标度（相似度结构分析） • 平行坐标 • 矩形式树状结构绘图法 • 问题求解环境 DataViz
21. 可视化领域信息可视化 • 分支图（系统发育） • 树枝状图（分类） • 信息可视化参考模型 • 图形绘制 • 热图 • 双曲树 • 多维标度（相似度结构分析） • 平行坐标 • 矩形式树状结构绘图法 • 问题求解环境 DataViz
22. 可视化领域信息可视化 • 分支图（系统发育） • 树枝状图（分类） • 信息可视化参考模型 • 图形绘制 • 热图 • 双曲树 • 多维标度（相似度结构分析） • 平行坐标 • 矩形式树状结构绘图法 • 问题求解环境 DataViz
23. 可视化领域信息可视化 • 分支图（系统发育） • 树枝状图（分类） • 信息可视化参考模型 • 图形绘制 • 热图 • 双曲树 • 多维标度（相似度结构分析） • 平行坐标 • 矩形式树状结构绘图法 • 问题求解环境 DataViz
24. [1] DataViz 可视化概览 数据可视化
25. 数据 流动 1 2 3 4 5 DataViz • 数据采集 • 数据分析 • 数据治理 • 数据管理 • 数据挖掘 6 可视化领域数据可视化 DataViz
26. 数据 可视化 • 算法，建模方 法 • 处理大数据 的体系架构 • 交互技术 • 设计师设计 可视化领域数据可视化 DataViz 多领域专业人士的协同工作
27. 数据 流动 1 2 3 4 5 DataViz • 获取数据源 • 盘点清晰 • 生成数据 • 抽取结果 (不在服务器） • 转化SD数据结构 (入库) 6 可视化领域数据可视化 DataViz
28. 可视化领域数据可视化 数据 技术 艺术 DataViz
29. 时代的脚步 过去 [2] DataViz
30. 可视化历史人类历史 • Google Map • 6200BC 古巴比伦地图 DataViz PHOTO PHOTO
31. 早期地图与图表 PHOTO DataViz DataViz历史中世纪晚期
32. 一位不知名的天文学家创作于10世纪的多重时间序列图，描绘了7个主要天体的时空变化， 纵轴代表天体运行轨迹横轴代表时间。（第一幅时间序列图？） DataViz历史中世纪晚期 PHOTO DataViz
33. 测量和理论 PHOTO DataViz历史16，17世纪 DataViz
34. 第一幅（已知的）统计图形。这幅图以一维线图的形式绘制了在托莱多到罗马之间12个当时 已知的经度差异。在经度上标注了观测的天文学家的名字。这幅图有效的安排了数据的表达 方式，堪称里程碑之作。 PHOTO DataViz历史16，17世纪 DataViz
35. DataViz历史1700-1799 新图形形式 PHOTO DataViz
36. 等值线 哈雷绘于1701年（wiki说是1702年）地图，上面在坐标 网格上用等值线表示了等值的磁偏角，这可能是第一张基 于数据绘有等值线的主题地图 DataViz历史1700-1799 等高线 法国人Marcellin Du Carla绘制的等高线图，用一条曲线 表示相同的高程，对于测绘，工程和军事有着重大的意义， 成为了地图的标准形式之一。 DataViz
37. 苏格兰在1780年圣诞到1781年圣诞一年间的进 出口贸易情况 DataViz历史1700-1799 条形图 饼图 对土耳其帝国采用了饼图形式，可以看出当时土 耳其帝国分别在亚洲、欧洲和非洲的领土积比例 图上每个圆左右两条直线分别对应该国的人口和 税收值。
38. • 工业革命从英国扩散到欧洲大陆和北美。但是财富 的增加并未同步地改善社会生活 • 对数据可视化来说，社会对数据的积累和应用的需 求，随着技术和设计的进步得到了快速发展 最坏时代 最好时代 背景 DataViz历史1800-1850 现代图表的开端 DataViz
39. DataViz历史1800-1850 DataViz 数据可视化三要素 数据 技术 视觉表达 1 数据 数据的收集整理从科学技术和经济领域扩展到社会管理领域，政府部门开始系统性的收集和发布关于人口 ，教育，犯罪，疾病等社会公共领域数据，采用科学手段的社会学研究开始出现 。 2 技术 摄影、通讯（电报）甚至计算机（英国人巴贝奇）的萌芽，书籍、报纸和新闻媒体大量出现，印刷形式的可视 化图形取代了手绘的传播方式。最重要的是，基于前人的工作图形的视觉表达方式获得了极大发展。 3 视觉表达 统计图形方面，散点图、直方图、极坐标图形和时间序列图等等当代统计图形的常用形式都已出现。主题图 方面，主题地图和地图集成为这个年代展示数据信息的一种常用方式，应用领域涵盖社会、经济、疾病、自然等 各个主题。
40. 1 2 3 4 DataViz 直方图 Adolphe Quetelet比利时学者，早期的统计学的推动者，研究了死亡率的曲线，并在 1846年，通过999次的二项分布的试验数据以直方图的方式给出了正态分布的曲线。 DataViz历史1800-1850 2 1 极坐标面积图（玫瑰图） 南丁格尔使用玫瑰图不仅清楚展示了这两年军队死亡人数的变化，更重要的是将三种 死亡情况也分别用不同颜色标记出来：蓝色表示死于可预防的疾病、红色表示死于战 争伤害、黑色表示死于其它原因。
41. 1 2 3 4 DataViz 主题统计地图 1826年，法国男爵Charles Dupin发明了在使用连续的黑白底纹来显示法国识字分布 情况的方法，这可能是第一张现代形式的主题统计地图。 DataViz历史1800-1850 3
42. 1 2 3 4 DataViz 点图 John Snow采用了点图的方式，图中心东西方向的街道即为Broad大街，黑点表示死 亡的地点。死亡发生地都在街道中部一处水源（公共水泵）周围。 DataViz历史1800-1850 4
43. • 官方的统计机构在欧洲普遍建立起来 • 统计理论已由高斯核拉普拉斯奠基 • 生物学革命-进化论和遗传学 • 数理统计成为一门新的学科 • 社会统计学影响扩大 科学发展 人才辈出 背景 DataViz历史1850-1900 统计图表的黄金时代 DataViz
44. Minard的一生大部分时间都贡献给了水坝，运河和桥梁的工程建造和教育事业。直到1851年退 休，他才转入了他钟爱的个人事业：数据信息图形的绘制，那时他已70高龄。他创造了可视化历 史的一个传奇是可视化黄金时代的大师。 1840 1844 1858 1869 Charles Joseph Minard DataViz历史1850-1900 DataViz
45. DataViz历史1850-1900 在1840年关于罗纳河上桥梁倒塌的 事故报告中，Minard就绘制了一幅 表现桥梁倒塌前后的位置图形，形 象地解释了桥梁倒塌的原因。 DataViz
46. 在1844年，Minard绘制了一幅名为“Tableau Graphique”的图形，显示了运输货物和 人员的不同成本。在这幅图中，他创新的使用了分块的条形图，条形块图的宽度对应路程， 高度对应旅客或货物种类的比例。这幅图是当代马赛克图（mosaic plot）的先驱。 PHOTO DataViz历史1850-1900 DataViz
47. DataViz历史1850-1900 在主题地图上的另一个创新是把饼 图添加到地图上，比如这幅法国各 地向巴黎输送牲畜产品的地图 (1858)。 DataViz
48. Minard(1869)的最高成就，这张地图(流地图）描绘出拿破仑和汉尼拔军队的命运。使用 二位空间展示六种数据： 拿破仑军队的数量，距离，温度，经纬度，前进方向，相关的日 期。这种带状的用来展示流动的图形后来被叫做能量分流图表(Sankey diagram)。 PHOTO DataViz历史1850-1900 DataViz
49. 科学极客，英国科学家，博物学家弗朗西･斯高尔顿,主要成就：数理统计，相关 和回归，遗传学和优生学，心理学等 回归图表 相关与回归 1886 天气图 气象学 1861 DataViz历史1850-1900 DataViz 可视化经验科学的研究方法 数据抽象 发现模式 提出洞见 形成理论
50. DataViz历史1900-1950 黑暗时代 应用 理论 vs 参数估计和假设检验是严格数学化的 美观或许也有启发性，但对寻找坚实的“事实”还是勉为其难 理论派观点 DataViz
51. DataViz历史1950-1975 数据可视化的重生 JohnW. Tukey 美国统计学家 发展快速傅里叶算法 探索性数据分析 计算机的诞生 计算科学的研究（软件工具，c语言，UNIX等） 计算机程序绘制数据可视化图形逐渐取代手绘的图 形-高分辨率和交互的图形分析 J. Bertin 法国制图师和图形理论家 根据数据的联系和特征 组织图形的视觉元素 统计应用的发展 数据分析变成坚实的科学 战后工业和科学的发展对数据处理的迫切需求 明确直观的图形形式比参数估计假设检验更易接受 DataViz
52. DataViz历史1950-1975 JohnW. Tukey 箱图 茎叶图 DataViz
53. Reference: 1. A Brief History Of Data Visualization http://www.datavis.ca/papers/hbook.pdf 2. “The hidden legacy of Bertin and “The Semiology of Graphics” http://fellinlovewithdata.com/guides/the-hidden-legacy-of- bertin-and-the-semiology-of-graphics 3. 可视化技术组成与分类 http://wenku.baidu.com/link?url=6qMS7OefDZ2stNNNCjYAOjeDF OkUpTs3mSjagofaxItpRWoigHFAkK82duAykiXV68xvGAZl75yaIj4ak nBYWs3QJu21XF84EHxWPGjPLAe 4. Data Visualization: Modern Approaches https://www.smashingmagazine.com/2007/08/data-visualization- modern-approaches/ 5. 【数据可视化干货】（一）现代的数据可视化方法 http://dataunion.org/1153.html 6. 信息可视化的分类及研究 http://xueshu.baidu.com/s?wd=paperuri:(4a3821378ddec80b919 28ca4070d052d)&filter=sc_long_sign&tn=SE_xueshusource_2kdu w22v&sc_vurl=http://www.doc88.com/p- 3019075509572.html&ie=utf-8 7. Data Visualization Handbook http://idir.bouiflou.free.fr/Data/E- Books/Handbook%20of%20Data%20Visualization.pdf 8.传媒大学沈浩：数据可视化的前世今生 http://tech.it168.com/a2014/0428/1617/000001617605_all.shtm l 9. 55种开源数据可视化工具简介 http://www.36dsj.com/archives/28060 10. The Future of Data Visualization https://www.youtube.com/watch?v=vc1bq0qIKoA 11. The Art of Data Visualization https://www.youtube.com/watch?v=AdSZJzb-aX8 12. A Brief History & Introduction to Data Visualisation https://www.youtube.com/watch?v=cQSpcgaz4jg 13. A History of DataViz http://blog.kurtosys.com/from-ancient-stone-maps-to- interactive-3d-charts-a-history-of-dataviz/ 14. 数据可视化 https://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%95%B0%E6%8D%AE%E5%8 F%AF%E8%A7%86%E5%8C%96 15. 科学可视化 https://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%A7%91%E5%AD%A6%E5% 8F%AF%E8%A7%86%E5%8C%96 16. 信息可视化 https://zh.wikipedia.org/wiki/%E4%BF%A1%E6%81%AF%E5%8 F%AF%E8%A7%86%E5%8C%96 17.干货 | 数据可视化的艺术——用图表吸引目光 http://www.wtoutiao.com/p/Wc0z0x.html
54. Thanks! DataViz