信息可视化导论曹楠等可视化高等学校本科教材_曹楠等_9787111783718

本书以信息可视化的基本理论为主线，结合可视化设计和数据处理的预备知识，系统阐述了信息可视化的核心内容与实践应用。全书共11章，分为两个部分。前5章为第一部分，主要介绍信息可视化基础知识，内容涵盖引言、数据及数据分析基础、信息可视化设计的基本设计准则、交互技术与动画以及可视化的评估方法；第6～11章为第二部分，主要介绍面向不同数据类型的可视化方案，内容涵盖多维度数据可视化、树形和图数据可视化、文本数据和地理信息可视化、时序数据可视化。本书注重基本概念、原理和方法的介绍，弱化复杂的技术推导，适合计算机科学、数据科学及信息技术相关专业的本科生、研究生作为教材使用，同时也可供从事数据分析和信息可视化的科技人员参考。

2005年的夏天，正值研究生二年级的我，加入了IBM青出于蓝（IBM Extreme Blue）暑期实习计划。在那里，我有幸第一次接触到了信息可视化技术。在此之后的20年时间中，无论是在IBM中国研究院担任研发工程师，还是在香港科技大学攻读博士学位，抑或是毕业后担任美国IBM T. J. Watson 研究院的研究员，再到现在成为同济大学设计创意学院的教授，我从来没有间断过对信息可视化理论及技术的研究工作。自2016年起，我开始在上海纽约大学及同济大学分别面向计算机及数据科学专业的本科生及设计专业的研究生讲授信息可视化导论课程，先后有数百位同学选修了这门课。伴随教学的推进，团队中越来越多的老师们加入了课程的教学工作，教学的内容也在学生的建议当中不断调整、打磨，逐渐形成了本书目前的主要内容。书中内容大致可以分成两个部分：第一部分为信息可视化基础知识，即第1～5章，系统地介绍了从数据分析、到设计准则、再到评估方法的相关基础知识；第二部分为面向不同数据类型的可视化方案，即第6～11章，介绍了针对不同数据类型的经典的可视化设计及布局方法。整体而言，这本书适用于信息可视化的初学者。全书凝结了整个教学团队过去近十年的本科及研究生教学经验，很多知识不仅源自领域中的经典论著，更来源于本书的编著人员对相关知识的集中梳理及高度总结。例如，第3章信息可视化设计的基本设计准则，作者在整理了领域中的诸多论著后，系统性地将可视化的设计定义为一个优化问题，并在此基础上梳理总结了领域中相应的可视化设计准则。与现有的数据可视化书籍相比，本书聚焦于信息可视化这一数据可视化的重要分支，在介绍可视化技术的同时（面向计算机专业），也注重对可视化设计规则的讲解（面向信息设计专业）。为了便于学习者掌握重点、进行课后复习，在每一章的最后还添加了对应的练习题。为了方便教学，本书提供了配套的电子课件、教学大纲等资源，读者可以在本书的官方网站（https://visbook.idvxlab.com/）上找到对应的下载链接。本书从开始编写到最终完稿前后历时三年，经过了三批次学生的系统修改与迭代。特别要感谢我指导过的硕士及博士研究生们，没有他们的帮助我们将很难完成这本书的编著。我也深知这本书仍有很多不足之处，我们愿意随时接受读者的批评与指正，也希望大家能够帮助我们进一步完善本书。最后，谨以此书献给曾经在同济大学智能大数据实验室中挥洒青春与汗水的老师与同学们，这本书也见证了实验室师生砥砺笃行、不断奋进的历史。

专家推荐一专家推荐二序前言第一部分信息可视化基础知识第1章引言 21.1 可视化概述 21.2 信息可视化的重要性 51.3 信息可视化的发展与趋势 81.4 信息可视化的基本方法 91.5 信息可视化的评估准则 131.6 信息可视化的学习路径 14练习题 15第2章数据及数据分析基础 162.1 数据概述 162.2 数据元素及元素的属性 162.3 数据元素之间的差异与聚类分析 192.3.1 数据元素之间的差异性 192.3.2 聚类分析 212.4 数据属性之间的关联 252.4.1 相关性分析 262.4.2 回归分析 28练习题 29第3章信息可视化设计的基本设计准则 313.1 基本设计准则 313.2 信：准确呈现数据内容 323.2.1 准则一：控制图形中的谎言因子 323.2.2 准则二：不要将数据的展示脱离上下文 343.2.3 准则三：展示数据的变化而非设计的变化 343.3 达：高效表达数据信息 353.3.1 方法一：最大化数据墨水占比 353.3.2 方法二：利用人类感知系统的特点，帮助人们更快地感知信息 373.4 雅：设计美观的可视化 43练习题 45第4章交互技术与动画 474.1 交互技术与动画概述 474.2 基本交互类型 484.2.1 选择（Select） 484.2.2 导航（Explore） 504.2.3 重配（Reconfigure） 504.2.4 编码（Encode） 524.2.5 抽象/具象（Abstract/Elaborate） 544.2.6 过滤（Filter） 544.2.7 关联（Connect） 554.3 可视化交互范式 574.3.1 交互范式1：概览细节（Overview Detail） 574.3.2 交互范式2：焦点上下文（Focus Context） 584.4 可视化中的动画 604.4.1 动画的重要性 604.4.2 动画的创作原则 604.4.3 动画的实现方式 61练习题 63第5章可视化的评估方法 655.1 基本评估方法 655.2 受控用户调研 665.3 工作坊 73练习题 75第二部分面向不同数据类型的可视化方案第6章多维度数据可视化 786.1 基于不同坐标系的可视化方法 786.1.1 正交投影空间 786.1.2 非正交投影空间 816.1.3 平行坐标系 836.2 基于像素的可视化方法 866.3 基于图标的可视化方法 87练习题 88第7章树形数据可视化 907.1 点线图 907.2 邻接图 917.3 包含图 937.4 双曲树 94练习题 95第8章图数据可视化 968.1 点线图 968.2 邻接矩阵 1008.3 点线图与邻接矩阵相混合的可视化方法 101练习题 101第9章文本数据可视化 1039.1 什么是文本数据？ 1039.2 为什么要对文本数据可视化？ 1039.3 文本可视化分析任务 1059.4 文本数据分析技术 1069.4.1 分词 1069.4.2 向量空间模型 1079.4.3 TF-IDF 1079.4.4 主题模型 1089.5 文本数据可视化技术 1099.5.1 可视化文本数据内容 1099.5.2 可视化文本数据关系 1229.5.3 可视化多层级文本数据 129练习题 131第10章地理信息可视化 13310.1 什么是地理数据？ 13310.2 地图投影 13410.2.1 等角度投影 13510.2.2 等面积投影 13710.2.3 等距离投影 13910.3 点数据可视化 14110.4 线数据可视化 14410.4.1 社交关系网络 14510.4.2 线绑定 14510.4.3 流量图 14710.5 区域数据可视化 14910.5.1 分区统计图 14910.5.2 比较统计图 15110.5.3 多集合地图 15110.6 地理数据集 153练习题 154第11章时序数据可视化 15611.1 时序数据 15611.2 时序数据可视化 15711.2.1 表现形式 15711.2.2 比例 16211.2.3 布局 16511.3 多变量时序数据可视化 16611.3.1 基于线表示的可视化 16611.3.2 基于图表示的可视化 16711.4 流数据可视化 16811.5 时空数据可视化 169练习题 170参考文献 171

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